Цикл двигателя внутреннего сгорания

Цикл осуществляется одним кг воздуха, как идеальным газом, где газовая постоянная Дж/(кг×К); удельная теплоемкость при постоянном давлении = 1008 Дж/(кг×К); удельная теплоемкость при постоянном объеме = 721 Дж/(кг×К); степень сжатия ; степень повышения давления ; степень предварительного расширения .

Задание

1. Определить вид идеального ДВС.

2. Рассчитать цикл:

2.1. Определить неизвестные параметры в узловых точках цикла;

2.2. Определить изменение удельной энтропии , кДж/(кг×К);

2.3. Определить удельную работу сжатия, расширения и полезную работу цикла;

2.4. Определить удельное тепло подведенное, отведенное и полезное в цикле;

2.5. Определить термический КПД цикла;

2.6. Определить среднее интегральное давление.

3. Изобразить цикл в и координатах по данным расчета, обозначить узловые точки цикла.

4. Изобразить индикаторную диаграмму в в координатах.

Вариант 15

Таблица 1 – Исходные данные

p₁, МПа	T₁, К	ε	λ	ρ
0,090			1,8	1,7

1. Вид идеального цикла ДВС

Цикл с комбинированным подводом теплоты, так как заданы следующие характеристики цикла: степень сжатия ; степень повышения давления ; степень предварительного расширения .

2. Расчет цикла

2.1. Определение неизвестных параметров в узловых точек

Точка 1

Дано: Па; K.

Уравнение состояния для 1 кг: . (1)

где – давление, Па; v – удельный объем, м³/кг; R – газовая постоянная для воздуха, Дж/(кг×К); T – температура, K.

Отсюда

Точка 2

Дано: ; ε =15.

Степень сжатия (2)

Отсюда

Процесс 1-2 адиабатическое сжатие. Уравнение адиабаты:

, (3)

где k – показатель адиабаты, .

Отсюда

тогда

МПа.

Из уравнения (1) относительно точки 2:

Точка 3

Дано: степень повышения давления . Процесс 2-3 – изохорное повышение давления, тогда /

Степень повышения давления (4)

Тогда

Из уравнения (1) относительно точки 3:

Точка 4

Дано: степень предварительного расширения .

Процесс 3-4 изобарное расширение, отсюда

Степень предварительного расширения (5)

Тогда

Из уравнения (1) относительно точки 4:

Точка 5

Дано: 5-1- изохорный отвод теплоты, тогда .

Процесс 4-5 – адиабата,

Тогда

Из уравнения (1) относительно точки 5:

2.2. Определить изменение удельной энтропии , кДж/(кг×К)

Процесс 1-2 – адиабатный:

Процесс 2-3 – изохорный:

кДж/(кг×К)

Процесс 3-4 – изобарный:

Процесс 4-5 – адиабатный:

Процесс 5-1 – изохорный:

кДж/(кг×К)

2.3. Определение удельной работы l, Дж/кг.

В процессе адиабатного сжатия 1-2: (7)

В процессе изохорного сжатия 2-3:

В процессе изобарного расширения 3-4: (8)

В процессе адиабатного расширения 4-5: (9)

Полезная работа цикла: (10)

2.4. Определить удельную теплоту, q, кДж/кг

Подведенная теплота в цикле: (11)

Отведенная теплота в цикле: (12)

Полезная теплота в цикле: (13)

2.5. Термический КПД цикла:

(14a)

(14б)

2.6. Среднее интегральное давление

Среднее интегральное давление в цикле – это такое условное постоянное давление, которое действуя на поршень в течение одного хода, совершает работу, равную полезной работе цикла: