Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Пример 4: Цикл Тринклера






р1 = 105 Па;

V 1 = ?

Т1 = 350 К;

p2 = ?

V2 = ?

T2 = ?

p3 = ?

V3 = ?

T3 = ?

р4 = ?

V4 = ?

T4 = ?

р5 = ?

V5 = ?

T5 = ?

Vh = ?

Qн = ?

Qх = ?

L0 = ?

р0 = ?

h = ?

e = 14,0;

ρ = 1,7;

l = 1,4.

 

Решение:

Цикл состоит из двух адиабатных процессов (1®2 и 4®5), одного изобарного (2®3) и двух изохорных процессов (2®3 и 5®1). Характеристики цикла: степень сжатия e = V1/ V2; степень повышения давления l = р3/р2; степень предварительного расширения ρ = V4/V3.

Напишем уравнение состояния для точки 1: p1·V1 = (M/μ)1, откуда определим V1 = (M/p1μ) 1= (1,0/105×29)8314·350 = 1,0 м3.

По степени сжатия e определим V2 = V1/e = 1,0/14,0 = 0,072 м3.

Напишем уравнение адиабатного процесса 1®2: p1V1k = p2V2k, и определим:

k = ср/сv = 1024/716 = 1,43;

p2 = p1(V1/V2)k = 105·141,43 = 43,547·105 Па;

Напишем уравнение адиабатного процесса 1®2 в ином виде: Т1V1k-1 = Т2V2k-1, и определим:

Т2 = Т1 (V1/V2)k-1 = 350·141,43-1 = 1089 К.

Поскольку процесс 2®3 протекает при постоянном объеме

V3 = V2 = 0,072 м3.

Используя степень повышения давления, определим р3 = lр2 = 1,4×43,547·105 = 60,966×105 Па.

Напишем уравнение изохорного процесса 2®3: р2/Т2 = р3/Т3, и определим:

Т3 = (р3/р2)Т2 = l Т2 = 1,4×1089 = 1525 К.

Используя степень предварительного расширения, определим V4 = ρV3 = 1,7×0,072 = 0,12 м3.

Напишем уравнение изобарного процесса 3®4: Т3/V3 = T4/V4, и определим:

Т4 = (V4/V3)Т3 = ρ Т3 = 1,7×1525 = 2592 К.

Поскольку процесс 3®4 протекает при постоянном давлении

р4 = р3 = 60,966×105 Па.

Поскольку процесс 5®1 протекает при постоянном объеме

V5 = V1 = 1,0 м3.

Используя уравнения адиабатного процесса 4®5, определим

р5 = p4(V4/V5)k = 60,966×105(0,12/1,0)1,43 = 2,997·105 Па;

Т5 = Т4 (V4/V5)k-1 = 2592(0,122/1,003)1,43-1 = 1048 К.

Рабочий объем цилиндра:

Vh = V1 -V2 = 1,0 – 0,072 = 0,928 м3.

Тепло в цикле Тринклера подводится в ходе изохорного процесса 2®3 и изобарного процесса 3®4. Количество подведенного тепла определяется по формуле:

Qн = М сv(Т3Т2) + Мср(Т4Т3) = 1,0×716(1525 – 1089) + 1,0×1024(2592 – 1525) = 1362150 Дж.

Тепло в цикле Тринклера отводится в ходе изохорного процесса 5®1. Количество отведенного тепла определяется по формуле:

Qх = Мсv(Т1Т5) = 1,0×716(350 - 1048) = - 518979 Дж.

Работа цикла:

Среднее давление цикла:

р0= L0/Vh = 843171/0,928 = 9,06×105 Па.

Для проверки определим среднее давление цикла по формуле:

Коэффициент полезного действия:

 

Указание: Диаграмма реального цикла (схематически показана тонкими линиями) построена аналогично предыдущему циклу Дизеля.

 

Задачи для самостоятельного решения:

 

Условие:

В таблицах 1.7 - 1.10 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®3®4®5 (цикл Тринклера).

Необходимо:

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 (Qн) и отданной холодильнику (Qх).

6) Вычислить полезную работу цикла (L0), термический коэффициент полезного действия цикла (h), среднее давление цикла (p0), 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:

Рi, Тi, Vi - давление, температура и объем газа в соответствующих состояниях; Qн , Qх – соответственно теплоты - полученная от нагревателя и отданная
холодильнику; Q1, Q2 - теплоты полученные рабочим телом в цикле Тринклера на участках: 2®3 и 3®4; L0 - полезная работа цикла; p0 - среднее давление цикла; Vh - объем цилиндра от НМТ до ВМТ; e = V1/V2 - степень сжатия; l = Р3/Р2 - степень повышения давления; r = V3/V2 - степень предварительного расширения (цикл Тринклера); М - масса газа; m - молярная масса газа; сv , ср - удельные
изохорическая и изобарическая теплоемкости газа; k = ср/сv - 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 ; сv = 716 Дж/ кг.К ; ср = 1024 Дж/кг.К.

 

Выбор вариантов проводить по таблице 1.6. и далее по таблицам 1.7 - 1.10

Таблица 1.6 - Варианты для задания

  Предпоследняя цифра зачетной книжки
Вари- анты

 

Таблица 1.7 - Данные к вариантам по циклу Карно

Параметры ВАРИАНТЫ  
 
 
Р1, Па 1,2 . 105 1,1 . 105 0,8 , 105 1,3 . 105 1,0 . 105  
Т1, К ? ?  
V1, м3 ? ? ? ? ?  
Р2, Па ? ? ? ? ?
Т2, К ? ? ? ? ?
V2, м3 ? ? ? ? ?
Р3, Па 20 . 105 40 . 105 ? 35 . 105 ?
Т3, К ? ?
V3, м3 ? ? ? ? ?
Р4, Па ? ? ? ? ?
Т4, К ? ? ?
V4 , м3 ? ? 0,2 ? 0,1

Продолжение таблицы 1.7

M, кг 1,0 2,0 1,0 2,0 1,0
Qн, кДж ? ? 80,0 ? 70,0
Qх, кДж ? ? ? ? ?
L0, кДж ? ? ? ? ?
h, % ? ? ? ? ?

 

 

Таблица 1.8 - Данные к вариантам по циклу Отто

Парамеры ВАРИАНТЫ
р1, Па 1 . 105 ? ? ? 1 . 105
Т1, К ? ?
V1, м3 ? ? 1,3 1,0 ?
р2, Па ? 18 . 105 ? ? ?

Продолжение таблицы 1.8

Т2, К ? ? ? ?
V2, м3 ? ? 0,13 ? ?
р3, Па ? ? 40 . 105 20 . 105 ?
Т3, К ? ? ? ?
V3, м3 ? ? ? ? ?
р4, Па ? ? ? ? ?
Т4, К ? ? ? ? ?
V4, м3 ? ? ? ? ?
Qн, кДж ? ? ? ?
Qх, кДж ? ? ? ? ?
L0, кДж ? ? ? ?
h, % ? ? ? ?
р0, Па ? ? ? ? ?
l 1,6 1,5 ? ? ?
e ? ? ?

 

Таблица 3.9 - Данные к вариантам по циклу Дизеля

ВАРИАНТЫ ПАРАМЕТРЫ
Т1, К р1, Па e r
0,9 . 105
1 . 105
1 . 105
1 . 105
1 . 105

Таблица 3.10 - Данные к вариантам по циклу Тринклера

ВАРИАТЫ ПАРАМЕТРЫ
Т1, К р1, 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

 

Контрольные вопросы

1. На что расходуется теплота, сообщаемая рабочему телу при изотермическом, изохорическом и изобарическом процессах?

2. Какой параметр не меняется в ходе изотермического процесса?

3. В какой форме происходит обмен энергией между рабочим телом и окружающей средой в ходе изохорического процесса?

4. За счет чего изменяется внутренняя энергия рабочего тела в ходе адиабатического процесса?

5. За счет чего происходит увеличение внутренней энергии рабочего тела при протекании изохорического процесса? Что при этом происходит с давлением?

6. Что произойдет с температурой рабочего тела, если при постоянном давлении уменьшить его объем в два раза?

7. Какой характеристикой оценивается эффективность обратных циклов и что собой представляет эта характеристика?

8. Какие потери учитывает термический коэффициент полезного действия?

9. От чего зависит термический КПД цикла Карно?

10. Из каких термодинамических процессов состоит цикл Карно?

11. Почему в цикле с подводом теплоты при постоянном объеме ограничено увеличение степени сжатия?

12. В чем заключены недостатки двигателей Дизеля?

13. Как изменяется термический КПД двигателя с увеличением степени адиабатического сжатия?

14. Что такое степень сжатия и степень повышения давления?

15. От каких величин и как зависит работа и КПД цикла с подводом теп­лоты при постоянном объеме?

16. От каких величин и как зависит работа и КПД цикла с подводом теп­лоты при постоянном давлении?

17. Что такое степень предварительного расширения?

18. Степень сжатия в двигателях, работающих по циклу Дизеля выше или ниже, чем у двигателей, работающих по циклу Отто?

19. Из каких термодинамических процессов процесс сгорания топлива в двигателях, работающих по циклу Тринклера?

20. Какие величины степеней сжатия используются в циклах Отто, Дизеля и Тринклера? У каких из них наиболее высокий КПД?


 







Дата добавления: 2015-08-29; просмотров: 2022. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Композиция из абстрактных геометрических фигур Данная композиция состоит из линий, штриховки, абстрактных геометрических форм...

Важнейшие способы обработки и анализа рядов динамики Не во всех случаях эмпирические данные рядов динамики позволяют определить тенденцию изменения явления во времени...

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА Статика является частью теоретической механики, изучающей условия, при ко­торых тело находится под действием заданной системы сил...

Теория усилителей. Схема Основная масса современных аналоговых и аналого-цифровых электронных устройств выполняется на специализированных микросхемах...

Основные разделы работы участкового врача-педиатра Ведущей фигурой в организации внебольничной помощи детям является участковый врач-педиатр детской городской поликлиники...

Ученые, внесшие большой вклад в развитие науки биологии Краткая история развития биологии. Чарльз Дарвин (1809 -1882)- основной труд « О происхождении видов путем естественного отбора или Сохранение благоприятствующих пород в борьбе за жизнь»...

Этапы трансляции и их характеристика Трансляция (от лат. translatio — перевод) — процесс синтеза белка из аминокислот на матрице информационной (матричной) РНК (иРНК...

МЕТОДИКА ИЗУЧЕНИЯ МОРФЕМНОГО СОСТАВА СЛОВА В НАЧАЛЬНЫХ КЛАССАХ В практике речевого общения широко известен следующий факт: как взрослые...

СИНТАКСИЧЕСКАЯ РАБОТА В СИСТЕМЕ РАЗВИТИЯ РЕЧИ УЧАЩИХСЯ В языке различаются уровни — уровень слова (лексический), уровень словосочетания и предложения (синтаксический) и уровень Словосочетание в этом смысле может рассматриваться как переходное звено от лексического уровня к синтаксическому...

Плейотропное действие генов. Примеры. Плейотропное действие генов - это зависимость нескольких признаков от одного гена, то есть множественное действие одного гена...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2022 год . (0.02 сек.) русская версия | украинская версия