Решение. Определение теплофизических характеристик воздуха рассмотрено в прил

Определение теплофизических характеристик воздуха рассмотрено в прил. 1.

Из уравнения состояния идеального газа, записанного для 1 кг,

,

найдем начальный удельный объем воздуха

.

Степень сжатия , следовательно,

.

Так как процесс сжатия 1–2 является адиабатным (см. рис. 1.1), то

; ,

откуда

;

.

Такой же результат получим, если давление определим из уравнения состояния идеального газа:

.

Процесс подвода теплоты происходит при , следовательно, .

Из выражения для степени повышения давления найдем

;

.

Так как процесс расширения 3–4 адиабатный, а и , то

;

,

откуда

;

.

Давление p ₄ также можно найти из уравнения состояния идеального газа

.

Количество подводимой в цикле удельной теплоты согласно (1.2):

.

Количество отводимой в цикле удельной теплоты согласно (1.3):

.

Полезная работа цикла

.

Термический КПД цикла находим по формуле (1.5)

или по формуле (1.6)

.

1.2. Рассчитать цикл ДВС с подводом тепла при постоянном объеме, определив параметры рабочего тела в характерных точках цикла, удельные количества подведенной и отведенной теплоты, удельную работу цикла, термический КПД цикла, теоретическую мощность двигателя при n = 5000 об/мин. Начальное давление рабочего тела р ₁ = 1,05 бар, начальная температура t ₁ = 50 ^оС. Степень сжатия ε = 10. Степень повышения давления λ = 2. Суммарный рабочий объем цилиндровдвигателя 1600 см³.

Изобразить цикл в координатах p-v и T-s в масштабе.

Ответ:

Состояние	Параметры
p, бар	T, K	v, м3/кг
	1,05	323,0	0,8829
	26,37	811,3	0,0883
	52,74	1623,0	0,0883
	2,10	646,0	0,8829

Цикл в координатах p-v и T-s представлен на рис. 1.4.

Рис. 1.4. К задаче 1.2

Примечание. Для расчета энтропии воздуха как идеального газа используем выражение

.

Тогда

1.3. В цикле ДВС с подводом тепла при начальное давление рабочего тела 1 бар, начальная температура 0 ^оС. Давление рабочего тела в начале и в конце процесса расширения составляет 53 бар и 3,5 бар соответственно. Определить параметры в характерных точках цикла, полезную работу и термический КПД цикла.

Ответ:

Состояние	Параметры
p, бар	T, K	v, м3/кг
	1,00	273,0	0,7835
	15,14	593,5	0,1125
	53,00	2078,0	0,1125
	3,50	955,5	0,7835

.

1.4. В цикле ДВС с подводом тепла при начальная температура рабочего тела 20 ^оС, степень сжатия ε = 4,6. При сгорании топлива выделяется теплота в количестве 900 кДж/кг. Определить температуру в характерных точках цикла, полезную работу цикла и термический КПД.

Ответ:

1.5. В цикле ДВС с подводом тепла при постоянной давлении начальное давление рабочего тела р ₁ = 0,12 МПа, начальная температура t ₁ = 23 ^оС. Степень сжатия ε = 12. Степень предварительного расширения ρ = 2,2. Найти параметры рабочего тела в характерных точках цикла, полезную работу цикла и термический КПД.