Презентация Устройство автомобиля тема Рабочие циклы двигателя

Презентация Устройство автомобиля тема «Рабочие циклы двигателя»

Новые аудиокурсы повышения квалификации для педагогов

Слушайте учебный материал в удобное для Вас время в любом месте

откроется в новом окне

Выдаем Удостоверение установленного образца:

Описание презентации по отдельным слайдам:

Устройство автомобиля Рабочие циклы двигателя

Рабочим циклом называется совокупность периодически повторяющихся в цилиндре двигателя процессов, обусловливающих его непрерывную работу. Процесс (или процессы), происходящий в цилиндре за один ход поршня называется тактом. Рабочие циклы большинства автомобильных двигателей осуществляются за четыре хода поршня (такта), поэтому эти двигатели называются четырехтактными.

Первый такт (впуск) Рабочий цикл дизеля. При первом такте (впуск) поршень перемещается от ВМТ к НМТ, впускной клапан открыт а выпускной клапан закрыт. В цилиндре создается пониженное давление 0,08—0,09 МПа, через впускной клапан в цилиндр поступает воздух. В цилиндре воздух смешивается с продуктами сгорания, оставшимися от предыдущего цикла и нагревается до температуры 35—75°С. Рабочий цикл бензинового двигателя. При такте впуска в цилиндр поступает горючая смесь, состоящая из паров бензина и воздуха (или газообразное топливо и воздух). В конце такта впуска, когда поршень находится в НМТ, давление в цилиндре равно 0,08—0,09 МПа, а температура 45— 105°С.

Второй такт (сжатие) Рабочий цикл дизеля. При втором такте (сжатие) поршень перемещается от НМТ к ВМТ, оба клапана закрыты. Так как степень сжатия в дизеле равна 15—22, то давление и температура газов в цилиндре сильно повышаются, к концу этого такта они достигают соответственно значений 3—6 МПа и 425—625°С. Рабочий цикл бензинового двигателя. Так как степень сжатия у бензиновых и газовых двигателей намного меньше, чем у дизелей, и составляет примерно 6—9, то и давление, а также температура рабочей смеси в конце такта сжатия не превышают соответственно 0,9—1,5 МПа и 325—525°С.

Третий такт (сгорание и расширение) Рабочий ход Рабочий цикл дизеля. На третьем такте (сгорание и расширение) в цилиндр под высоким давлением форсункой впрыскивается топливо которое перемешивается с воздухом, нагревается от него, воспламеняется и сгорает. Давление газов в результате сгорания увеличивается до 5,5—9,0 МПа, а температура до 1425—1925°С. Поршень к этому моменту пройдет ВМТ и будет двигаться вниз. В течение этого такта происходит полезная работа цикла, поэтому его называют рабочим ходом. В конце рабочего хода начинает открываться выпускной клапан, давление в цилиндре уменьшается до 0,3—0,5 МПа, а температура понизится до 925— 1225°С.

Третий такт (сгорание и расширение) Рабочий ход Рабочий цикл бензинового двигателя. В конце такта сжатия рабочая смесь воспламеняется от электрической искры и происходит ее быстрое сгорание, когда поршень находится около ВМТ, максимальное давление при сгорании 3,5—6,0 МПа, а температура 2025—2425°С. Как и в дизеле, в конце процесса расширения начинает открываться выпускной клапан, происходит резкое понижение давления. При нахождении поршня в НМТ, давление газов в цилиндре составляет 0,4—0,6 МПа, а температура 1125— 1425°С.

Четвертый такт (выпуск) Рабочий цикл дизеля. При четвертом такте (выпуск) поршень перемещается от НМТ к ВМТ, выпускной клапан открыт, а впускной закрыт. Давление в цилиндре больше атмосферного, отработавшие газы вытесняются поршнем из цилиндра через выпускной клапан. На протяжении выпуска давление и температура газов в цилиндре изменяются мало и к концу этого такта, т. е. к моменту прихода поршня в ВМТ, они составляют соответственно 0,105—0,125 МПа и 325 — 625°С. Рабочий цикл бензинового двигателя. Такт выпуска происходит так же, как в дизеле. Давление газов в цилиндре снижается до 0,102—0,12 МПа, а температура — до 625—825°С.

Далее процессы, происходящие в цилиндре, повторяются в той же последовательности. Рабочим является только одни такт сгорания — расширения, а такты впуска, сжатия и выпуска являются вспомогательными. При пуске двигателя его коленчатый вал вращается электродвигателем (стартером) или пусковой рукояткой. Когда двигатель начинает работать, впуск, сжатие и выпуск происходят за счет энергии, накопленной маховиком двигателя при рабочем ходе.

В одноцилиндровом четырехтактном двигателе рабочий ход совершается один раз за два оборота коленчатого вала, поэтому коленчатый вал вращается неравномерно, несмотря на наличие маховика

По способу смесеобразования и воспламенения топлива автомобильные поршневые двигатели подразделяются на две группы: с внутренним смесеобразованием и воспламенением от соприкосновения с воздухом, сильно нагретым в цилиндре в результате высокого сжатия (дизели); с внешним смесеобразованием и принудительным зажиганием от искры (бензиновые и газовые).

Схемы расположения цилиндров Современные автомобильные двигатели выполняют четырех, шести и восьмицилиндровыми и реже десяти и двенадцатицилиндровыми. Расположение цилиндров бывает однорядным и двухрядным V-o б р а з н ы м. При том же рабочем объеме V-образное расположение цилиндров позволяет уменьшить габаритные размеры двигателя по сравнению с однорядным расположением цилиндров, а следовательно, более рационально скомпоновать моторный отсек.

В многоцилиндровом четырехтактном двигателе за два оборота коленчатого вала (720°) происходит столько рабочих ходов, сколько цилиндров в двигателе. Из условия равномерности вращения коленчатого вала необходимо, чтобы чередование рабочих ходов в разных цилиндрах соответствовало 720°/ i , где i — число цилиндров.

Таким образом, в четырех-, шести- и восьмицилиндровых двигателях рабочие ходы должны происходить соответственно через 180, 120 и 90° поворота коленчатого вала. Двигатели с числом цилиндров до шести чаще выполняют с однорядным и реже — с двухрядным расположением цилиндров, восьмицилиндровые двигатели — только с V-образным расположением цилиндров.

Двигатель Ванкеля Датой рождения роторно-поршневого двигателя считается 1957 год, когда на конференции Общества немецких инженеров состоялась презентация двигателя DKM 54. Это и был первый в мире роторный двигатель, созданный специально для применения в автомобилях. Авторами новой разработки выступили Феликс Ванкель и Вальтер Фройде.

Роторно-поршневй двигатель Этот агрегат, несмотря на достойный какого-нибудь Polo объем (всего 1,3 литра), развивает немыслимые 231 л. с., разгоняя своего «носителя», Mazda RX-8, до 240 км/ч, а «сотню» разменивая за 6,5 секунды

Конструкция Основными составляющими роторно-поршневого двигателя являются статор и ротор. Статор представляет собой замкнутую полость, внутри которой эпицентрически вращается трехгранный ротор. Если провести аналогию с обычными ДВС, то статор можно сравнить с одним большим цилиндром, внутри которого и происходит 4 основных процесса: впуск топливной смеси, ее сжатие, последующая детонация и выпуск отработанных газов.

Преимущества роторно-поршневого двигателя перед обычными ДВС: Малый вес и компактность Поскольку конструкция двигателя Ванкеля относительно проста, число деталей в нем гораздо меньше, чем в обычном бензиновом моторе. Коленчатый вал, шатуны, поршни — ничего этого в конструкции роторного двигателя нет. Небольшие размеры самого двигателя позволяют использовать его в самых разных автомобилях и сэкономить место для элементов трансмиссии или пространства для пассажиров. Низкий уровень вибраций Вследствие того, что механические силы, возникающие в процессе вращения ротора, полностью уравновешены, вибраций в двигателе практически не возникает. Эта отличительная черта роторных двигателей положительно сказывается на комфорте пассажиров в салоне, которые попросту не замечают работу мотора. Высокая удельная мощность Двигатели Ванкеля отличаются высокой мощностью даже при скромном, казалось бы, объеме.

Недостатки роторно-поршневого двигателя: Неэкологичность и неэкономичность. Вследствие того, что камеры сгорания в роторном двигателе имеют сложную форму, топливная смесь в них сгорает не полностью. В итоге, роторные движки отличаются не самым чистым выхлопом. А так как топливо сгорает не полностью, то и требуется его больше, в сравнении с обычными бензиновыми ДВС. Низкий КПД Большая площадь поверхности статора, который в том числе является стенкой камеры сгорания, обуславливает большие потери энергии. Поэтому КПД роторов ниже, чем у обычных ДВС. Проблемы с надежностью Первые двигатели Ванкеля были очень проблемными агрегатами. Особенности конструкции и самого принципа работы отрицательно сказывались на ресурсе двигателя в целом. Самой распространенной проблемой была недостаточная герметичность камер сгорания. Она возникала из-за дефекта в уплотнителях, которые располагались на гранях ротора. Они попросту не выдерживали постоянного механического трения! Еще одна типичная проблема возникала из-за особенностей рабочего цикла. В двигателе Ванкеля, несмотря на вращение ротора, все 4 камеры (впуск/выпуск, сжатие и сгорание) имеют свое собственное расположение в статоре, в результате чего разные области статора нагреваются неравномерно, и двигатель имеет склонность к перегреву.

Двухтактный двигатель В двухтактных двигателях все рабочие циклы (процессы впуска топливной смеси, выпуска отработанных газов, продувки) происходят в течении одного оборота коленвала (а не двух, как в четырёхтактных) за два (а не четыре) основных такта. У двухтактных двигателей отсутствуют клапаны (как в четырехтактных ДВС), их роль выполняет сам пoршень, который в процессе перемещения то закрывает, то открывает впускные, выпускные и продувочные окна. Поэтому двухтактный двигатель более прост в конструкции.

Такт сжатия — двухтактный двигатель Пoршень поднимается от НМТ к ВМТ, перекрывая сначала продувочное , а затем выпускное окна цилиндра. После закрытия поршнем выпускного отверстия в цилиндре начинается сжатие ранее поступившего в него топливной смеси. Одновременно в кривошипной камере вследствие ее герметичности и после того как пoршень перекрывает продувочные окна , под поршнем создается разряжение, под действием которого из карбюратора через впускное окно и открывающийся клапан поступает горючая смесь в кривошипную камеру.

2. Такт рабочего хода — двухтактный двигатель При положении поршня около ВМТ сжатая рабочая смесь воспламеняется электрической искрой от свечи, после этого температура и давление смеси резко повышаются. Под действием теплового расширения газов поршень опускается к НМТ, в это время расширяющиеся газы сгоревшей смеси совершают полезную работу, толкая поршень. В это же время, опускаясь, пoршень создает высокое давление в кривошипной камере (сжимая топливо-воздушную смесь в ней). Под действием давления клапан закрывается, не давая таким образом горючей смеси снова попасть во впускной коллектор и затем в карбюратор.

2. Такт рабочего хода — двухтактный двигатель Когда поршень дойдет до выпускного отверстия, оно откроется и таким образом выйдут отработавшие газы в выпускную систему, давление в цилиндре понизится. При дальнейшем перемещении пoршень открывает продувочное (впускное) окно и горючая смесь, сжатая в кривошипной камере, поступает по каналу заполняя цилиндр и одновременно продувая его от остатков отработавших газов. Далее цикл повторяется.

Недостатки двухтактных двигателей 1. Больший расход топлива. Для двухтактного 300 грамм на одну лошадинную силу, для четырёхтактного 200 грамм. 2. Шумность. На максимальных оборотах двухтактные двигатели как правило работают немного громче четырёхтактных. 3. Неполное использование хода поршня двухтактного двигателя для расширения, худшее освобождение цилиндра от остаточных газов и затраты части вырабатываемой мощности на продувку. 4. Долговечность. Двухтактные двигатели менее долговечны, потому как масло для смазки трущихся элементов двигателя подается вместе с бензином, а значит работает не так эффективно в отличие от четырёхтактных двигателей где трущиеся элементы буквально плавают в масле.

Работа тактов двигателя

Чтобы обеспечить равномерную нагрузку на коленчатый вал, каждый поршень имеет определенный момент движения. Такая последовательность обозначается как порядок работы цилиндров двигателя. На разных вариантах силовых агрегатов установлен свой порядок, который зависит от того сколько цилиндров и их тактичности.

Для обеспечения наилучшей производительности гильзы с последовательной работой расположены на расстоянии друг от друга. Количество цилиндров в ДВС влияет ни их расположение.

Тактичность

Передвижение поршня внутри цилиндров двигателя называется рабочим циклом. Цикл состоит из фаз газораспределения, которыми можно определить момент открытия и закрытия клапанов. В четырехтактном транспорте полный цикл проходит после поворота коленчатого вала на 720 градусов, двухтактного — за 360.

Чтобы обеспечить валу постоянное усилие во время рабочего хода в цилиндрах двигателя, колена агрегата расположены под определенным углом относительно друг друга. На величину угла влияет количество цилиндров, типа установки и расположение цилиндров.

Как определить порядок работы цилиндров ДВС в зависимости от тактов.

Тактичность двигателя

Работа цилиндров двигателя заключается в следующих этапах:

1. Впуск — поршень передвигается в нижнюю мертвую точку, при этом через впускной клапан происходит заполнение камеры сгорания топливовоздушной смесью. Выпускной клапан закрыт.
2. Сжатие — оба клапана закрыты, поршень передвигается в верхнюю мертвую точку, сжимая топливный состав. От сжатия температура в камере значительно возрастает, также увеличивается давление в цилиндре двигателя. Важный параметр, влияющий на экономичность машины — это степень сжатия. Показатель означает соотношение полного наполнения гильз и объем камеры горения. Для автомобилей с большим октановым числом требуется заливать высокооктановое топливо.
3. Рабочий ход — клапана в закрытом положении, происходит воспламенение смеси от свечи. Под действием давление в цилиндре автомотора при сгорании топлива поршень идет в низ, вращая коленвал. Для эффективной производительности необходимо чтобы горючее полностью сгорела до прихода поршня в НМТ. Это обеспечивается установкой угла опережения зажигания. В современных авто регулировка осуществляется встроенным электронным блоком. Старые модели оборудованы механическим регулятором.
4. Выпуск — рабочий ход заканчивается выхлопом отработанных газов из цилиндров двигателя. На этом этапе происходит важный процесс — продувка цилиндров автомотора. Продувка цилиндров двигателя обеспечивается одновременным открытием впускного и выпускного клапанов. После перехода поршня в ВМТ начинается такт впуска.

Принцип работы дизельного мотора

Рабочий цикл дизеля отличается от атмосферного по способу смесеобразования и воспламенения. Вместо готовой смеси в камеру сгорания подается воздух. За счет сжатия температура в ЦПГ дизельного двигателя увеличивается. Затем происходит подача топлива через форсунки.

Из-за высокой температуры и давление в цилиндрах дизельного агрегата дизтопливо самовоспламеняется — происходит рабочий ход. Рабочий ход заканчивается выхлопом отработанных газов.

Начало нумерация

Единого стандарта для определения нумерация цилиндров не существует. Поэтому как считаются цилиндры в двигателе нужно смотреть в технической инструкции к транспортному средству.

На нумерацию цилиндров в двигателе влияют следующие факторы:

• тип ходовой машины: с задним или передним приводом;
• расположение цилиндров в двигателе: рядное, V- образное, оппозитное;
• направление вращения коленчатого вала;
• количество цилиндров в двигателе.

Для тех, кто задумал провести обслуживание необходимо знать, как проверить цилиндры двигателя. Где первый цилиндр двигателя можно определить по нескольким факторам:

• Как считать цилиндры двигателя в зависимости от типа привода: для марок с передними ведущими колесами первый цилиндр считаться со стороны пассажирского места.
• На задне-приводных моделях порядок работы цилиндров двигателя начинается со стороны радиатора.

Сколько цилиндров в двигателе, метод установки зависит от завода изготовителя. Некоторые производители используют вариант обратной нумерации, при котором счет начинается со стороны салона. В автопроизводителей французских марок подсчет начинается от коробки передач или в зависимости от стороны крутящего момента.

Ремонт узлов автомобиля

Устройство блока цилиндров состоит из деталей, которые функционируют в агрессивных условиях, поэтому часто подвергаются поломке и износу.

Восстановление блока цилиндров двигателя состоит из таких операций:

Ремонтирование блока цилиндров двигателя заканчивается контрольным осмотром на проверочной плите. С помощью щупа и индикаторных приспособлений проверяется жесткость установки и соосность крепления узлов в блоке цилиндров двигателя. После восстановление корпуса цилиндров двигателя проводится испытание на герметичность.

Сборка ГБЦ

Ремонт головки блока цилиндра двигателя выполняется по таким причинам:

• обрыв ремня приводного вала;
• деформация гбц вследствие перегрева;
• длительность строк службы;
• неправильная сборка после ремонта блока цилиндров агрегата.

Дефектовка деталей головки блока цилиндров двигателя

Восстановить дефекты можно следующими действиями:

• притирание клапанов;
• шлифуется головка блока цилиндров;
• проводится замена прокладок, ремней;
• растачиваются втулки, седла клапанов.

Послеремонтный контроль

После дефектовки головка блока цилиндров проходит покраску, проверяется давление в цилиндре.

Показатель, который указывает на эффективную работоспособность деталей устройства блока цилиндров двигателя — это компрессия.

Какое давление в цилиндрах двигателя разных марках.

Завершающий этап, покраска

Прежде чем покрасить блок цилиндров двигателя необходимо провести подготовительные операции, которые состоят из таких пунктов:

• очистка деталей от налипшей грязи, масла, нагара;
• удаление следов коррозии (если они есть);
• шлифовка загрязненных резьбовых каналов.

Головка блока цилиндров красится отдельно, чтобы не забились воздушные и масляные каналы.

Работа цилиндров не зависит от покраски, но она важна для защиты блока от загрязнения.

Чем покрасить мотор зависит от финансовых возможностей. Интернет магазины предлагают большое разнообразие средств, которыми можно обработать поверхность деталей после ремонта блока и цилиндров двигателя.

Электронная библиотека

Назначение всякого теплового двигателя состоит в преобразовании теплоты в работу. Необходимая для перевода в работу теплота получается при сгорании жидких, твердых или газообразных топлив. Топливо может сжигаться вне тепловой машины – это так называемые двигатели внешнего сгорания. Двигатели, в которых процесс сгорания осуществляется в рабочем пространстве машины, называют двигателями внутреннего сгорания (ДВС).

Рабочий процесс поршневого двигателя внутреннего сгорания (рис. 9.11) заключается в следующем. Горючая смесь (смесь топлива с воздухом) сгорает в цилиндре 1 (рис. 9.11, а) с повышением температуры и давления. Продукты сгорания, воздействуя на поршень 2, перемещают его из крайнего верхнего положения (верхняя мертвая точка – ВМТ) в крайнее нижнее (нижняя мертвая точка – НМТ).

Процессы сгорания и расширения дают в совокупности рабочий ход (такт поршня). Чтобы можно было повторить эти основные процессы в двигателе, отработавшие продукты сгорания нужно удалить из цилиндра и наполнить его свежей порцией горючей смеси. Это происходит за два (такта) хода поршня: прямой ход – выталкивание продуктов сгорания (рис. 9.11, 6) и обратный ход – всасывание воздуха или горючей смеси (рис. 9.11, в). Процессы выталкивания и всасывания осуществляются при соответствующем открытии выхлопного 5 (рис. 9.11, а) и всасывающего 3 клапанов, помещенных в головке цилиндра 4.

Во время четвертого хода поршня производится сжатие воздуха или горючей смеси (рис. 9.11, г), и затем все процессы повторяются. Таким образом, рабочий процесс периодичен, и каждый период складывается из четырех ходов поршня, производимых за два полных оборота коленчатого вала двигателя. Двигатели, работающие таким образом, называют четырехтактными. Двигатели, у которых процесс совершается за два хода поршня (один оборот коленчатого вала), называются двухтактными. У них ход выталкивания и всасывания заменяется продувкой цилиндра, во время которой удаляются продукты сгорания и цилиндр заполняется воздухом или горючей смесью.

Рис. 9.11. Рабочий процесс поршневого двигателя внутреннего сгорания

Рабочие процессы в двигателях исследуются с помощью особых приборов – индикаторов. Они позволяют получить индикаторные диаграммы, отображающие изменение давления в цилиндре двигателя. На индикаторных диаграммах по оси ординат (рис. 9.12) откладываются абсолютные давления внутри цилиндра, а по оси абсцисс – соответствующие этому давлению изменения объема или перемещения поршня (А–А – линия атмосферного давления).

Рис. 9.12. Индикаторная диаграмма, отображающая изменение давления в цилиндре двигателя

Индикаторная диаграмма дает возможность исследовать совершенство рабочих процессов в двигателе и определить индикаторные параметры двигателя: работу, КПД, мощность, удельный расход топлива.

На рис. 9.13 представлена теоретическая индикаторная диаграмма, на которой линией b–а изображен процесс всасывания, линией а–с – процесс сжатия; c–z – процесс горения при постоянном объеме; z’–z – процесс горения при постоянном давлении, z–e – процесс расширения продуктов сгорания, линией е–а–b – процесс выхлопа продуктов сгорания в атмосферу.

На теоретической индикаторной диаграмме процессы сжатия и расширения – это политропные процессы с показателями политроп n₁ = 1,3…1,38 и п₂ = 1,2…1,32, зависящими от теплообмена между рабочим телом и стенками двигателя. Процессы всасывания (b–a) и выталкивания (а–b) не являются термодинамическими, так как параметры рабочего тела при этом не изменяются.

Площадь под линией всасывания представляет собой работу всасывания (L_вс), а площадь под линией а–b – работу выталкивания (L_выт). Эти процессы направлены в разные стороны и сумма работ (L_вс + L_выт) равна нулю. Однако индикаторная диаграмма не является круговым обратимым термодинамическим процессом (циклом) и не дает возможности сравнительно просто определить изменение состояния рабочего тела в отдельных термодинамических процессах, из которых состоит цикл.

В основе работы двигателей внутреннего сгорания лежат идеальные круговые процессы преобразования теплоты в механическую работу, т.е. идеальные циклы. Изучение их необходимо для оценки совершенства действительных тепловых процессов, происходящих в двигателях, а также факторов, влияющих на экономичность двигателя и развиваемую им работу.

При термодинамическом исследовании циклов полагают, что:

· циклы замкнуты (в действительности же продукты сгорания удаляются в атмосферу, а на их место поступает новое рабочее тело);

· рабочее тело в цикле – идеальный газ с постоянной теплоемкостью;

· процесс сгорания, связанный с химическими изменениями состава газа, – обратимый процесс подвода теплоты q₁ извне;

· процесс уноса теплоты, содержащейся в продуктах сгорания, – обратимый процесс отвода теплоты q₂ от рабочего тела;

· механические потери, т.е. потери на трение и потери теплоты в окружающую среду (передача теплоты от стенок и унос теплоты охлаждающей водой), отсутствуют.

При таких предпосылках можно считать, что двигатели внутреннего сгорания работают по обратимым термодинамическим циклам. Термодинамическое исследование дает возможность определить принципы работы двигателей, параметры газа в характерных точках цикла, термический КПД и работу цикла. Термодинамические исследования циклов, как правило, сопровождаются графическим изображением их на pv— и TS-диаграммах.

Циклы ДВС и ГТУ

Задача 267

Условие задачи: Рассчитать значения внутреннего КПД теоретического цикла газотурбинной установки с изобарным подводом тепла (без регенерации) с целью оценки влияния температуры газов перед турбиной на внутренний КПД ГТУ, для двух случаев : 1) при температуре газов перед турбиной t3=600°C
2) при температуре газов перед турбиной t3=800°C
остальные параметры принять следующие:начальная температура рабочего тела t1=20°C степень повышения давления β=7 внутренний КПД компрессора и турбины ηт= ηк=0,85 Принять показатель адиабаты равным к=1,4. Теплоемкость считать постоянной.

Прочитать больше

Задача 264

Условие:Для цикла состоящего из процессов
1-2 при T=const (изотерма);
2-3 при V=const (изохора);
3-4 при T=const (изотерма);
4-1 при V=const (изохора), требуется:
1. Рассчитать давление, удельный объем, температуру для основных точек цикла.
2. Для каждого из процессов определить значения показателей политропы, теплоемкости, вычислить изменение внутренней энергии, энтальпии, теплоту и работу процесса.
3. Определить суммарные количества подведенной и отведенной теплоты, работу цикла и термической КПД.
4. Построить цикл PV и TS на диаграммах состояния.
Принять газовую постоянную воздуха R=287 Дж/(кг•К); р1=0,3 МПа, T1=300 К, p2=0,8 МПа, Т3=473 К

Задача 260

Условие задачи: По заданным исходным параметрам рабочего тела (смеси идеальных газов) для заданного прямого цикла определить:
1 Газовую постоянную, молекулярную массу и теплоемкость рабочего тела.
2 Параметры и функции состояния (p,V,T,h,u,s) в характерных точках цикла. Энтропию определить относительно состояния при нормальных физических условиях (Т0=273 К, р0=0,101 МПа)
3 Работу, количество подведенной и отведенной теплоты, изменение внутренней энергии, энтальпии и энтропии на 1 кг рабочего тела в каждом процессе.
4 Работу цикла, количество подведенной и отведенной теплоты на 1 кг рабочего тела в цикле, термический к.п.д. цикла.
5 К.п.д. цикла Карно, имеющего одинаковые с расчетным циклом максимальные и минимальные значения температуры.
Построить цикл в p-V и T- s координатах. Для построения кривых каждый процесс должен быть построен по двум промежуточным точкам. Расчеты свести в таблицу. Теплоемкость считать постоянной.
Исходные данные: Состав смеси идеальных газов: МCО2=0,054 кмоль; МN2=0,25 кмоль; МH2О=0,013 кмоль;
p1=0,1 МПа; t1=-50°С; p2=0,5 МПа; n=1,2; ρ=v3/v2=2.

Задача 259

Условие задачи: По заданным исходным параметрам рабочего тела (смеси идеальных газов) для заданного прямого цикла определить:
1 Газовую постоянную, молекулярную массу и теплоемкость рабочего тела.
2 Параметры и функции состояния (p,V,T,h,u,s) в характерных точках цикла. Энтропию определить относительно состояния при нормальных физических условиях (Т0=273 К, р0=0,101 МПа)
3 Работу, количество подведенной и отведенной теплоты, изменение внутренней энергии, энтальпии и энтропии на 1 кг рабочего тела в каждом процессе.
4 Работу цикла, количество подведенной и отведенной теплоты на 1 кг рабочего тела в цикле, термический к.п.д. цикла.
5 К.п.д. цикла Карно, имеющего одинаковые с расчетным циклом максимальные и минимальные значения температуры.
Построить цикл в p-V и T- s координатах. Для построения кривых каждый процесс должен быть построен по двум промежуточным точкам. Расчеты свести в таблицу. Теплоемкость считать постоянной.
Исходные данные:
Состав смеси идеальных газов: GCО2=3, 94кг; GN2=18, 75кг; GH2О=0, 805 кг;
p1=0,1 МПа; t1=27°С; p2=0,8 МПа; q23=620 кДж/кг.

Задача 258

Условие задачи: По заданным исходным параметрам рабочего тела (смеси идеальных газов) для заданного прямого цикла определить:
1 Газовую постоянную, молекулярную массу и теплоемкость рабочего тела.
2 Параметры и функции состояния (p,V,T,h,u,s) в характерных точках цикла. Энтропию определить относительно состояния при нормальных физических условиях (Т0=273 К, р0=0,101 МПа)
3 Работу, количество подведенной и отведенной теплоты, изменение внутренней энергии, энтальпии и энтропии на 1 кг рабочего тела в каждом процессе.
4 Работу цикла, количество подведенной и отведенной теплоты на 1 кг рабочего тела в цикле, термический к.п.д. цикла.
5 К.п.д. цикла Карно, имеющего одинаковые с расчетным циклом максимальные и минимальные значения температуры.
Построить цикл в p-V и T- s координатах. Для построения кривых каждый процесс должен быть построен по двум промежуточным точкам. Расчеты свести в таблицу. Теплоемкость считать постоянной.
Исходные данные:
Состав смеси идеальных газов: VCО2=1, 2м3; VN2=7, 0м3; VH2О=0, 3м3; p1=3,0 МПа; t1=400°С; p2=1,4 МПа; p3=0,6 МПа.

Задача 225

Условие задачи: Для идеального цикла поршневого двигателя внутреннего сгорания со смешанным подводом тепла определить параметры рабочего тела в характерных точках, термический к.п.д., количество подведенного и отведенного тепла, полезную работу и степень заполнения цикла, если начальные параметры рабочего тела p1= 0,1МПа и t1= 25 °C , степень сжатия ε=8, степень повышения давления: λ= 2,5 и степень предварительного расширения: ρ= 1,3. Рабочее тело – воздух

Задача 219

Условие задачи: Для теоретического цикла поршневого двигателя внутреннего сгорания с изохорно-изобарным подводом теплоты определить параметры состояния p, v, Т характерных точек цикла, полезную работу и термический КПД по заданным значениям начального давления p1 и температуры t1 степени сжатия ε, степени повышения давления λ и степени предварительного расширения ρ. Рабочим телом считать воздух, полагая теплоемкость его постоянной. Изобразить цикл ДВС в рv и Ts диаграммах. Сравнить термический КПД цикла с термическим КПД цикла Карно, проведенного в том же интервале температур t1-t4.

Данные: p1= 97 кПа; t1= 40 °C; ε= 19; λ=1,7; ρ= 1,2.

Задача 214

Условие: Для теоретического цикла ДВС со смешанным подводом теплоты, смотри рисунок 1, определить количество подведенной теплоты q1 , количество отведенной теплоты q2, полезную работу цикла lц, и термический КПД цикла ηt,. Определить также, КПД цикла Карно, имеющего одинаковые с заданным циклом минимальную и максимальную температуры. Параметры рабочего тела в начале процесса сжатия: давление – р1=0,1 МПа; начальная температура – t1= -14º С. Заданы безразмерные характеристики цикла: степень сжатия – ε=v1/v2=22; степень повышения давления – λ=р3/р2=1,7; степень предварительного расширения – ρ=v3/v4=1,7. В одном килломоле рабочего тела содержится: 0, 73 кмоль N2; 0, 05 кмоль О2; 0, 04 кмоль CО2; остальное – H2О (т.е. состав смеси задан мольными долями).
Указания (порядок выполнения расчетов):
1. Рассчитать молекулярную массу, газовую постоянную, теплоемкости Cp и Cv газовой смеси, а также показатель адиабаты к. Считать их постоянными для всего цикла. 2. Определить для характерных точек цикла значения давления р, температуры Т, удельного объема v, энтальпии h, и энтропии s. Результаты свести в таблицу.
3. Рассчитать количество подведенной q1 и отведенной q2 теплоты, работу цикла lц, изменение энтальпии, внутренней энергии и энтропии для всех процессов, образующих цикл. Результаты свести в таблицу.
4. Определить термический КПД заданного цикла ηt, а также КПД цикла Карно, имеющего одинаковые с заданным циклом минимальную и максимальную температуры.
5. По результатам расчетов изобразить цикл ДВС на миллиметровой бумаге в масштабе в координатах р-v и T-s. Величину энтропии определить относительно состояния при нормальных физических условиях (Т0=273 К, р0=0,101 МПа). При изображении процессов кривыми линиями определить параметры, по крайней мере, одной промежуточной точки.

Вопрос 1

Изобразите схему газотурбинной установки с изобарным подводом теплоты и ее цикл в координатах P-v и T-s. Дайте краткие пояснения. Назовите основные методы повышения термического КПД газотурбинной установки.
Прочитать больше

Задача 212

Условие задачи: Сравнить значения термического КПД двух тепловых двигателей внутреннего сгорания, работающих с изохорным и изобарным подводом теплоты в идеальном цикле, если известны: значение начального давления p1=95 кПа, температура t1=35°C, степень сжатия ε=10 и количество подведенной теплоты q1=800 кДж/кг. Рабочее тело – воздух. Изобразить оба цикла в рv и Ts диаграммах.
Прочитать больше