Методические указания по выполнению курсовой работы по теплотехнике

Московский Государственный Открытый университет

Кафедра «Автомобили и автомобильное хозяйство»

Методические указания

по выполнению курсовой работы для

студентов III-его курса по специальности 150200

«Автомобили и автомобильное хозяйство».

Чебоксары – 2005г

Методические указания по выполнению курсовой работы по теплотехнике

 для студентов III-его курса инженерного факультета по специальности 150200

« Автомобили и автомобильное хозяйство».

Рассматриваемые циклы являются идеальными, так как при рассмотрении их делаются допущения:

1.  Циклы замкнуты и в них рассматриваются только основные процессы, определяющие цикл.

2.  Рабочим телом считается 1 кг воздуха с постоянной теплоемкостью.

3.  Химический процесс горения топлива заменяется процессом подвода тепла.

4.  Тепловые и механические потери отсутствуют.

5.  Процесс выпуска отработавших газов в окружающую среду заменяется процессом отвода тепла. 

С учетом приведенных допущений необходимо рассчитать цикл ДВС со смешанным подводом тепла (цикл Тринклера), для чего нужно определить параметры рабочего тела в характерных точках.

Газовая постоянная воздуха определяется:

R = mR/m = 8314,9/29 = 286,8 [Дж/кгК], где

 m-кажущаяся молекулярная масса воздуха.

По известным параметрам первой точки определяется удельный объем первой точки:

Р1Т1   –   V1 = RT1/P1 [м/кг]

Для определения параметров второй точки воспользуемся зависимостями:

V2 = V1/e   [м/кг]

Р1V1= Р2V2  –   Р2 = Р1e   [Па]

Т2 = Р2V2/R  [К]

Определим параметры точки 3:

V2 = V3  -  из графика цикла

Р3 = Р2l   [Па]

Т3 = Т2l   [К] 

Определим параметры точки 4:

Р3 = Р4  -  -  из графика цикла

V4 = V3r  [м/кг]

Т4 = Т3r  [К]

Определим параметры точки 5:

V5 = V1  -  из графика цикла

Р5 = Р4 (V4/ V5)    [Па]

Т5 =  Р5 V5/R      [К] 

Для нахождения положения промежуточных точек из выражения Р1V1 = РV нужно задаваться значениями давления Р и определить удельный объем данных точек. Определить положения шести - восьми точек для каждого процесса.

Для нахождения положения промежуточных точек нужно воспользоваться выражением Р4V4 = РV. Задаваясь значениями давления Р определить удельный объем в этих точках.  Определить положения шести – восьми точек процесса.

Определим количество подведенного тепла.                                                  

q1 = q1+q1 = cv(T3-T2)+cp(T4-T3)    [Дж/кг]

Значения теплоемкости находим совместно решая два уравнения:

сp- cv= R    [Дж/кгК]  и

сp /cv=К = 1,4

Отведенное тепло будет:

q2 = cv(Т5 - T1)    [Дж/кг]

Работа цикла будет:

lц = q1-q2    [Дж/кг]

Тогда КПД цикла будет:

h = qпол/qзад = (q1-q2) /q1

Для построения диаграммы цикла в ТS  воспользуемся:

S1-2 = 0

S2-3 = Cvln(T3/T2)     [Дж/кгК]

S3-4 = Cpln(T4/T3)     [Дж/кгК]

S4-5 = 0

S5-1 = Cvln(T1/T5)      [Дж/кгК]

При правильном определении температур рабочего тела в характерных точках должно получится равенство:

S2-3 +S3-4 = S5-1

Правильно построить узловые точки в ТSкоординатах.

Для построения изохорного и изобарного процессов в ТSкоординатах нужно задаться значениями температур в заданном интервале и определить значения изменения энтропии при принятых температурах. Правильно отложить от исходных точек изменения энтропии для каждого процесса и имеем цикл со смешанным подводом тепла в ТSкоординатах.

Сравнение циклов ДВС осуществить для двух случаев:

1.  Когда степень сжатия  eпостоянна для циклов Отто, Дизеля и Тринклера и подводимое тепло q1 = q1 = q1 постоянны.

Сравнения циклов производить в диаграмме  ТS, для чего определить значения температур Т4о, Т4д и Т4с

q1 = cv(Т3с – T2)+cр(Т4 – T3) = q1 = q1

q1  = cv(Т4о – T3)

q1 = cр(Т4д – T3)

Определим значения температур Т4о и Т4д .

Для нахождения температур Т5о и Т5д  воспользуемся выражениями и определим значения температур Т5о и Т5д  для циклов Отто и Дизеля.

S3-4о =  S5о-1 но  Cvln(T4о/T3) = Cvln(T1/T5о)

 S3-4д =  S5д-1 но  Cрln(T4д/T3) = Cvln(T1/T5д)

Положения точек T5д  и T5о определим на диаграмме.

         2.   Второй случай сравнения производится для случая, когда максимальная температура и максимальное давление одинаковы для всех трех циклов и значит точки 4, 5 и 1 общие для всех трех заданных циклов. Из точки 4 нужно построить изохорный процесс до точки 3о и изобарный процесс до точки 3д, для этого воспользуемся зависимостями:   

S3о-4 = Cvln(T4/T3о) =  S5-1 = Cvln(T1/T5)

S3д-4 = Cрln(T4/T3д) =  S5-1 = Cvln(T1/T5)

Зная равенства

S5-1 =  S3о-4  =   S3д-4

Определим значения температур Т3о и Т3д. Для нахождения положения промежуточных точек выбираем произвольно температуры Та, Тб, Тс, … между температурами точек 3о и 3д. Цикл Тринклера построен по расчету еще раньше. На эту диаграмму нужно перенести значения всех точек. Дать анализ полученных значений h, lц и q2.  

Литература:

1.  Нащекин В. В. Техническая термодинамика, М., из-во «ВШ», 1975

2.  Лариков В. В. Теплотехника, М.: Стройиздат, 1976

3.  Болотов А. К. и Лопарев Н. А. Сборник задач по теплотехнике и применение теплоты а сельском хозяйстве, Киров, 2001 г.

Разработал                                        доцент Макаров В. С.