Термодинамический расчет, анализ и оптимизация

Идеализированного цикла поршневого ДВС

И паросилового цикла с промежуточным перегревом пара

 

Автор работы _______________________ И.В. Сидоров Группа ЭП21

(подпись, дата), (инициалы, фамилия)

 

Специальность 101600 «Энергообеспечение предприятий»

(номер, наименование)

 

Обозначение курсового работы_______________________________________

Руководитель проекта (работы)____________________________В.И. Ляшков

(подпись, дата) (инициалы, фамилия)

 

Работа защищена Оценка______________________________

Члены комиссии:____________________________________________________

(подпись, дата) (инициалы, фамилия)

____________________________________________________

(подпись, дата) (инициалы, фамилия)

____________________________________________________

(подпись, дата) (инициалы, фамилия)

Нормоконтролер_____________________________________________________

(подпись, дата) (инициалы, фамилия)

 

Тамбов 2010

СОДЕРЖАНИЕ[*]

 

 

1. Задача №1...............................................................................................3

1.1 Содержание задачи №1.......................................................................3

1.2. Краткое описание цикла поршневого ДВС....................................3

1.3. Расчет цикла ДВС..............................................................................5

1.3.1. Определение параметров характерных точек цикла...................5

1.3.2. Расчет термодинамических процессов.........................................7

1.3.3. Расчет характеристик цикла...........................................................9

1.3.4. Построение Т-s диаграммы цикла................................................11

1.4. Оптимизация цикла варьированием заданного параметра..........13

1.4.1. Анализ результатов машинного расчета......................................14

2. Задача №2..............................................................................................15

2.1 Содержание задачи №2.....................................................................15

2.2. Краткое описание цикла..................................................................15

2.3. Расчет цикла......................................................................................16

2.3.1. Определение параметров характерных точек цикла.................16

2.3.2. Расчет термического КПД цикла................................................18

2.3. Результаты варьирования и их анализ............................................19

3. Задача №3.............................................................................................20

3.1 Содержание задачи №3....................................................................20

3.2. Расчет процесса с влажным воздухом............................................21

3.3. Результаты варьирования.................................................................22

4. Задача №4.............................................................................................23

4.1 Содержание задачи №4....................................................................23

4.2. Расчет процесса истечения и сопла................................................23

4.3. Результаты варьирования.................................................................25

5. Список использованной литературы................................................26

 

Задача №1

1.1. Содержание задачи №1 (вариант 14).

Для цикла поршневого ДВС, заданного параметрами р₁=0,14 МПа, Т₁=300К, e==18, l==1,4, r==1,3, п₁=1,32, п₂=1,25, определить параметры всех характерных точек цикла, термодинамические характеристики каждого процесса и цикла в целом. Исследовать влияние параметра п₁ на величину термического КПД h_t и максимальной температуры Т_max при варьировании указанного параметра в пределах ±20%. По результатам расчетов построить графики зависимостей h_t и Т_max, от варьируемого параметра, на основании которых сделать заключение об его оптимальном значении, принимая за предельно-допустимое значение Т_max величину Т_пр=1900 К. В качестве рабочего тела принимать сухой воздух.

 

Краткое описание цикла

Для анализа задан цикл поршневого ДВС со смешанным подводом пепла, который реализуется в современных быстроходных дизельных двигателях. Подробное описание такого цикла приведено в учебниках [1],[2] и др. Мы ограничимся самым кратким описанием.

Рис. 1. p-v диаграмма цикла ДВС со смешанным подводом тепла

 

На рис. 1 приведена иде­ализированная p-v диаграмма, наглядно отображающая основные процессы такого цикла.

Во время хода всасывания (на диаграмме не показан) атмосферный воздух, проходя через систему фильтров и открытый всасывающий клапан, засасывается в цилиндр двигателя. В конце всасывания (точка 1 на диаграмме) всасывающий клапан закрывается и по мере перемещения поршня к верхней мертвой точке (ВМТ) происходит политропное сжатие воздуха (процесс 1-2). Ввиду быстротечности этого процесса характер его близок к адиабатному, и температура воздуха к концу сжатия (точка 2) сильно увеличивается. Поэтому дизельное топливо, которое впрыскивается в цилиндр под большим давлением через специальную форсунку в мелкодисперсном виде, очень быстро испаряется и самовоспламеняется. Первые порции при этом сгорают практически мгновенно (процесс 3-4). Для интенсификации процессов топливо часто впрыскивают в специальную предкамеру из жаростойкой стали, имеющую очень высокую температуру.

Последующие порции топлива сгорают по мере их попадания в цилиндр во время перемещения поршня от ВМТ. При этом давление в цилиндре практически не изменяется (процесс 3-4). Далее совершается политропное расширение продуктов сгорания (процесс 4-5), по окончании которого, когда поршень приходит в нижнюю мертвую точку, открывается выпускной клапан (точка5) и во время хода выталкивания продукты сгорания выбрасывается в атмосферу. Поскольку суммарная работа процессов всасывания и выталкивания практически равна нулю, идеализируя картину, их заменяют одним изохорным процессом отвода тепла (процесс 5-1).

Основными характеристиками цикла являются:

-степень сжатия =v₁/v₂;

-степень повышения давления =p₃/p₂;

-степень предварительного расширения =v₄/v₃;

-показатели политроп сжатия и расширения п₁ и п₂.

 

1.3. Расчет цикла ДВС [†]