Рабочий цикл быстроходного автомобильного дизельного двигателя со смешанным теплоподводом
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
есса находят из выражения степени повышения давления:
(19)
Удельный объем рабочего тела в изохорном процессе не изменяется, то есть V3=V2.
Температура Т3 может быть определена по уравнению состояния идеального газа(8) либо на основании закона Шарля из соотношения:
(20)
Значение внутренней энергии и энтальпии рабочего тела U3, H3 кДж/кг, вычисляют по формулам (9), (10).
При этом, внутренняя энергия U3 составит:
Энтальпия в третьей точке равна:
Изменение энтропии рабочего тела в изохорном процессе 2-3 выражается равенством, (кДж/кг К)
(21)
Работа изменения объема в изохорном процессе L1-2=0
Располагаемую работу L02-3, кДж/кг, рассчитывают по формуле:
L0=V2?P(22)
Где ?P - изменение давления рабочего тела, к Па.
Подведению к рабочему телу теплоту Q2-3, кДж/кг, находят из уравнения первого закона термодинамики(15) или (16)
?Р=Р3-Р2
Q=?H+L0 2-3=(1485-913,12)+153,6=725,48 кДж/кг
Изобарный процесс 3-4
Давление в изобарном процессе остается неизменным, то есть Р4=Р3
Удельный объем в конце процесса V4, м3/кг, находятся из выражения степени предварительного расширения:
(23)
Абсолютную температуру Т4, К, определяют по уравнению состояния идеального газа (8) или на основании закона Гей-Люссака из соотношения:
(24)
Внутреннюю энергию U4 и энтальпию рабочего тела H4 в конце процесса находят по формулам (9) (10).
При этом, внутренняя энергия U4 составит:
Энтальпия в четвертой точке равна:
Изменение энтропии рабочего тела в изобарном процессе 3-4, кДж/(кг К):
(25)
Теплота, проведенная в изобарном процессе к рабочему телу, равна изменению его энтальпии Q3-4=?H3-4.
Q3-4=2475-1485=990
Работа изменения объема L3-4, кДж/кг, может быть найдена по уравнению первого закона термодинамики (15) или по формуле:
L3-4=P3?V,(26)
?V=V4-V3
Где ?V - изменение удельного объема рабочего тела, м3/кг.
L3-4=13,66.106(0,05-0,03)=273,2 кДж/кг
Располагаемая работа в изобарном процессе L03-4=0
Политропный процесс 4-5
Поскольку процесс 5-1 изохорный, то V5= V1
Одним из параметров цикла с подводом теплоты при постоянном давлении является степень последующего расширения, ее находят по формуле:
(27)
Давление рабочего тела в конце политропного процесса Р5, Па, определяют по уравнению политропы:
P4V4n= P5V5n(28)
Величина показателя политропы n приводится в исходных данных.
Температура газа в конце политропного расширения может быть найдена из уравнения состояния идеального газа (8) или по одной из зависимости:
T4V4n-1= T5V5n-1(29)
Внутреннюю энергию U5 и энтальпию H5 находят по формулам (9), (10)
При этом, внутренняя энергия U5 составит:
Энтальпия в пятой точке равна:
Изменение энтропии рабочего тела в политропном процессе 4-5, кДж/(кг К):
(31)
Подведенная теплота, кДж/кг:
Q4-5=Cn(T5-T4)(32)
Работа изменения объема L4-5 и располагаемая работа L04-5, кДж/кг, могут быть найдены по уравнению первого закона термодинамики, соответственно, (15) и (16) или рассчитаны по формулам
(33)
L04-5=n L04-5(34)
Изохорный процесс 5-1
Процесс является замыкающим. Порядок определения параметров в начальной и конечной точках процесса рассмотрен выше.
Теплота подведения к рабочему телу в изохорном процессе, равна изменению внутренней энергии рабочего тела:
Q5-1=U1-U5.
Q5-1=198-921,67=-723,67
Работа изменения объема L5-1=0
Располагаемую работу L 05-1, кДж/кг находят из уравнения первого закона термодинамики (16) или по формуле (22).
Изменение энтропии рабочего тела в изохорном процессе 5-1 кДж/(кг К):
(35)
По результатам расчетов термодинамических процессов заполняют табл. 2 и табл. 3.
Энтропия рабочего тела в первой точке цикла может быть принята равной нулю S1=0. Энтропия в каждой последующей точке отличается от предыдущей на величину изменения энтропии в соответствующем процессе. То есть S2=S1+?S1-2, S3=S2+?S2-1 и так далее.
Таблица 2. Параметры рабочего тела в узловых точках цикла
Термодинамические параметрыТочки12345Абсолютное давление Р, 106 Па0,18,413,6613,660,47Абсолютная температура Т, К2638781427,82379,81224Удельный объем V, м3/кг0,750,030,030,050,75Внутренняя энергия U, кДж/кг1986611075,11792921,67Энтальпия H, кДж/кг273,52913,12148524751273Энтропия S, кДж/(кг К)00,370,91,190,03
Характеристики процессов цикла
Таблица 3 Характеристики процессов цикла
Характеристики процессовПроцессы1-22-33-44-55-1Изменение внутренней энергии ?U, кДж/кг463414,1716,9-870,33-723,67Изменение энтальпии ?H, кДж/кг639,6571,88990-1202-999,48Изменение энтропии ?S, кДж/(кг К)00,370,530,29-1,16Подведенная теплота Q, кДж/кг0725,48990508,5-723,67Работа изменения объема L, кДж/кг-4630273,213820Располагаемая работа L0, кДж/кг-639,6153,601713,68-999,48
Построение цикла
Цикл в координатах P-V и T-S первоначально изображают на отдельных листах миллиметровой бумаги формата А4. Листы подшивают в расчетно-пояснительную записку. Затем изображения переносят в графическую часть работы - на лист ватмана формата А1.
Цикл в системе координат P-V
Построение начинают с нанесения узловых точек 1.2.3.4.5, координаты которых должны быть приведены в табл. 2
Графики изобарного процесса 3-4, а также изохорных процессов 2-3 и 5-1 в координатах P-V представляют собой отрезки прямы