Δi=1,0821*(293-1137,3331)

Δi=-913,666 кДж/кг.

q=Cv*(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.

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 lp, кДж/кг;

- работу сжатия lс, кДж/кг;

- полезную работу lo, кДж/кг;

- термический КПД, ηt;

- среднее давление Рt, Па.

Расчет выполняется по формулам:

q1=q2-3+q3-4 (49)

q1=841,8839+1406,9067

q1=2248,7907 кДж/кг.

q2=q5-1              (50)

q2=-666,0734 кДж/кг.

q0=q1-q2          (51)

q0=2248,7907-(-666,0734)

q0=2914,8614 кДж/кг.

lp=l3-4+l4-5       (52)

lp=381,1496+603,7705

lp=984,92 кДж/кг.

lc=l1-2  (53)

lc=-452,5022 кДж/кг.

lo=lp-lc                (54)

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

lo=1437,4223 кДж/кг.

ηt=lo/q1        (55)

ηtт=1437,4223/2248,7907

ηtт=0,6392.

Рt=lo/(V1-V2)         (56)

Рt=1437,4223/(0,859-0,0464)

Рt=1769,0766 Па.

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

ηtн=1-1/(εk-1)*(λ*ρk-1)/(λ-1+k*λ*(ρ-1))        (57)

ηtн=1-1/(18,50,3717)*(1,5*21,3717-1)/(1,5-1+1,3717*1,5*(2-1))

ηtн=0,6191.

где ε – степень сжатия;

k – показатель адиабаты;

ρ – степень изобарного расширения;

λ – степень повышения давления.

Найдем погрешность вычисления по формуле:

Е=(ηtт-ηtн)/ηtт*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.

5. Исследование цикла

5.1 Влияние степени сжатия на теоретический КПД цикла

По формуле вычисляем ηt для нескольких значений:

ε=0,75ε-1,25ε

при постоянных (заданных) значениях λ и ρ:

ηt=1-1/(εk-1)*(λ*ρk-1)/(λ-1+k*λ*(ρ-1))

ηt1=1-1/(13,8750,3717)*(1,5*21,3717-1)/(1,5-1+1,3717*1,5*(2-1))=0,5761

ηt2=1-1/(15,7250,3717)*(1,5*21,3717-1)/(1,5-1+1,3717*1,5*(2-1))=0,5954

η3=1-1/(17,5750,3717)*(1,5*21,3717-1)/(1,5-1+1,3717*1,5*(2-1))=0,6118

ηt4=1-1/(19,4250,3717)*(1,5*21,3717-1)/(1,5-1+1,3717*1,5*(2-1))=0,6260

ηt5=1-1/(21,2750,3717)*(1,5*21,3717-1)/(1,5-1+1,3717*1,5*(2-1))=0,6384

ηt6=1-1/(23,1250,3717)*(1,5*21,3717-1)/(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 ηt для нескольких значений:

λ=0,75λ-1,25λ

при постоянных значениях ε и ρ

ηt=1-1/(εk-1)*(λ*ρk-1)/(λ-1+k*λ*(ρ-1))

ηt1=1-1/(18,50,3717)*(1,125*21,3717-1)/(1,125-1+1,3717*1,125*1)=0,6127

ηt2=1-1/(18,50,3717)*(1,275*21,3717-1)/(1,275-1+1,3717*1,275*1)=0,6159

ηt3=1-1/(18,50,3717)*(1,425*21,3717-1)/(1,425-1+1,3717*1,425*1)=0,6182

ηt4=1-1/(18,50,3717)*(1,575*21,3717-1)/(1,575-1+1,3717*1,575*1)=0,6199

ηt5=1-1/(18,50,3717)*(1,725*21,3717-1)/(1,725-1+1,3717*1,725*1)=0,6212

ηt6=1-1/(18,50,3717)*(1,875*21,3717-1)/(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 ηt для нескольких значений:

ρ=0,75ρ-1,25ρ

при постоянных значениях λ и ε

ηt=1-1/(εk-1)*(λ*ρk-1)/(λ-1+k*λ*(ρ-1))

ηt1=1-0,338*(1,5*1,51,3717-1)/(1,5-1+1,3717*1,5*(1,5-1))=0,6427

ηt2=1-0,338*(1,7*1,51,3717-1)/(1,5-1+1,3717*1,5*(1,7-1))=0,6331

ηt3=1-0,338*(1,9*1,51,3717-1)/(1,5-1+1,3717*1,5*(1,9-1))=0,6237

ηt4=1-0,338*(2,1*1,51,3717-1)/(1,5-1+1,3717*1,5*(2,1-1))=0,6146

ηt5=1-0,338*(2,3*1,51,3717-1)/(1,5-1+1,3717*1,5*(2,3-1))=0,6058

ηt6=1-0,338*(2,5*1,51,3717-1)/(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.

5.4 Анализ

В ДВС с воспламенением рабочей смеси (около ВМТ) от электрической искры время сгорания очень мало, в связи, с чем допустимо принять, что процесс подвода теплоты осуществляется при постоянном объеме (процесс 3 – 2 и процесс 5 – 1). В рассматриваемом цикле степень предварительного расширения ρ равна единице.

Таким образом, термический КПД цикла с подводом теплоты при постоянном объеме зависит от свойств рабочего тела и конструкции двигателя. Это иллюстрируется графиком (приложение 2), который показывает, что термический КПД двигателя увеличивается по мере увеличения степени сжатия ε.

Нагрузка на двигатель в термодинамическом цикле характеризуется количеством теплоты, подводимый к рабочему телу от горячего источника. Для цикла с подводом теплоты при постоянном объеме(V=const).

Следовательно, нагрузка при заданных значениях Сv и Т2 пропорциональна степени повышения давления λ и не зависит от степени сжатия ε. Это свидетельствует о том, что термический КПД при изменении нагрузки не меняется.

Показывает, что с увеличением количества подведенной теплоты (степень повышения давления λ) среднее давление цикла ρ также увеличивается.

В цилиндрах двигателей внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия при такте сжатия сжимается чистый воздух. Вблизи от ВМТ в цилиндр двигателя через форсунку впрыскивается распыленное топливо, которое в среде горячего воздуха самовоспламеняется и сгорает.

Процесс подвода теплоты к рабочему телу принимается в этом случае изобарным (Р=const).

ηt=1-1/(εk-1)*(λ*ρk-1)/(λ-1+k*λ*(ρ-1)).

Данная формула показывает, что термический КПД рассматриваемого цикла увеличивается при возрастании степени сжатия ε (приложение 2) и уменьшается при возрастании степени предварительного расширения ρ (приложение 2).

При увеличении нагрузки двигателя, то есть при увеличении количества подведенной теплоты, увеличивается степень предварительного расширения ρ и не изменяется степень сжатия. Следовательно, по мере увеличения нагрузки двигателя термический КПД цикла при постоянном давлении уменьшается (приложение 2). Это подтверждается sT – диаграммой (приложение 1), показывающей, что по мере увеличения подвода теплоты выигрыш в работе цикла от дополнительных количеств теплоты постепенно уменьшается.

Список используемой литературы

1.   Бошнякович Ф.В., Техническая термодинамика. – М.-Л.: Госэнергоиздат, 1955.-ч1; 1956.-ч2.

2.   Бродянский В.М., Эксергетический метод и его изложение. – М.: Мир, 1967. -247с.

3.   Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. -2-е. – М.: Наука, 1972г.

Страницы: 1, 2