Процесс 4-1 (изохорный отвод тепла)

Процесс 1-2 (адиабатное сжатие)

Процесс 2-3 (изобарный подвод тепла)

Процесс 3-4 (адиабатное расширение)

Процесс 4-1 (изохорный отвод тепла)

Результаты термодинамического анализа процессов цикла представлены в следующей таблице.

 

Процесс	q	Δu	Δi	l		Δs
кДж/кг
1-2		739,6565	1026,1635	-729,5834	-1012,224
2-3	601,1676	433,3204	601,1676	165,447		0.5445
3-4		-953,1099	-1322,298	1304,3362	1304,3362
4-1	-219,8669	-219,8669	-305,0328		83,9627	-0,5449
	381,3007	0.0001		740,1998	376.0749	-0,0004

Для цикла, результаты термодинамического анализа которого приведены в таблицах, последнее выражение будет выглядеть следующим образом:

Сравнивая это значение со значением термического КПД получаем значение погрешности определения термического кпд цикла:

 

 

Погрешность определения работы цикла:

 

.

 

 

 

4. Краткое описание цикла.

Стремление к повышению термического коэффициента полезного действия в цикле поршневого ДВС с изохорным (при ) подводом тепла за счет увеличения степени сжатия ограничивается возможностью преждевременного самовоспламенения топливо-воздушной смеси, нарушающего нормальную работу двигателя. Кроме того, при высоких степенях сжатия скорость сгорания смеси резко возрастает, что может вызвать детонацию (взрывное горение), которая резко снижает экономичность двигателя и может привести к поломке его деталей. Поэтому в ДВС с изохорным подводом тепла нельзя применять высокие степени сжатия, в связи с чем такие двигатели имеют относительно низкие КПД.

Указанное выше ограничение может быть преодолено за счет раздельного ввода в цилиндр двигателя воздуха и топлива. Воздух при большом сжатии имеет настолько высокую температуру, что подаваемое в цилиндр топливо самовоспламеняется без всяких специальных запальных приспособлений. Кроме того, раздельное сжатие воздуха и топлива позволяет использовать любое жидкое тяжелое топливо – дизельное топливо, нефть, мазут, смолы, каменноугольные масла и пр.

Такими высокими достоинствами обладают двигатели, работающие с постепенным сгоранием топлива при постоянном давлении. В них вначале в цилиндре двигателя сжимается до высоких степеней сжатия (до ε = 20) чистый воздух, а в конце сжатия жидкое топливо впрыскивается в цилиндр и распыляется сжатым воздухом от компрессора. Раздельное сжатие воздуха и топлива позволяет применять высокие степени сжатия и исключает преждевременное самовоспламенение топливо-воздушной смеси. Процесс горения топлива при постоянном давлении обеспечивается соответствующей регулировкой топливной форсунки.

Вместе с тем, двигатели с постепенным сгоранием топлива при имеют некоторые недостатки. Одним из них является наличие компрессора, применяемого для подачи топлива, на привод которого расходуется

6 – 10% от общей мощности двигателя, что усложняет конструкцию и уменьшает экономичность двигателя. Помимо этого, необходимо иметь сложную топливную аппаратуру (насос, форсунки и т.п.).

 

Цель работы

Достижения современной промышленности, авиации, косми­ческой техники оказались возможными в результате освоения мощ­ных источников энергии - это гидравлические, паровые и газовые турбины; двигатели внутреннего сгорания; компактные и мощные ракетные и реактивные двигатели. Стержневое значение в этом развитии энергетики имели и имеют термодинамика и тепломассообмен, являющиеся теоретической базой создания теплоэнер­гетических машин и установок.

Эта дисциплина является одной из основных дисциплин цикла учебных планов направления 140500 «Энергомашиностроение» специальности 140501 - «Двигатели внутреннего сгорания» и относится к циклу общих математических и общенаучных дисциплин. В Государственном образовательном стандарте высшего профессионального образования по специальности 140501 ей посвящены следующие строки:

 

ЕН.Ф.03.02

Термодинамика и тепломассообмен: «…термодинамические свойства рабочих тел энергетических установок и аппаратов; циклы энергетических установок и аппаратов; внутренний КПД цикла; газовые и комбинированные циклы; …»

Целью курсовой работы является углубление и закрепление знаний по теме «Циклы поршневых двигателей внутреннего сгорания» путем приобретения навыков практического применения основных законов идеального газа для анализа и расчетов термодинамических процессов. Выполнение курсовой работы позволит расширить и закрепить знания об идеальных и теоретических циклах поршневых двигателей внутреннего сгорания, на практическом примере усвоить методику термодинамического анализа и расчета циклов.

 

Задание на выполнение курсовой работы

2.1. Двигатель внутреннего сгорания работает по идеальному циклу, тип которого, характеристики и некоторые термодинамические параметры заданы (см. приложение 1). Приняв в качестве рабочего тела воздух (μ _возд = 28,970), теплоемкости которого равны соответственно: С_v = (кДж/кг^оК); С_p = (кДж/кг^оК), выполнить исследование и сравнение заданного цикла с циклами двух других типов, для чего:

v вычислить параметры цикла во всех его характерных точках;

v определить термический коэффициент полезного действия (η_t);

v провести сравнение заданного цикла с циклами двух других типов по величине термического коэффициента полезного действия при одинаковых параметрах в точке 1 () и заданных условиях сравнения (либо , либо ).

2.2. Сравнить термический коэффициент цикла η_t = max с термическим коэффициентом полезного действия цикла Карно, осуществляемого в том же диапазоне температур.

2.3. Выбрав в качестве рабочего тела смесь газов (состав задается в соответствии с приложением 2) и считая ее идеальным газом, исследовать влияние свойств рабочего тела на величину термического кпд цикла.

2.4. Для цикла с наибольшим значением термического коэффициента полезного действия (η_t = max), рабочим телом которого является смесь газов (считая ее идеальным газом), при заданных термодинамических параметрах в точке 1 и характеристиках, полученных при расчетах по п. 2.3 выполнить полный термодинамический анализ цикла, для чего:

v определить значения основных термодинамических параметров цикла во всех характерных точках ();

v провести полный термодинамический расчет всех процессов, составляющих цикл (вычислить для каждого из процессов q_∑, l_∑, l_∑^/, Δu_∑, Δi_∑, Δs_∑).

Результаты расчетов представить в виде таблиц.

2.5. Представить цикл по п.2.4 графически в p – v и T – s координатах.

2.6. дать краткое описание цикла в целом и указать, в каких типах двигателей он применяется, описать особенности работы этих двигателей.

 

Содержание:

Цель работы

2. Задание на выполнение курсовой работы

Расчетная часть

Краткое описание цикла

Диаграммы