Задание 2. Метод термодинамических циклов

Условие задания

В таблицах 3.7 - 3.10 приведены (по вариантам) количественные данные о некоторых параметрах состояний идеального газа, участвующего в качестве рабочего тела в циклах идеального теплового двигателя. Двигатель работает по теоретическим моделям циклов -

 

Варианты - 51 - 55, цикл Карно, таблица 3.7;

61 - 65, цикл Отто, таблица 3.8;

71 - 75, цикл Дизеля, таблица 3.9;

81 - 85, цикл Тринклера, таблица 3.10.

Состояния газа изменяются в циклах от начального (1) по маршруту:

1®2®3®4®1 или 1®2®2^'®3®4 (цикл Тринклера).

Пояснения к заданию 2

1) Вычислить все параметры цикла, не заданные в таблицах.

2) Построить диаграммы р =j (V) схематически для реального и количественно для теоретического циклов.

3) Описать особенности реальных процессов, происходящих в соответствующем данному циклу 4-х тактном двигателе.

4) Указать наименование (согласно принятым в литературе) частных термодинамических процессов, составляющих цикл.

5) Рассчитать количество теплоты, полученной рабочим телом от нагревателя (Q_н) и отданной холодильнику (Q _х).

6) Вычислить полезную работу цикла (L ₀), термический коэффициент полезного действия цикла (h), среднее давление цикла (p ₀), степень сжатия (e), степень повышения давления (l), степень предварительного расширения (цикл Тринклера - r).

7) Приводя данные о рассчитанных величинах поясните их смысловое и количественное содержание.

8) Как необходимо изменить параметры заданного цикла, чтобы повысить его КПД и среднее давление?

Обозначения: Р _i, Т _i, V _i - давление, температура и объем газа в соответствующих состояниях; Q _н, Q _х – соответственно теплоты - полученная от нагревателя и отданная холодильнику; Q ₁, Q ₂ - теплоты полученные рабочим телом в цикле Тринклера на участках: 2®3 и 3®4; L ₀ - полезная работа цикла; p ₀ - среднее давление цикла; V_h - объем цилиндра от НМТ до ВМТ; e = V ₁/ V ₂ - степень сжатия;

l = Р ₃/ Р ₂ - степень повышения давления; r = V ₃/ V ₂ - степень предварительного расширения (цикл Тринклера); М - масса газа; m - молярная масса газа; с_v, с_р - удельные изохорическая и изобарическая теплоемкости газа; k = с_р / с_v - показатель адиабаты; R = 8314 Дж/кмоль^.К – универсальная газовая постоянная.

Во всех вариантах в качестве рабочего тела рассматривать воздух. Принять:

M = 1,0 кг; μ = 29 кг; с_v = 716 Дж/ кг^.К; с_р = 1024 Дж/кг^.К.

 

Выбор вариантов проводить по таблице 3.6. и далее по таблицам 3.7 - 3.10

Таблица 3.6-Варианты для задания 2

	Предпоследняя цифра зачетной книжки
Вари- анты

Таблица 3.7-Данные к вариантам по циклу Карно

Параметры	ВАРИАНТЫ
Р 1, Па	1,2 . 105	1,1 . 105	0,8 , 105	1,3 . 105	1,0 . 105
Т 1, К			?		?
V 1, м3	?	?	?	?	?
Р 2, Па	?	?	?	?	?
Т 2, К	?	?	?	?	?
V 2, м3	?	?	?	?	?
Р 3, Па	20 . 105	40 . 105	?	35 . 105	?
Т 3, К			?		?
V 3, м3	?	?	?	?	?
Р 4, Па	?	?	?	?	?
Т 4, К	?	?		?
V 4, м3	?	?	0,2	?	0,1
M, кг	1,0	2,0	1,0	2,0	1,0
Qн, кДж	?	?	80,0	?	70,0
Q х, кДж	?	?	?	?	?
L 0, кДж	?	?	?	?	?
h, %	?	?	?	?	?

 

Таблица 3.8-Данные к вариантам по циклу Отто

Парамеры	ВАРИАНТЫ
р 1, Па	1 . 105	?	?	?	1 . 105
Т 1, К		?		?
V 1, м3	?	?	1,3	1,0	?
р2, Па	?	18 . 105	?	?	?
Т 2, К	?		?	?	?
V 2, м3	?	?	0,13	?	?
р 3, Па	?	?	40 . 105	20 . 105	?
Т 3, К	?	?	?		?
V 3, м3	?	?	?	?	?
р 4, Па	?	?	?	?	?
Т 4, К	?	?	?	?	?
V 4, м3	?	?	?	?	?
Qн, кДж	?	?	?		?
Qх, кДж	?	?	?	?	?
L 0, кДж	?	?	?	?
h, %	?	?	?	?
р 0, Па	?	?	?	?	?
l	1,6	1,5	?	?	?
e			?	?	?

Таблица 3.9-Данные к вариантам по циклу Дизеля

ВАРИАНТЫ	ПАРАМЕТРЫ
Т 1, К	р 1, Па	e	r
		0,9 . 105
		1 . 105
		1 . 105
		1. 105
		1 . 105

 

Таблица 3.9-Данные к вариантам по циклу Тринклера

ВАРИАТЫ	ПАРАМЕТРЫ
Т 1, К	р 1, Па	e	r	l
		1 . 105		1,7	1,4
		2 . 105		1,7	1,7
		1 . 105		1,7	1.4
		1,5 . 105		1,5	1,7
		3 . 105		1,7	1,4

 

Учебно-методическое и информационное обеспечение контрольной работы

Основная литература

1.Луканин В.Н. Двигатели внутреннего сгорания: учебник для вузов [Гриф Минобрнауки РФ]: в 3-х кн.Кн.1: Теория рабочих процессов / В.Н.Луканин, К.А.Морозов, А.С.Хачиян [и др.]; под ред. В.Н. Луканина, М.Г. Шатрова.- 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 2012. - 479 с.

2. Луканин В.Н. Теплотехника: учебник для вузов [Гриф Минобрнауки РФ] / В.Н. Луканин, М.Г., М.Г.Шатров [и др.]; под ред. В.Н.Луканина. - 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Академия, 2009. - 671 с.

3. Шатров М.Г. Автомобильные двигатели: учебник для вузов [Гриф Минобрнауки РФ] / М.Г.Шатров, К.А.Морозов [и др.]; под. ред. М.Г.Шатрова. – М.: Издательский центр «Академия», 2010. – 464 с.

4. Скачкова С.С. Термодинамика и рабочие процессы двигателей внутреннего сгорания: учебное пособие для вузов [Гриф УМО]: в 2 ч. Ч. 1: Основы термодинамики и теплообмена / С.С. Скачкова, Т.Г. Михайлова. - Екатеринбург: Изд-во ФГАУ ВПО «Рос. Гос. проф.-пед. ун-т», 2010. - 158 с.

Дополнительная литература

1.Железко Б.Е. Термодинамика, теплопередача и двигатели внутреннего сгорания: учебник для вузов [Гриф Минобрнауки РФ] / Б.Е. Железко, В.М. Адамов [и др.]. - Мн.: Высшая школа., 1985. - 271 с.

2.Колчин А.И.Расчет автомобильных и тракторных двигателей: учебник для вузов учебник для вузов [Гриф Минобрнауки РФ] / А.И. Колчин,
В.П. Демидов. – М.: Высшая школа, 2002. - 496 с.