6. Порівняння термічного к.К.Д. Розрахованого циклу з термічним к.К.Д. Циклу двигуна внутрішнього згоряння

Порівняння проводиться з термічним к.к.д. циклу Дізеля, що розраховується за рівнянням

Використовуючи дані розрахованого циклу ГТУ визначимо для циклу Дізеля величини  і .

Термічний к.к.д. циклу Дізеля

Порівняння показує, що

_t^гту = 0,481 > _t^д = 0,372.

Задача № 2. Для циклу поршневого двигуна внутрішнього згоряння зі змішаним підведенням теплоти при V=const, Р=const визначити параметри в характерних точках, корисну роботу, кількість підведеної і відведеної теплоти, термічний к.к.д., якщо задані: тиск Р₁=0,1 МПа, температура t₁=20C, степінь стискування =12, степінь підвищення тиску =1,5, степінь попереднього розширення =2,0. Робоче тіло – повітря, показник адіабати k=1,4. Побудувати розрахований цикл в p-v і Т-s координатах.

Дано: P₁= 0,1 МПа; t₁ = 20^оC;  = 12;  = 1,5;  = 2; k = 1,4

P,v,t - ? _t - ? l - ? q₁ - ? q₂ - ?

Розв’язання:

Зображення циклу в p-V і т-s координатах

Точка 1. R = 287 Дж/(кгK);

.

Параметри: Р₁= 0,1 МПа, Т₁= 293 К, v₁= 0,841 м³/кг, t₁=20C.

Точка 2. v₂= v₁/= 0,841/12 = 0,07 м³/кг;

T₂= T₁(v₁/ v₂)^k-1= T₁^k-1= 29312^1,4-1= 792 K,

t₂= 792 – 273 = 519^оC;

P₂= RT₂/v₂= 287792/0,07 = 3247200 Па = 3,25 МПа.

Параметри: P₂= 3,25 МПа, T₂= 792 K, t₂= 519^оC, v₂= 0,07 м³/кг.

Точка 5. v₂= v₅= 0,07 м³/кг, P₅/P₂= T₅/T₂,

T₅= T₂P₅/P₂= T₂= 7921,5 = 1188 K, t₅= 915^оC;

P₅= P₂= 3,251,5 = 4,875 МПа.

Параметри: P₅= 4,875 МПа, Т₅= 11,88 К, t₅= 915^оC; v₅= 0,07 м³/кг.

Точка 3. P₃= P₅= 4,875 МПа;  = v₃/v₅;

v₃= v₅   = 0,07  2 = 0,14 м³/кг;

T₃/T₅ = v₃/v₅; T₃= T₅ = 1188  2 = 2376 К;

t₃= 2376 - 273 = 2103^оC.

Параметри: P₃= 4,875 МПа, T₃= 2376 K, t₃= 2103⁰C, v₃= 0,14 м³/кг.

Точка 4. v₄= v₁= 0,841 м³/кг, T₄/T₃= (v₃/v₄)^k-1,

T₄= T₃(v₃/v₄)^k-1= 2376  (0,14 / 0,841)^1,4-1= 1160 K;

P₄= RT₄/v₄= (287 1160)/0,841 = 395862 Па = 0,4 МПа.

Параметри: P₄= 0,4 МПа, T₄= 1160 K, t₄= 887^оC, v₄= 0,841 м³/кг.

Теплоємності:

с_рт= с_р/= 29,1 / 29 = 1,0034 кДж /(кгК);

с_vm= 20,8 / 28 = 0,717 кДж /(кгК).

Теплота, що підводиться:

q₁'= с_vm (T₅ – T₂) = 0,717 (1188 – 792) = 283,9 кДж/кг 284 кДж/К;

q₁'' = с_рт (Т₃ – T₅) = 1,0034 (2376 – 1188) = 1192 кДж/кг;

q₁ = q₁' + q₁'' = 284 + 1192 = 1476 кДж/кг

Теплота, що відводиться:

q₂ = с_vm(T₄ – T₁) = 0,717(1160 – 293) = 1041,8 1042 кДж/кг.

Корисна робота:

l = q₁- q₂= 1476 – 1042 = 434 кДж/кг

Термічний к.к.д.

_t= (q₁- q₂)/q₁= (1476 – 1042) / 1476 = 0,294 = 29,4 %.

Термічний к.к.д. циклу Карно в області мінімальної і максимальної температур циклу

= 1 – T₂/T₁.

Для циклу ДВЗ мінімальна температура в циклі Т₁, тоді Т₂=Т₁; максимальна температура в циклі Т₃, тоді Т₁= Т₃.

 = 1 – Т₁/Т₃= 1 – 293/2376 = 0,877 = 87,7%.

Задача № 3. Паросилова установка працює по циклу Ренкіна з параметрами N= 8000 кВт, Р₁=3,0 МПа, t₁=450ºC, Р₂=0,1 МПа.

Задачу вирішити згідно умови задачі № 12 для самостійного рішення (див.п.6.8).

Розв’язання: