Расчет процессов цикла

3. Расчет процессов цикла

 

Для каждого процесса цикла ДВС определяют следующие параметры:

- теплоемкость С, кДж/(кг*К);

- изменение внутренней энергии ΔU, кДж/кг;

- изменение энтальпии Δi, кДж/кг;

- количество подведенной или отведенной теплоты q, кДж/кг;

- работу расширения или сжатия l, кДж/кг.

3.1 Процесс адиабатного состояния (1 – 2)

Так как процесс 1 – 2 адиабатный, т.е. поршень движется от НМТ к ВМТ, осуществляется его адиабатное сжатие. К смеси не подводиться и не отводится тепло и учитывая то, что теплоемкость – это количество тепла, необходимое для нагрева смеси на 1⁰ можно утверждать, что С=0 и q=0.

С=0 кДж/(кг*К). (24)

ΔU=U₂-U₁=C_v*(T₂-T₁) (25)

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