Двигуни внутрішнього згоряння.

Завдання|задавання| 2.

Тема: Цикл двигуна внутрішнього згоряння|згоряти| (ДВЗ).

Дано: робоче тіло масою m, кг (об'ємом|обсягом| V,м³|) з|із| початковою температурою t₁,°С| і тиском|тисненням| P₁|, бар здійснює цикл двигуна внутрішнього згоряння|згоряти| з|із| ізохорним (ізобарним) підведенням тепла, що має наступні|такі| характеристики

( λ, ρ, ε ).

Визначити:

1. основні ( p, V, T ) і калоричні| (u, i, s) параметри робочого тіла у вузлових точках циклу;

2. зміну калоричних| параметрів, роботу і теплоту для кожного процесу, що входить в цикл;

3. питому роботу циклу, термічний ККД і ефективність заданого циклу порівняно з циклом Карно, здійсненому в заданому температурному інтервалі.

Побудувати|спорудити| на міліметрівці в масштабі цикл в P – V і T – S координатах.

Для побудови|шикування| адіабат в P – V координатах і ізохор (ізобар) в T – S координатах використовувати дані не менше шести точок|точок|.

Вказівки:

вважати|лічити| робоче тіло ідеальним газом. Теплоємність прийняти такою, що не залежить від температури. Представити|уявляти| отримані результати п.1-2 в табличній формі.

Таблиця №2

Перед-останяя| цифра шифру	m, кг	V1|, м3|	t1,| 0С|із|	P1|, бар	Остання цифра шифру	Робоче тіло	Спосіб підведен-ня тепла	Характеристика циклу
								ε	ρ	λ
0	0,7	-	0	1,1	0	Повітря	V = const	5,0	4,6	-
1	-	1,3	10	0,9	1	O2|		5,5	4,4	-
2	1,1	-	30	1,2	2	N2|		6,0	3,9	-
3	-	0,9	20	0,8	3	CO2|		6,5	3,4	-
4	0,9	-	40	0,9	4	CO		7,0	3,2	-
5	-	1,1	-10	0,7	5	SO2|	Р = const	14	-	2,2
6	0,8	-	50	1,0	6	He		15	-	2,0
7	-	1,2	-20	0,8	7	Ar		16	-	1,8
8	0,6	-	-5	1,1	8	H2O|		13	-	1,9
9	-	1,4	-15	1,2	9	H2|		12	-	1,7

Методика вирішення завдання|задавання| 2.

Дано: Аміак (NH₃|) початковим об'ємом|обсягом| 1,1 м³|, температурою 7°С| і тиском|тисненням| 1,2 бар|, здійснює цикл двигуна внутрішнього згоряння|згоряти| з|із| підведенням тепла при Р = const|, при якому ступінь|міра| стиснення|стискування| ε складає 13,5, а ступінь|міра| попереднього розширення ρ |із| = 2,1.

Молекулярна маса робочого тіла μ = 17 кг/кмоль;

Газова постійна:

, (Дж/кг·К).

Маса речовини (аміаку) обчислюється за формулою:

, (кг).

Ізохорна масова теплоємність:

, (Дж/кг·К).

Ізобарна масова теплоємність:

, (Дж/кг·К).

Показник адіабати:

, .

1. Визначення параметрів робочого тіла у вузлових точках циклу.

а) Точка|точка,точка-тире| 1, з|із| даними t₁ = 7°С| (280К|) і Р₁=1,2·10⁵ Па:

, (м³/кг).

, (кДж/кг).

, (кДж/кг).

,

(кДж/кг·К).

б) Точка|точка| 2 (процес 1-2 – адіабатне стиснення|стискування|):

; (м³/кг).

; (К).

; , (Па).

, (кДж/кг).

, (кДж/кг).

,

(кДж/кг·К).

в) Точка|точка| 3 (процес 2-3 – ізобарне підведення тепла):

.

; , (К).

; , (м³|).

, (кДж/кг).

, (кДж/кг).

,

(кДж/кг·К).

г) Точка|точка| 4 (процес 3-4 – адіабатний розширення):

(м³/кг|).

; , (K).

, (Па).

. , (кДж/кг).

, (кДж/кг).

,

(кДж/кг·К).

2. Визначення зміни калоричних| параметрів, роботи і теплоти.

а) Процес 1-2 (S = const|):

, (кДж|).

, (кДж|).

. ,

(кДж)|.

.

б) Процес 2-3 (P = const|).

,

(кДж|).

,

(кДж|).

,

(кДж/К).

,

(кДж|).

,

(кДж|).

в) Процес 3-4 (S = const|):

,

(кДж|).

,

(кДж|).

(кДж/К). ,

(кДж|).

(кДж|).

г) Процес 4-1 (V = const|).

,

(кДж|).

,

(кДж|).

, (кДж/К).

(кДж|). ,

(кДж|).

3. Характеристики циклів.

а) питома робота циклу:

, (кДж/кг).

, (кДж|).

б) термічний ККД циклу:

, ; ,

що є допустимим.

в) ефективність циклу:

, .

, .

4. Розрахунок проміжних точок|точок| для циклу.

а) адіабати 1-2 і 3-4:

Використовуючи відношення |ставлення|, змінюють|зраджують| значення V_{2|`</sub> в інтервалі від V<sub>1</sub>| до V<sub>2</sub>| і визначають значення Р<sub>2`} в інтервалі від Р₁ до Р₂. За даними V_{2|`</sub> і P<sub>2|`} будується крива у вибраному масштабі (мал. 2.1а).

б) ізохори (ізобари) 2-3 і 4-1:

Використовуючи співвідношення , змінюють|зраджують| значення Т_2` в інтервалі від Т₁ до Т₂ і визначають приріст ентропії: . Далі знаходимо|находимо| .

За даними S_{2|`</sub> і T<sub>2|`} будується крива у вибраному масштабі (мал. 2.1б).

Мал. 2.1 Зображення кругових процесів в PV| і TS| координатах.