Раздел 1. Основы технической термодинамики Тема 1.2 Термодинамические циклы Практическое занятие №1. Расчет цикла двс со смешанным подводом теплоты
Цель занятия:
Произвести расчет цикла судового дизеля со смешанным подводом теплоты (цикл Тринклера).
Использованные источники: [4, с. 29-36], интернет.
Формируемые общие и профессиональные компетенции: ОК 1, ОК 2, ОК 3, ОК 4, ОК 5, ОК 6, ОК 7, ОК 8, ОК 9, ОК 10, ПК 1.1, ПК 1.2, ПК 1.3, ПК 1.4, ПК 1.5.
Теоретическая часть:
В 1877 г. немецкий инженер Отто построил бензиновый двигатель, работа которого осуществлялась по принципу, запатентованному французом Бо-де-Роша в 1862 г. В 1897 г. немецкий инженер Дизель разработал двигатель, работающий на керосине, который распылялся в цилиндре воздухом высокого давления от компрессора. В 1904 г. русским инженером Тринклером Г.В. был построен безкомпрессорный двигатель со смешанным сгоранием топлива. Этот двигатель получил самое широкое распространение во всем мире.
Цикл со смешанным подводом теплоты носит название его автора – цикл Тринклера. В данном цикле подвод теплоты осуществляется в изохорном и изобарном процессах.
Изобразим цикл на рабочей и тепловой диаграмме (рис.1).
Рис.1. Цикл Тринклера. Рабочая (p-v) и тепловая (T-s) диаграммы.
Рассмотрим термодинамические процессы цикла:
1-2 – адиабатное сжатие,
2-3 – изохорный подвод теплоты,
3-4 – изобарный подвод теплоты,
4-5 – адиабатное расширение,
5-1 – изохорный отвод теплоты.
Характеристики цикла: ε - степень сжатия (отношение объемов в начале и конце процесса сжатия 1-2); λ - степень повышения давления (отношение давлений в процессе изохорного подвода теплоты); ρ - степень предварительного расширения (отношение объемов в процессе изобарного подвода теплоты).
При анализе считают известными: состояние рабочего тела в т.1 ( Т1, p1) и характеристики цикла ε, λ, ρ. Вместо одной из характеристик может быть задана максимальная температура или максимальное давление.
Расчет цикла заключается в определении:
- параметров состояния рабочего тела в характерных точках цикла (p, T, v),
- энергетических характеристик цикла: подводимой удельной теплоты q1, отводимой удельной теплоты q2, цикловой работы lц и термического КПД цикла ηt .
Ниже приводится порядок расчета цикла со смешанным подводом теплоты.
Процесс 1-2 –адиабатное сжатие воздуха в цилиндре. Удельный объём в точке 1, м3/кг:
Удельный объём в точке 2, м3/кг:
Температура в точке 2, К:
Давление в точке 2, МПа:
Процесс 2-3 – изохорный подвод тепла. Давление в точке 3, МПа:
Температура в точке 3, К:
м3/кг.
Процесс 3-4 – изобарный подвод тепла. Удельный объём в точке 4, м3/кг:
Температура в точке 4, К:
Давление в точке 4, МПа:
Процесс 4-5 – адиабатное расширение. Удельный объём в точке 5, м3/кг:
Температура в точке 5, К:
Давление в точке 5, МПа:
Подведённое тепло, кДж/кг:
Отведённое тепло, кДж/кг:
Произведённая работа, кДж/кг:
Суммарная работа цикла, кДж/кг:
Термический КПД цикла:
Изменение энтропии, кДж/кгград:
Содержание и порядок выполнения работы:
1. Изучить теоретическую часть к работе.
2. Для идеального цикла двигателя внутреннего сгорания (ДВС) со смешанным подводом теплоты определить параметры рабочего тела в характерных точках цикла, количество подведенной и отведенной теплоты, произведенную работу и термический КПД. Рабочее тело – воздух. Принять Сvm = 0,72 кДж/кг.К; Сpm = 1,01 кДЖ/кг.К; R=287 Дж/(моль.К); показатель адиабаты k=1,3.
3. Цикл изобразить в P-V-и T-S-координатах.
4. Ответить на контрольные вопросы.
Исходные данные:
Последняя цифра курсантского билета |
Р1, МПа |
t1, oC |
Предпоследняя цифра курсантского билета |
ε |
λ |
ρ |
0 |
0,1 |
15 |
0 |
15,0 |
3,5 |
1,6 |
1 |
0,11 |
16 |
1 |
14,5 |
3,3 |
1,7 |
2 |
0,12 |
17 |
2 |
14,0 |
3,2 |
1,8 |
3 |
0,13 |
18 |
3 |
13,5 |
3,1 |
1,9 |
4 |
0,14 |
19 |
4 |
13,0 |
3,0 |
1,8 |
5 |
0,15 |
20 |
5 |
13,5 |
2,9 |
1,7 |
6 |
0,14 |
21 |
6 |
14,0 |
2,8 |
1,6 |
7 |
0,13 |
22 |
7 |
14,5 |
2,7 |
1,5 |
8 |
0,12 |
23 |
8 |
15,0 |
2,6 |
1,4 |
9 |
0,11 |
24 |
9 |
15,5 |
2,5 |
1,3 |
Содержание отчета:
Номер и тема практического занятия
Цель занятия
Отчет о выполнении работы (расчет цикла со смешанным подводом теплоты, графики).
Список использованной литературы и других источников
Выводы
Даты выполнения и подписи курсанта и преподавателя.