Расчёт идеального цикла двигателя внутреннего сгорания

СОДЕРЖАНИЕ

Стр. 

1. Задание по курсовой работе …………………………………………………………...3

2. Расчёт параметров рабочего тела в характерных точках…………………………5

3. Расчёт положений промежуточных точек…………………………………………...7

4. Расчёт основных параметров каждого процесса…………………………………....8

5. Расчёт положений промежуточных точек в масштабе TS - координат…………11

6. Сравнение циклов Отто, Дизеля, Тринклера

 а) когда подводимое тепло и степень сжатия одинаковы…………………………..12

 б) когда двигатели работают при одинаковых условиях…………………………...12

7. Вывод о работе………………………………………………………………………….14

8. Список использованной литературы………………………………………………..15

1. Задание по курсовой работе

1.  Провести расчёт идеального цикла ДВС со смешанным подводом тепла

  а) задан цикл

q₁”

P                 

3          4

dq = 0

q₁’         

2

5

q₂

1         

б) исходные данные выбрать из таблиц 1,2,3

в) объяснить почему цикл называется идеальным?

    2. Определить:

       1) Параметры рабочего тела в характерных точках 1; 2; 3; 4; 5.

       2) На миллиметровой бумаге в масштабе расставить положения узловых точек в PV –

       координатах

       3) Для изображения процессов рассчитать положения 5-6 промежуточных точек для

       каждого процесса.

       4) По каждому процессу рассчитать:

           - теплоёмкость рабочего тела, С;

           - показатель политропы, n;

           - изменение энтальпии, i;

           - работу процесса, l;

           - распологаемую работу, l₀;

           - подведённое и отведённое тепло, q;

           - термический КПД цикла, η;

           - работу цикла, ∑L _i = L_ц;

           - произвести проверку результатов расчёта, S₂₃ + S₃₄ = S₅₁.

       5) Изобразить характерные точки в масштабе TS – координатах на миллиметровой

       бумаге.

       6) При построении процессов в TS – координатах рассчитать положения 5-6

       промежуточных точек для каждого процесса (начальную точку взять на оси ординат).

       7) Расчёты выполнить в развёрнутом виде с соответствующими пояснениями.

       Конечные результаты расчётов привести в соответствующих таблицах.

       8) Провести сравнения циклов Отто, Дизеля и Тринклера для двух случаев:

          а) когда подводимое тепло и степень сжатия одинаковы;

          б) когда двигатели работают при одинаковых условиях (максимальная температура

          и максимальное давление газа в цикле одинаковы, давление окружающей среды и

          начальная температура для заданных циклов тоже одинаковы).

       Сравнение циклов производить на TS – диаграмме с расчётом положений

     дополнительных точек. Дать вывод по приведённым циклам.

        3. Исходные данные:

                                                                                  Таблица 1.

Р1, кг/см3	1,0
t1, °C	-10
ε, степень сжатия	16,7

Таблица 2.

λ, степень повышения давления в цилиндре

1,9

Таблица3.

ρ, степень предвари -  тельного расширения

1,3

2. Расчёт параметров рабочего тела в характерных точках.

Проведём расчёт идеального цикла ДВС со смешанным подводом тепла . Определим параметры рабочего тела в характерных точках 1, 2, 3, 4 ,5.

Процесс 1-2 – адиабатное сжатие рабочего тела в цилиндре. В начальном положении поршня (положение 1) впускной клапан закрывается, после чего при ходе поршня вверх (такт сжатия) рабочая смесь в цилиндре сжимается адиабатически. В теоретической диаграмме предполагается обратимое адиабатное сжатие без трения и теплообмена со стенками цилиндра. В конце сжатия (точка 2) смесь воспламеняется с помощью электрической искры. Сгорание смеси происходит мгновенно, поэтому теоретически считают, что процесс горения происходит при постоянном объёме. Между температурами для адиабаты 1-2 существуют следующие зависимости:

      Следовательно,    

или  К.

Из уравнения состояния идеального газа  находим, что

 м³/кг.

Так как , то м³/кг.

Тогда  Па.

Процесс 2-3 – изохорный подвод тепла q₁” к рабочему телу в цилиндре. При рассмотрении термодинамического цикла процесса горения заменяют условнообратимым подводом теплоты к телу от горячего источника в изохорном процессе (без изменения состава тепла). В результате выделения теплоты при сгорании (подвода теплоты) давление увеличивается по линии 2-3 при постоянном объёме от Р₂ до Р₃. Между температурами и давлениями для изохоры 2-3 существуют следующие зависимости:

  , отсюда Т₃ = Т₂ · λ, или  К.

Р₃ = Р₂ · λ = 53,15 · 10⁵ ·1,9 = 101 · 10⁵ Па.

V₃ = V₂ = 0,045 м³/кг.

Процесс 3-4 – изобарный подвод тепла q’₁ к рабочему телу в цилиндре. Этот процесс характерен для дизельных ДВС при постоянном давлении. В конце такта сжатия в камеру впрыскивается и горит топливо при постоянном давлении, при этом в цикле подводится теплота q’₁. Между объёмами и температурами для изобары 3-4 существуют следующие зависимости:

ρ  ;   Па;

Находим  Т₄ = Т₃ · ρ = 1585 · 1,3 = 2061 К,

а также V₄ = V₃ · ρ = 0,045 · 1,3 = 0,059 м³/кг.

Процесс 4-5 – адиабатное расширение рабочего тела в цилиндре. Этот процесс называется рабочим ходом. При этом совершается положительная работа расширение за счёт, внутренней энергии газов. В конце рабочего хода (точка 5) открывается выпускной клапан, при этом мгновенно падает давление . для процесса 4-5 принимаем соотношения, аналогичные процессу 1-2 :

,  или  · ρ^к · λ

 К ,  V₅ =V₁ = 0,754 м³/кг.

Из уравнения состояния идеального газа найдём давление:

 Па.

Процесс 5-1 изохорный отвод тепла q₂ от рабочего тела из цилиндра. В действительном процессе двигателя падение давления обусловлено выпуском части газов в атмосферу. Падение давления происходит по линии V = const.

Полученные значения характерных точек занесём в таблицу 1.

Таблица 4.