Методика выполнения

Задание

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ ЦИКЛ ДВС

Контрольные вопросы

Методика выполнения

Задания

II ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ ТЕРМОДИНАМИКИ

Контрольные вопросы

3.1. Что понимают под идеальным газом?

3.2. Как изменяется объем газа при изотермическом увеличении (или уменьшении) его давления?

3.3 Как изменяется давление газа при изохорном его нагревании (или охлаждении)?

3.4 Сущность закона Авогадро?

1.1.Определить эффективный КПД ДВС мощностью Р_е если расход топлива на км (милю) пути составляет В_п при скорости хода судна W.

Q =42700 кДж/кг.

Исходные данные: Р_с, В_п, и W выбираются из табл. П 2.1 прил. 2.

1.2. Определить необходимое количество топлива для теплохода с СЭУ мощностью Р_е, который совершает рейс протяженностью L со средней скоростью W.

КПД СЭУ принять 35 %; Q =42700 кДж/кг. Исходные данные: Р_е, L, и W выбираются из табл. П 2.1 прил. 2.

1.3.Определить количество воды, необходимое для охлаждения ДВС, если его мощность Р_е, КПД 0,38, а относительная потеря теплоты с охлаждающей водой составляет 0,28, Температура охлаждающей воды на входе 288 К, а на выходе – 333 К.

Исходные данные: Р_е выбирается из табл. П 2.1 прил. 2.

В соответствии с первым законом термодинамики, в тепловых двигателях теплота превращается в механическую работу в эквивалентных количествах, а именно: Q=P_e, (2-1.)

где Q - количество теплоты, превращенное в работу в единицу времени, кДж/с;

Р_е - секундная работа, полученная за счет теплоты, т.е. мощность в кВт.

Эффективность этого преобразования в ДВС оценивается эффективным коэффициентом полезного действия (КПД),

где Q_H - низшая удельная теплота сгорания топлива;

В - часовой расход топлива кг/ч.

Тепловой баланс дизеля характеризует распределение теплоты, выделяемой при сгорании топлива его цилиндрах Q, а именно:

Q= Q_H.B= Q_е+Q_охл+ Q_oг+ Q_п, кДж/ч (2.3.)

Где Q_e -теплота, превращенная в механическую работу, кДж/ч;

О_охл_- теплота, отводимая водой, охлаждающей дизель, кДж/ч;

Q_or - теплота, уносимая отходящими газами, кДж/ч:

Q_п - другие потери тепла, кДж/ч;

Теплота, отводимая охлаждающей водой, равна

Q_охл = С_*М_в*(Т₂ – Т₁) кДж/ч;

Где М_в – расход охлаждающей воды, кг/ч;

С_в- удельная теплоемкость воды, равная 4,19 кДж/кг. К;.

Т₁ температура воды на входе в дизель, К;

Т₂- температура воды на выходе из дизеля, К. _;/₍

Последовательность выполнения заданий:

1. По В и W определить В и далее по формуле (2.2) - КПД ДВС;

2. по L и W определить продолжительность рейса, а по формуле (2.2.) – В и далее- расход топлива за рейс.

3. По формуле (2.2.) и (2.3.) определить Q и Q_охл и по формуле (2.4.) – количество воды W, необходимое для охлаждения двигателя.

1. В чем сущность первого и второго законов термодинамики?

2. Напишите аналитическое выражение первого закона термодинамики?

Выполнить расчеты по идеальному циклу ДВС со смешанным подводом теплоты (рис. 1).

А) Определить значения давления и температуры в характерных точках цикла согласно табл.3.1

P

V

Расчет параметров по заданию А)

Точки	Р,МПа	Т,К	v, м^3/кг
А	По табл. П3.1	По табл. П3.1
с
у
z
b

Расчет параметров процессов по заданию Б)

Процессы	q кДж/кг	l кДж/кг	DU кДж/кг	Ds кДж/кг	D i кДж/кг
А - С
С-У
У -Z
Z-B
В-А
S		Sq = Sl

Б) Определить в каждом процессе: теплоту q; работу l; изменение внутренней энергии DU; изменение энтропии Ds; изменение энтальпии Di. Результаты расчетов представить в табличной форме (табл. 3. 2). Исходные данные: выбираются из табл. П 3.1 прил. 3.

Круговым процессом или циклом называют совокупность термодинамических процессов, в результате осуществления которых рабочее тело возвращается в исходное состояние.

Основные зависимости термодинамических процессов приведены в приложении П 7.

Правильность выполнения расчетов проверяется:

Для табл. 3.1. – по уравнению состояния газа (1.З.);

Для табл. 3.2. – по первому закону термодинамики

q =l+DU; S q= Sl; IX =0; l = 0; SDs =0; SDi =0.

Последовательность выполнения задания А)

Цикл с комбинированным подводом тепла (цикл Тринклера) состоит из: 2-х адиабат, 2-х изохор и одной изобары. Параметрами цикла являются:

- степень сжатия e =V_a / V_c;

- степень повышения давления l= Р_у / Р_с;

- степень предварительного расширения r= V_z / V_y;

- степень последующего расширения d= e / r.

Расчет параметров (заполнение табл. 3.1.) производится по формулам:

R по (1.5); V_a – (1.3); P_c = P_a* e ^k; T_c = T_a*e ^k-1; = V_a / e; V_c =V_y

Р_у=lР_с; Т_y= l*Т_c; Р_z = Р_y; V_z= r V_y; T_z =Т_y*r; P_b=P_z/ d^k; T_b=T_z /d^k-1;

V_b=V_a; C_v и C_p – (6).

Расчет параметров процессов (заполнение табл. 3.2.) производится по формулам: DU и D i (прил. П 7); l_а-с = - DU_{a-c L}; q_c-y= DU_b-a – q_y-z;

(прил. 7. A) l_y-z (прил. 7. A) Ј_z-b= -DU_z__b; q_b-a = DU_в-а; Ds _c-y

(прил. 7. Б); Ds _y-z (прил. 7. A ); Ds _в-а (прил. 7. Б).

Дата добавления: 2015-05-26