Расчёт термодинамического цикла поршневого двигателя внутреннего сгорания. Определение термодинамических параметров состояния в характерных точках цикла

Российский государственный университет

  Нефти и газа им. И.М. Губкина

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ

По курсу теплотехники

3 семестр

“Расчёт термодинамического цикла поршневого двигателя внутреннего сгорания”

Выполнил:

                   Группа ХТ-02-4

Проверила:

Москва 2003 г.

Оглавление:

	Стр.
1. Определение характеристики рабочего тела	3
2. Определение термодинамических параметров состояния в характерных точках цикла	4
3. Определение функций состояния в характерных точках цикла	5
4. Изменение функций состояния	6
5. Нахождение l,w,q	7
6. Определение работы цикла (lц) термический КПД цикла (ηt) и КПД цикла Карно (ηtK)	8
7. Изображение цикла поршневого ДВС в координатах P-v и T-S	8
8. Перевод расчёта термодинамического цикла поршневого ДВС с адиабатным расширением в такте рабочего хода 4-5 и увеличением показателя политропы n1 на 10%  в процессе политропного сжатия в такте рабочего хода 1-2	10
9. Заключение об эффективности заданных изменений в цикле данного поршневого ДВС	12
Приложение	13

Дано:

 

m1 (O2) = 0,113 m1 (N2) = 0,73 m1 (CO) = m1 (CO2) = 0,11 m1 (H2O) = 0,047 μ (O2) = 32 кг/моль μ(N2) = 28 кг/моль μ(CO2) =44 кг/моль μ(H2O) =18 кг/моль

t1 = +30 O C P1 = 0,110 МПа n1 = 1,32 n2 = 1,20 ε = v1 / v2= 5,5 λ=P3 / P2 = 4,0 ρ= v3(4) / v2(3) =

 

1.  Определение характеристики рабочего тела

1.1  Средняя молекулярная масса смеси (μ_m)

μ_m=== 28,81 кг/моль

1.2  Газовая постоянная смеси (R)

R =  =  =  288,58 Дж/кг^.К

1.3  Средняя удельная изобарная теплоёмкость смеси (C_pm)

 C_pm =  = 0,113^.0,921 + 0,73^.1,043 + 0,11^.0,854 + 0,047^.1,862 =

= 1,045 кДж/кг^.К

1.4  Средняя удельная изохорная теплоёмкость смеси (C_vm)

C_vm = C_pm – R = 1,045 – 0,289 = 0,756 кДж/кг^.К

1.5  Показатель адиабаты смеси (k)

k =  =  = 1,382

2.  Определение термодинамических параметров состояния в характерных точках цикла

2.1 Точка 1

T₁ = t₁ + 273 = 303 К

v₁ =  =  = 0,795 м³/кг

2.2 Точка 2

v₂ =  =  = 0,067 м³/кг

;  тогда  3 мПа

694,58 K

 421,58 ⁰ C

2.3 Точка 3

v₃=v₂= 0,067 м³/кг

P₃ = λP₂ = 3 ^. 2,1 = 6,3мПа

 1458,63 K

 1185,63 ⁰ C

2.4 Точка 4

P₄=P₃= 6,3 мПа

v₄ = v₃ρ = 1,3 ^. 0,067 = 0,087 м³/кг

 1894 K

 1621 ⁰ C

2.5 Точка 5

v₅=v₁= 0,878 м³/кг

;  тогда  0,27 мПа

819,19 K

 546,19 ⁰ C

3.  Определение функций состояния в характерных точках цикла

3.1 Внутренняя энергия

 кДж/кг^.К

 кДж/кг^.К

 кДж/кг^.К

 кДж/кг^.К

 кДж/кг^.К

3.2 энтальпия

 кДж/кг^.К

 кДж/кг^.К

 кДж/кг^.К

 кДж/кг^.К

 кДж/кг^.К

3.3 энтропия

 кДж/кг^.К

 кДж/кг^.К

 кДж/кг^.К

 кДж/кг^.К

 кДж/кг^.К

4.  Изменение функций состояния

4.1 изменение внутренней энергии

 кДж/кг^.К

 кДж/кг^.К

 кДж/кг^.К

 кДж/кг^.К

кДж/кг^.К

4.2 изменение энтальпии

 кДж/кг^.К

 кДж/кг^.К

 кДж/кг^.К

 кДж/кг^.К

 кДж/кг^.К

4.3 изменение энтропии

 кДж/кг^.К

 кДж/кг^.К

 кДж/кг^.К

 кДж/кг^.К

 кДж/кг^.К

5.  Нахождение l,w,q

5.1 процесс 1-2. Политропное сжатие

 кДж/кг

 кДж/кг

 кДж/кг

5.2 процесс 2-3. Изохорный подвод тепла

 кДж/кг

 кДж/кг

5.3 процесс 3-4. Изобарный подвод тепла

 кДж/кг

 кДж/кг

5.4 процесс 4-5. Политропное расширение

 кДж/кг

 кДж/кг

 кДж/кг

5.5 процесс 5-1. Изохорный отвод тепла

 кДж/кг

 кДж/кг

6.  Определение работы цикла (l_ц) термический КПД цикла (η_t) и КПД цикла Карно (η_t^K)

 кДж/кг

 кДж/кг

 или 59,9 %

 или 86 %

7.  Изображение цикла поршневого ДВС в координатах P-v и T-S

7.1 Расчёт промежуточных точек для построения цикла в P-v координатах

7.1.1  промежуточная точка x в процессе политропного сжатия 1-2