Порівняння циклів двигунів внутрішнього згорання

Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

Національний технічний університет

«Харківський політехнічний інститут»

Центр заочного навчання

Контрольне завдання

По дисципліні: теплотехніка

Виконав (-ла) студетнт (-ка) курсу групи 1.МІТЗ 404.8ч

факультету 133 галузеве машинобудування

Прізвище, ім'я, по батькові: Кучугурний А.А.

Харків 2020



Порівняння циклів двигунів внутрішнього згорання

- розрахунок циклів ДВС;

Вихідні дані:

цикл Отто

цикл Дизеля



цикл Тринклера

Рис.1.1. Циклы поршневых ДВС

при p=const

при v=const

Рис. 1.2. Циклы газотурбинных установок.

Порівняння всіх циклів ДВС буде коректним тільки у випадку якщо задані однакові початкові параметри робочого тіла, верхня температура циклу, кількість відводиться теплоти, а для циклу Трінклера і ступінь попереднього розширення . У цьому випадку діаграми p - v і T - S будуть виглядати наступним чином (рис. 1.3.):

рис. 1.3. Сравнительные диаграммы циклов ДВС.

Розрахунок циклов ДВС

Цикл Отто (при v = const):

точка 1.

Питома обсяг в точці 1 знаходиться з рівняння стану ідеального газу:

;

точка 4.



точка 3.

точка 2.

Визначення зміни ентропії в процесі циклу:

процес 1-2 адіабатне стиск оскільки процес адіабатний, то зміна ентропії і кількість теплоти дорівнює нулю

процес 2-3 ізохорний підвід теплоти



процес 3-4 адіабатне розширення робочого тіла оскільки при адіабатні процесі , Ентропія робочого тіла не змінюється S = const

процес 4-1 ізохорний відвід теплоти

кількість підведеної енергії

кількість відведеної енергії

Визначення роботи стиснення і розширення робочого тіла в циклі:

робота стиснення по адіабаті 1-2

робота розширення по адіабаті 3-4



Визначення теоретичної роботи циклу:

Визначення термічного ККД циклу:

через характеристики циклу: ступінь стиснення

ступінь підвищення тиску

2 Цикл поршневого ДВС з підведенням тепла (при p = const) - цикл Дизеля:

точка 1.

точка 4.



точка 3.

точка 2. ентропія температура толуол підігрівач

Визначення зміни ентропії в процесі циклу:

процес 1-2 адіабатне стиск

,

процес 2-3 ізобарний підвід теплоти



процес 3-4 адіабатне розширення робочого тілаоскільки при адіабатні процесі , Ентропія робочого тіла не змінюється S = const процес 4-1 ізохорний відвід теплоти

кількість підведеної енергії

кількість відведеної енергії

Визначення роботи стиснення і розширення робочого тіла в циклі:

робота стиснення по адіабаті 1-2

робота розширення по адіабаті 3-4



Визначення теоретичної роботи циклу:

Визначення термічного ККД циклу:

через характеристики циклу: ступінь стиснення

ступінь попереднього розширення

Цикл поршневого ДВС зі змішаним підведенням тепла - цикл Трінклера:

точка 1.

точка 4.



точка 3.

очка 3'.

точка 2.

Визначення зміни ентропії в процесі циклу:

процес 1-2 адіабатне стиск

,

процес 2-3 ізобарний підвід теплоти



процесс 3-3'

процес 3-4 адіабатне розширення робочого тіла оскільки при адіабатні процесі , Ентропія робочого тіла не змінюється S = const

процес 4-1 ізохорний відвід теплоти

кількість підведеної енергії

кількість відведеної енергії

Визначення роботи стиснення і розширення робочого тіла в циклі:

робота стиснення по адіабаті 1-2



робота розширення по адіабаті 3-4

Визначення теоретичної роботи циклу:

Визначення термічного ККД циклу:

через характеристики циклу: ступінь стиснення

ступінь попереднього розширення

ступінь підвищення тиску

Порівняльний аналіз циклів ДВЗ проводиться при однаково заданих початкових параметрах робочого тіла, верхньої температури циклу, кількості відводиться теплоти, а для циклу Трінклера і ступеня попереднього розширення.

Побудуємо порівняльні діаграми pv і TS. (Рис. 1. 4.)

Порівняємо цикли Отто і Дизеля.

Для коректного порівняння використовуємо термічний ККД, який розрахований двома способами: через ставлення відведеної та підведеної теплоти і з використанням характеристик циклу.

З рис. 1.4. видно, що підводиться теплота для циклу Дизеля більше, ніж для циклу Отто. Термічний ККД циклу при постійному тиску (0,431) вище, ніж при постійному обсязі (0,366). А цикл Трінклера (зі змішаним підведенням тепла) матиме проміжне значення (0,417).

РГЗ2

Розрахунок теплообмінного аппарату

Mассова витрата толуолу ???? = 5 кг/ с; початкова температура толуолу ???? = 20є C ; кінцева температура толуолу ???? = 70є C ;тиск технологічної водяної пари

??изб=1 кгс/ см2 ; тип теплообмінника - кожухотрубний.

Визначення середньої різниці температур в теплообміннику і середньої температури толуолу

Абсолютний тиск пари рівний:

Pабс = Pатм + Pизб =1+1 = 2 кгс/ смІ

Цьому тиску відповідає температура конденсації tконд =119.6є C [10], середню різницю температур визначають як:

де ???б - велика різниця температур;

???м - менша різниця температур;

???ср - середня різниця температур.

Середню температуру толуолу розраховують як:

Cp конд ср

Визначення кількості тепла передаваного в підігрівачі від пари, що конденсується, до толуолу

Теплоємність толуолу знаходять при його середній температурі ????= 1787 Дж / кг?К [10].

Кількість передаваного тепла розраховують як:

?? = ????????(??Н ? ??К ) = 5?1787?(70 ? 20) = 469200 Bт

де - Q кількість передаваного тепла, Вт.

Визначення масової витрати технологічної пари, необхідної для нагрівання толуолу

Питома теплота паротворення технологічної пари при ????бс = 2 кгс /смІ

дорівнює ?? = 2208 Ч 10 3Дж/кг [10].

Витрата пари знаходиться наступним чином:

де ??пара- витрата пари, кг / с.

Визначення орієнтовної площі поверхні теплообміну

Оцінку площі поверхні теплообміну виконують з використанням наближеного значення коефіцієнта теплопередачі за практичними даними [10]. Для парового підігрівача бензолу приймемо Корієнт= 300 Вт/мІ?К

Орієнтовна площа поверхні теплообміну розраховують як:

орієнт ср

де ??орієнт - орієнтовна площа поверхні теплообміну м2 .

По каталогу вибирають теплообмінник заданого типа із запасом порядку15 %.

Размещено на Allbest.ru