Энерго-эксергетический анализ действительного рабочего цикла дизеля 4ЧН 12/14, страница 29

− элементарное количество  прироста анергии рабочего тела вследствие изменения количества вещества

.                                  (4.17)

Определим в отдельности элементы выражений (4.16) и (4.17).

Основное количество рабочего тела

,                                        (4.18)

где  − молярная масса рабочего тела в начале такта сжатия [5];

       − химический коэффициент молекулярного изменения по отношению к объему воздушного заряда до момента начала подачи в цилиндр топлива [3];

        − относительное количество теплоты, выделяющееся при сгорании топлива за один цикл.

;                                 (4.19)

,                                   (4.20)

где  − теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива в кмолях с учетом влажности [5];

        ,  и  − элементарный состав топлива, для которого: ; ; .

,                               (4.21)

где  − объемная доля кислорода во влажном воздухе.

,                                    (4.22)

где  − объемная доля кислорода в сухом воздухе, равная 0,209;

        − объемная доля паров воды в воздухе.

,                                     (4.23)

где  − относительная влажность воздуха, равная 80%;

      − парциальное давление насыщения паров воды при  ºС, равно 2337 Па.

Учитывая зависимости (4.19) и (4.20), выражение (4.18) примет вид:

.                   (4.24)

Элементарный прирост энтропии рабочего тела в процессе сгорания [6]

,                                         (4.25)

где  − средняя температура рабочего тела на рассматриваемом участке.

В источнике [1] рекомендуется в данном случае принять закон изменения средней температуры подчиняющимся уравнению

.                                        (4.26)

Но, как показали исследования, при таком малом шаге расчета =1ºп.к.в.  погрешность вычисления средней температуры не превысит 0,02%, если  упростить расчет и принять

.                                        (4.27)

Изменение энтропии всего рабочего тела за весь процесс [9]

.                    (4.28)

Истинная теплоемкость продуктов сгорания при постоянном давлении по эмпирической зависимости проф. Глаголева [4]

.           (4.29)

Элементарное увеличение количества рабочего тела

.                            (4.30)

Зная теплоту химический реакции окисления топлива  за шаг =1ºп.к.в. и   элементарное количество анергии рабочего тела , из выражения (4.12) получим

.                                      (4.31)

Представляя выражение (4.31) в относительных величинах, получим

,                                        (4.32)

или

.                                      (4.33)

Из выражения (4.33)

.                                    (4.34)

Относительное количество анергии рабочего тела в цилиндре при сгорании топлива получаем, интегрируя выражение (4.34)

.                                        (4.35)

Относительное количество эксергии рабочего тела и максимальный КПД определяются разницей между относительным количеством теплоты, выделившегося при сгорании топлива и относительным количество анергии рабочего тела в цилиндре двигателя

.                                     (4.36)

Для упрощения расчетов, в силу своей малой величины (рис 4.1), можно принять элементарное количество анергии рабочего тела вследствие изменения количества вещества =0.

Рисунок 4.1 – Составляющие элементарного количества

анергии рабочего тела в цилиндре

При этом условии получим

;                        (4.37)

;                       (4.38)

;                    (4.39)

.                      (4.40)

Относительное количество эксергии рабочего тела получаем путем интегрирования выражения (4.40)

.                                        (4.41)

При упрощении в определении относительного количества эксергии рабочего тела погрешность вычисления не превышает 1,5% от методики , где ≠0.