МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ №1

Тема: РАСЧЕТ ЦИКЛА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО

СГОРАНИЯ.

Дисциплина: ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕПЛОТЕХНИКИ

Специальность 0907000

^шифр

Теплотехническое оборудование и системы теплоснабжения

^{(наименование)}

Разработал: преподаватель _____________ Солонская Б.В. ___

^{должность подпись расшифровка подписи}

«__»________ 2014 г.

Костанай 2014 г.

Утверждено

Протокол № _______ «__»_____________ 20__ год.

Заведующий кафедрой: _______________ Румянцев А.А.

^{(подпись) (расшифровка подписи)}

Одобрено

Протокол № _______ «__»_____________ 200_ год.

Председатель: _______________

^{(подпись) (расшифровка подписи)}

Методические указания к выполнению контрольной работы по дисциплине «Теоретические основы теплотехники».

Настоящая контрольная работа имеет цель: закрепить теоретические знания и приобрести навыки теплотехнического расчета.

Для выполнения расчетно – графической работы рекомендуется использовать следующую литературу:

1. Крутов В.И. и др. – Техническая термодинамика. – М., Высш шк., 1991

2. Рабинович О.М. – Сборник задач по технической термодинамике. – М., Машиностроение, 1969

Кузнецов Н.Д., Чистяков В.С. – Сборник задач и вопросов по теплотехническим измерениям и приборам. – М., Энергоатомиздат, 1985

4. Панкратов Г.П. – Сборник задач по теплотехнике. – М., Высш. шк., 1986

5. Нащекин В.В. – Техническая термодинамика и теплопередача, - М., Высш шк., 1980

6. Захаров А.А. – Применение теплоты в сельском хозяйстве. – М., Агропромиздат, 1986

7. Ицкович А. М. – Основы теплотехники. – М. Высш. шк., 1975

Условие: Определить параметры рабочего тела в характерных точках идеального цикла поршневого двигателя с изохорно – изобарным (смешанным) подводом тепла, если известны: давление p₁, температура t₁, степень сжатия ε, степень предварительного расширения ρ, степень повышения давления λ.

Определить: работу l, получаемую от цикла; подведенную, отведенную теплоту q₁, q₂; термический КПД η_t цикла; изменение энтропии отдельных процессов ΔS.

Построить в масштабе цикл в p-V и T-S координатах.

Исходные данные выбираются по двум цифрам номера варианта по таблице 1. Рабочим телом является воздух.

Примерный график в p-V и T-S координатах приведен на рис.1 и рис.2.

рис. 1 рис.2

Решение: Параметрами рабочего тела в характерных точках идеального цикла ДВС является: давление, удельный объем, температура.

Определяем параметры в характерных точках цикла:

Точка 1: давление и температура даны в исходных данных, а удельный объем V₁ находим из уравнения (1.1)

Точка 2: процесс 1-2 – адиабатное сжатие, дана степень сжатия ε

(2.1)

отсюда находим удельный объем υ₂.

Записываем соотношение параметров в адиабатном процессе:

(2.2)

или

или (2.3)

из (2.3) находим p₂: , записываем уравнение Менделеева – Клайперона для точки 2 и находим температуру T₂.

Точка 3, процесс 2-3 – изохорный провод тепла дана степень повышения давления λ:

(2.5)

из (2.5) находим p: , т.к. процесс изохорный, то v₃=v₂.

Для третьей точки записываем уравнение Менделеева – Клайперона и находим температуру T₃.

Точка 4, процесс 3-4 – изобарный подвод тепла, следовательно P₃=P₄.

Для этого процесса дана степень предварительного расширения ρ:

(2.6)

находим v₄:

Для точки 4 записываем уравнение Менделеева – Клайперона и находим температуру T₄.

Точка 5, процесс 5-1 – изохорный отвод тепла v₅=v₁, процесс 4-5 – адиабатное расширение.

Соотношение параметров в адиабатном процессе:

(2.7)

из этого уравнения находим p₅.

Для точки 5 записываем уравнение Менделеева – Клайперона и вычисляем температуру T₅.

Работу, получаемую от цикла, вычисляем по формуле:

(2.8)

где l_сж- работа сжатия в процессе 1-2, Дж/кг;

(2.9)

l_расш – работа расширения в процессе 3-4, 4-5, Дж/кг

(2.10)

Подведенная теплота q₁ складывается из теплоты q'₁ и теплоты q''₁

(2.11)

где c_υ – теплоемкость для воздуха при постоянном объеме (см 1.6),

c_p – теплоемкость для воздуха при постоянном давлении,

(2.12)

где k – показатель адиабаты, принимается равным 1,41.

Отведенная теплота q₂:

Термический КПД цикла вычисляется по следующим формулам:

(2.13)

(2.14)

допускается расхождение Δ не более 3%.

(2.15)

если Δ£ 3%, то расчет считается верным;

если Δ> 3%, то необходимо пересчитать основные параметры в характерных точках.

Изменение энтропии всех процессов, кДж/(кг К):

В процессе 1-2 , т.к. процесс 1-2 адиабатный, а в условиях протекания адиабатного процесса не происходит подвода и отвода теплоты, т.е. dq=0.

В процессе 2-3 происходит изохорный подвод тепла

(2.16)

В процессе 3-4 происходит изобарный подвод теплоты

(2.17)

Процесс 4-5 – адиабатный, поэтому как и для 1-2

(2.18)

В процессе 5-1 происходит изохорный отвод тепла:

(2.19)

Для проверки складываем все изменения энтропии процессов и по свойству энтропии процессов строим процесс в pV и Ts координатах (на миллиметровке).

Таблица 1.

Поиск по сайту: