Сущевкий И.Р. РГР. Термодинамический анализ цикла поршневого двс

Название	Термодинамический анализ цикла поршневого двс
Дата	14.06.2021
Размер	125.34 Kb.
Формат файла
Имя файла	Сущевкий И.Р. РГР.docx
Тип	Документы #217367

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«СЕВАСТОПОЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Политехнический институт

Теплотехника

Расчётно- графическая работа

Тема: Термодинамический анализ цикла поршневого ДВС

Выполнил: ст. гр. ЭТ/б-19-1-о

Сущевский И.Р.

Проверил: ст. преп. Домнина А.С.
Севастополь

2021

Содержание:

Теплотехника 1

Исходные данные 4

Расчет 5

Вывод: 12

Библиографический список: 13

Исходные данные

Таблица 1 – Исходные данные для расчета

№ варианта	P_а, МПа	T_а, К	V_а, дм³	Степень сжатия, 	степень повышения давления, 	степень предварительного расширения,	Рабочее тело
8	0,11	303	0,70	9	3,6	1,0	Воздух с газовой постоянной R=287 Дж/(кг·К), показатель адиабаты k=1,4. Теплоемкость рабочего тела = 1,005 кДж/кг

Расчет

Выполним термодинамический анализ цикла ДВС со следующими параметрами: Pа = 0,11 Мпа, Ta = 303 К, = 9, = 3,6, = 1,0, Vа = 0,7 дм³. Значения степени сжатия, давления впуска и степени последующего расширения показывают, что двигатель с искровым зажиганием и работает по циклу Отто.

Используя формулы, приведённые в методических указаниях в таблице 2, рассчитаем:

термический КПД цикла:

= 0,5847

полезную удельную работу:

(МДж/кг)

Для того, чтобы рассчитать удельное количество подведенной и отведенной теплоты, необходимо найти температуры T_b, T_z, T_с:

K

Количество теплоты:

По уравнению Майера:

, тогда:

Вычислив количество подведенной и отведенной теплоты, найдём значение термического КПД цикла, используя его определение:

= 0,585

Значение термического КПД совпало с ранее найденным.

Рассчитаем среднее давление цикла:

Построим рассчитанный цикл в соответствующем масштабе в координатах P-V. Для этого рассчитаем давление в основных точках цикла c, z, b.

Затем по формулам, приведённым в методических указаниях в таблице 2, рассчитаем промежуточные точки на политропах сжатия и расширения, полученные результаты отразим в таблице 2 и на графике, рисунок 1.

Таблица 2 — Результаты расчета процессов сжатия и расширения

Политропа расширения		Политропа сжатия
V, дм³	P, МПа	V, дм³	P, МПа
0,7	0,39	0,7	0,1
0,65	0,43	0,65	0,11
0,6	0,49	0,6	0,1240
0,55	0,55	0,55	0,1401
0,5	0,63	0,5	0,1601
0,45	0,73	0,45	0,1856
0,40	0,86	0,40	0,21
0,35	1,04	0,35	0,2639
0,30	1,29	0,30	0,3274
0,25	1,67	0,25	0,4226
0,2	2,28	0,2	0,5776
0,15	3,4	0,15	0,8641
0,10	6,03	0,10	1,5245
0,05	15,9	0,05	4,023

исунок 1 – Термодинамический цикл с подводом теплоты при q = const.

Оцениваем влияние повышения степени сжатия на термический КПД цикла.

При исходных начальных параметрах будем изменять значение параметра ε от 9 до 14 единиц. Результаты показаны в таблице 3 и на графике 2. Расчет показывает, что рост термического КПД по мере повышения степени сжатия в рассматриваемом интервале замедляется приблизительно в 1,6 раза. При этом степень сжатия увеличивается в 1,5 раза, а КПД –в 1,11 раза. Таким образом, в данном случае существенное повышение степени сжатия приводит к незначительному росту КПД.

Таблица 3 — Результаты расчета влияния степени сжатия на термический КПД

ε	η_t	Абсолютное приращение η_t	Относительное приращение η_t, %
9	0,5847	-	-
9,5	0,5936	0,0089	1,01
10,0	0,6018	0,0082	1,02
11,0	0,6167	0,0149	1,024
12,0	0,6298	0,0131	1,021
13,0	0,6415	0,0117	1,02
14,0	0,6520	0,0105	1,01

Рисунок2. Влияние степени сжатия ε на термический КПД

Оценим влияние начального давления цикла P_а на среднее давление:

Вариант оценивания. При исходных начальных параметрах будем изменять значение параметра Pa от 0,11 до 0,16 МПа. Результаты показаны в таблице 4 и на рисунке 3. Расчет показывает, что рост среднего давления по мере повышения начального давления в рассматриваемом интервале не замедляется вообще, абсолютное приращение среднего давления цикла всегда равно 0,06-0,07 МПа. При этом начальное давление увеличивается в 1,21 раза, а среднее давление – в 1,21 раз. Таким образом, в данном случае повышение начального давления приводит к незначительному росту среднего давления цикла.

Таблица 4 — Результаты расчета влияния начального давления цикла P_а на среднее давление P_t.

P_а	P_t	Абсолютное приращение P_t	Относительное приращение P_t %
0,11	1,133	-	-
0,12	1,23	0,097	8,5
0,125	1,28	0,05	4,06
0,13	1,33	0,05	3,9
0,135	1,39	0,06	4,5
0,14	1,44	0,05	3,6
0,145	1,49	0,05	3,5
0,15	1,54	0,05	3,3
0,155	1,59	0,05	3,2
0,16	1,64	0,05	3,1

Рисунок 3 — Влияние начального давления цикла P_а на среднее давление P_t.

Оценим влияние начального давления цикла P_ана удельную работу L₀ цикла.

При исходных начальных параметрах будем изменять значение параметра Pa от 0,11 до 0,16 МПа. Результаты показаны в таблице 5 и на рисунке 4. Расчет показывает, что рост удельной работы незначительно возрастает при увеличении начального давления цикла.

Таблица 5 — Результаты расчета влияния начального давления цикла P_ана удельную работу L₀цикла.

P_а	L₀	Абсолютное приращение L₀	Относительное приращение L₀ %
0,11	1,13
0,12	1,23	0,1	2,7
0,125	1,28	0,05	2,6
0,13	1,33	0,05	2,2
0,135	1,39	0,06	2,5
0,14	1,44	0,05	2,4
0,145	1,49	0,05	2,1
0,15	1,54	0,05	2,3
0,155	1,59	0,05	2,3
0,16	1,64	0,05	2,3

Рисунок 4 — Влияние начального давления цикла P_ана удельную работу L₀ цикла.

Вывод:

Проведя данную расчетно-графическую работу, в соответствии с индивидуальным заданием, были рассчитаны параметры цикла, найдены КПД и удельную работу цикла, оценены возможность повышения КПД и удельной работы и сделаны выводы, что повышение степени сжатия и начального давления незначительно влияют на повышение КПД, среднего давления цикла и удельной работы соответственно.

Библиографический список:

Теплотехника. Методические указания к выполнению расчетно-графической работы / Разраб. Харченко, А.С. Домнина – Севастополь: Изд-во СевГУ, 2020. – 17 с.