151590 (Расчет и анализ идеального цикла ДВС со смешанным подводом теплоты), страница 2

2016-07-302016-07-30TaskMenСтудИзба

Расчет и анализ идеального цикла ДВС со смешанным подводом теплоты123

Описание файла

Документ из архива "Расчет и анализ идеального цикла ДВС со смешанным подводом теплоты", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "физика" из , которые можно найти в файловом архиве . Не смотря на прямую связь этого архива с , его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "курсовые/домашние работы", в предмете "физика" в общих файлах.

Онлайн просмотр документа "151590"

Текст 2 страницы из документа "151590"

ΔU=0,7889*(866,763-293)

ΔU=452,6274 кДж/кг.

Δi=i₂-i₁=C_p*(T₂-T₁) (26)

Δi=1,0821*(866,763-293)

Δi=620,8779 кДж/кг.

q=0 кДж/кг. (27)

l=R/(k-1)*(T₁-T₂) (28)

l=0,293/(1,3717-1)*(293-866,763)

l=-452,5022 кДж/кг.

3.2 Процесс подвода теплоты при изохоре (2 – 3)

В процессе сгорания выделяется тепло, за счет которого рабочее тело нагревается и давление повышается до величины соответствующей точке 3 диаграммы. Пользуясь формулами для изохорного процесса, получим:

С=C_v(29)

С=0,7889 кДж/(кг*К).

ΔU=U₃-U₂=C_v*(Т₃-Т₂) (30)

ΔU=0,7889*(1300,1445-866,763)

ΔU=341,8839 кДж/кг.

Δi=i₃-i₂=C_p*(Т₃-Т₂) (31)

Δi=1,0821*(1300,1445-866,763)

Δi=468,9689 кДж/кг.

q=C_v*(Т₃-Т₂) (32)

q=0,7889*(1300,1445-866,763)

q=841,8839 кДж/кг.

l=0 кДж/кг. (33)

3.3 Процесс подвода теплоты по изобаре (3-4)

Начинается процесс расширения воздуха. За счет высокой температуры воздуха топливо воспламеняется и сгорает при растущем давлении, что обеспечивает расширение от V₃ до V₄ при р=const. Пользуясь формулами для изобарного процесса, получим:

С=С_р (34)

С=1,0821 кДж/(кг*К).

ΔU=U₄-U₃=C_v*(Т₄-Т₃) (35)

ΔU=0,7889*(2600,289-1300,1445)

ΔU=1025,6517 кДж/кг.

Δi=i₄-i₃=C_p*(Т₄-Т₃) (36)

Δi=1,0821*(2600,289-1300,1445)

Δi=1406,9067 кДж/кг.

q=C_p*(Т₄-Т₃) (37)

q=1,0821*(2600,289-1300,1445)

q=1406,9067 кДж/кг.

l=P₃*(V₄-V₃) (38)

l=8209103*(0,0929-0,0464)

l=381,1496 кДж/кг.

3.4 Процесс адиабатного расширения (4 – 5)

Под действием давления поршень движется к НМТ, совершая работу расширения, отдаваемую внешнему потребителю. Пользуясь формулами для адиабатного процесса, получим:

С=0 кДж/(кг*К). (39)

ΔU=U₅-U₄=C_v*(T₅-T₄) (40)

ΔU=0,7889*(1137,3331-2600,289)

ΔU=-1145,0897 кДж/кг.

Δi=i₅-i₄=C_p*(Т₅-Т₄) (41)

Δi=1,0821*(1137,3331-2600,289)

Δi=-1583,0876 кДж/кг.

q=0 кДж/кг. (42)

l=R/(k-1)*(T₄-T₅) (43)

l=0,293/(1,3717-1)*(2600,289-1137,3331)

l=603,7705 кДж/кг.

3.5 Процесс отвода теплоты при изохоре (5 – 1)

После прихода поршня в НМТ выпускной клапан открывается, цилиндр освобождается от части газов и давления в нем снижается до величины, несколько превышающей атмосферное давление. Затем поршень вновь движется к ВМТ, выталкивая из цилиндра в атмосферу остающуюся часть газов:

С=С_v(44)

C=0,7889 кДж/(кг*К).

ΔU=U₁-U₅=C_v*(T₁-T₅) (45)

ΔU=0,7889*(293-1137,3331)

ΔU=-666,0734 кДж/кг.

Δi=i₁-i₅=C_p*(Т₁-Т₅) (46)

Δi=1,0821*(293-1137,3331)

Δi=-913,666 кДж/кг.

q=C_v*(Т₁-Т₅) (47)

q=0,7889*(293-1137,3331)

q=-666,0734 кДж/кг.

l=0 кДж/кг. (48)

Результаты расчетов представим в виде таблицы.

Характеристики процессов цикла.

	Процесс цикла
	1	2	3	4	5
С, кДж/(кг*К)	0	0,7889	1,0821	0	0,7889
ΔU, кДж/кг	452,6274	341,8839	1025,6517	-1154,08	-666,073
Δi, кДж/кг	620,8779	468,9689	1406,9067	-1583,08	-913,666
q, кДж/кг	0	841,8839	1406,9067	0	-666,073
l, кДж/кг	-452,502	0	381,1496	603,7705	0

4. Расчет характеристик цикла

Необходимо определить следующие характеристики цикла:

- количество подведенной теплоты q₁, кДж/кг;

- количество отведенной теплоты q₂, кДж/кг;

- количество теплоты превращенной в полезную работу q₀, кДж/кг;

- работу расширения l_p, кДж/кг;

- работу сжатия l_с, кДж/кг;

- полезную работу l_o, кДж/кг;

- термический КПД, η_t;

- среднее давление Р_t, Па.

Расчет выполняется по формулам:

q₁=q_2-3+q_3-4(49)

q₁=841,8839+1406,9067

q₁=2248,7907 кДж/кг.

q₂=q_5-1(50)

q₂=-666,0734 кДж/кг.

q₀=q₁-q₂(51)

q₀=2248,7907-(-666,0734)

q₀=2914,8614 кДж/кг.

l_p=l_3-4+l_4-5(52)

l_p=381,1496+603,7705

l_p=984,92 кДж/кг.

l_c=l_1-2(53)

l_c=-452,5022 кДж/кг.

l_o=l_p-l_c(54)

l_o=984,92-(-452,5022)

l_o=1437,4223 кДж/кг.

η_t=l_o/q₁ (55)

η_t_т=1437,4223/2248,7907

η_t_т=0,6392.

Р_t=l_o/(V₁-V₂) (56)

Р_t=1437,4223/(0,859-0,0464)

Р_t=1769,0766 Па.

Для того чтобы убедиться в отсутствии расчетных ошибок, вычисляем значение термического КПД по формуле:

η_t_н=1-1/(ε^k^-1)*(λ*ρ^k-1)/(λ-1+k*λ*(ρ-1)) (57)

η_t_н=1-1/(18,5^0,3717)*(1,5*2^1,3717-1)/(1,5-1+1,3717*1,5*(2-1))

η_t_н=0,6191.

где ε – степень сжатия;

k – показатель адиабаты;

ρ – степень изобарного расширения;

λ – степень повышения давления.

Найдем погрешность вычисления по формуле:

Е=(η_t_т-η_t_н)/η_t_т*100% (58)

Е=(0,6392-0,6191)/0,6392*100%

Е=3,14%- что допустимо.

Результаты расчетов по формулам приводим в виде таблицы.

Характеристики цикла.

Характеристики цикла

q₁

кДж/кг

q₂

кДж/кг

q₀

кДж/кг

l_р

кДж/кг

l_с

кДж/кг

l₀

кДж/кг

η_t

p_t

Па

Результаты расчетов

2248

-666

2914

984

-452

1437

0,63

1769

5. Исследование цикла

5.1 Влияние степени сжатия на теоретический КПД цикла

По формуле вычисляем η_t для нескольких значений:

ε=0,75ε-1,25ε

при постоянных (заданных) значениях λ и ρ:

ε₁=0,75*18,5=13,875

ε₂=0,85*18,5=15,725

ε₃=0,95*18,5=17,575

ε₄=1,05*18,5=19,425

ε₅=1,15*18,5=21,275

ε₆=1,25*18,5=23,125

η_t=1-1/(ε^k^-1)*(λ*ρ^k-1)/(λ-1+k*λ*(ρ-1))

η_t₁=1-1/(13,875^0,3717)*(1,5*2^1,3717-1)/(1,5-1+1,3717*1,5*(2-1))=0,5761

η_t₂=1-1/(15,725^0,3717)*(1,5*2^1,3717-1)/(1,5-1+1,3717*1,5*(2-1))=0,5954

η₃=1-1/(17,575^0,3717)*(1,5*2^1,3717-1)/(1,5-1+1,3717*1,5*(2-1))=0,6118

η_t₄=1-1/(19,425^0,3717)*(1,5*2^1,3717-1)/(1,5-1+1,3717*1,5*(2-1))=0,6260

η_t₅=1-1/(21,275^0,3717)*(1,5*2^1,3717-1)/(1,5-1+1,3717*1,5*(2-1))=0,6384

η_t₆=1-1/(23,125^0,3717)*(1,5*2^1,3717-1)/(1,5-1+1,3717*1,5*(2-1))=0,6494

Влияние степени сжатия на теоретический КПД цикла показано в приложении 2.

5.2 Влияние степени повышения давления на теоретический КПД цикла

По формуле η_tдля нескольких значений:

λ=0,75λ-1,25λ

при постоянных значениях ε и ρ

λ₁=0,75*1,5=1,125

λ₂=0,85*1,5=1,275

λ₃=0,95*1,5=1,425

λ₄=1,05*1,5=1,575

λ₅=1,15*1,5=1,725

λ₆=1,25*1,5=1,875

η_t=1-1/(ε^k^-1)*(λ*ρ^k-1)/(λ-1+k*λ*(ρ-1))

η_t₁=1-1/(18,5^0,3717)*(1,125*2^1,3717-1)/(1,125-1+1,3717*1,125*1)=0,6127

η_t₂=1-1/(18,5^0,3717)*(1,275*2^1,3717-1)/(1,275-1+1,3717*1,275*1)=0,6159

η_t₃=1-1/(18,5^0,3717)*(1,425*2^1,3717-1)/(1,425-1+1,3717*1,425*1)=0,6182

η_t₄=1-1/(18,5^0,3717)*(1,575*2^1,3717-1)/(1,575-1+1,3717*1,575*1)=0,6199

η_t₅=1-1/(18,5^0,3717)*(1,725*2^1,3717-1)/(1,725-1+1,3717*1,725*1)=0,6212

η_t₆=1-1/(18,5^0,3717)*(1,875*2^1,3717-1)/(1,875-1+1,3717*1,875*1)=0,6222

Влияние степени повышения давления на термический КПД цикла показано в приложении 2.

5.3 Влияние степени изобарного расширения на термический КПД цикла

По формуле η_tдля нескольких значений:

ρ=0,75ρ-1,25ρ

при постоянных значениях λ и ε

ρ₁=0,75*2=1,5

ρ₂=0,85*2=1,7

ρ₃=0,95*2=1,9

ρ₄=1,05*2=2,1

ρ₅=1,15*2=2,3

ρ₆=1,25*2=2,5

η_t=1-1/(ε^k^-1)*(λ*ρ^k-1)/(λ-1+k*λ*(ρ-1))

η_t₁=1-0,338*(1,5*1,5^1,3717-1)/(1,5-1+1,3717*1,5*(1,5-1))=0,6427

η_t₂=1-0,338*(1,7*1,5^1,3717-1)/(1,5-1+1,3717*1,5*(1,7-1))=0,6331

η_t₃=1-0,338*(1,9*1,5^1,3717-1)/(1,5-1+1,3717*1,5*(1,9-1))=0,6237

η_t₄=1-0,338*(2,1*1,5^1,3717-1)/(1,5-1+1,3717*1,5*(2,1-1))=0,6146

η_t₅=1-0,338*(2,3*1,5^1,3717-1)/(1,5-1+1,3717*1,5*(2,3-1))=0,6058

η_t₆=1-0,338*(2,5*1,5^1,3717-1)/(1,5-1+1,3717*1,5*(2,5-1))=0,5974

Влияние степени изобарного расширения на термический КПД цикла показано в приложении 2.

Результаты расчетов представлены в виде таблицы.

Результаты исследования цикла ДВС.

Характеристики цикла	Постоянные параметры
	λ				ρ			ε			λ			ε			ρ
	1,5				1,7			13,5			1,5			13,5			1,7
	Переменные параметры и их значения
	ε₁	ε₂	ε₃	ε₄		ε₅	ε₆	ρ₁	ρ₂	ρ₃	ρ₄	ρ₅	ρ₆	λ₁	λ₂	λ₃	λ₄	λ₅	λ₆
	13,875	15,725	17,575	19,425		21,275	23,125	1,5	1,7	1,9	2,1	2,3	2,5	1,125	1,275	1,425	1,575	1,725	1,875
η_t %	57,6	59,5	61,2	62,6		63,8	64,9	64,3	63,3	62,4	61,5	60,6	59,7	61,3	61,6	61,8	62,0	62,1	62,2

5.4 Анализ

Поделитесь ссылкой:

Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.

Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.

Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.

Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.

Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.

Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.

Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.

Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.

Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.

Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.

Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.

Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.