Содержание курсовой работы
1. Представить теоретическое описание цикла:
а) из каких процессов состоит цикл; как изменяются основные термодинамические параметры рабочего тела; как осуществляется подвод или отвод теплоты;
б) описать величины, характеризующие данный цикл.
2. Расчет характеристик газовой смеси, являющейся рабочим телом:
а) рассчитать молекулярную массу смеси, газовую постоянную смеси;
б) определить удельные изобарные и изохорные теплоемкости компонентов смеси, на их основе рассчитать удельные изобарные и изохорные теплоемкости всей смеси;
в) определить показатель адиабаты для смеси.
3. Рассчитать характеристики цикла:
а) определить параметры состояния в характерных точках цикла;
б)
определить совершаемую или затрачиваемую
работы в каждом процессе цикла, а также
цикловую работу
;
в)
рассчитать термический КПД
цикла и среднее давление цикларt
(для
циклов ГТУ – определить оптимальную
степень повышения давления
)
и дать анализ влияния параметров цикла
на величину термического КПД и среднего
давления цикла (степени повышения
давления);
г)
найти изменение в процессах внутренней
энергии
,
энтальпии
,
энтропии
и
количество подведенной и отведенной
теплоты в процессах и цикле.
4) Изобразить цикл в p-v и T-s координатах.
II. 1 Теоретические основы расчета и анализа циклов
Все реальные процессы – необратимые, поэтому и циклы, по которым работают тепловые машины, также являются необратимыми, и, следовательно, неравновесными.
В реальных тепловых машинах превращение теплоты в работу связано с комплексом сложных физико-химических, газодинамических и термодинамических процессов, поэтому изучение циклов достаточно сложно и основано в большей части на результатах эксперимента.
Для того чтобы упростить исследование таких циклов и изобразить их графически, необходимо, чтобы они были равновесными, т.е. состояли только из равновесных процессов. Такие циклы и будут рассматриваться ниже.
Итак, чтобы рассматривать термодинамические циклы, состоящие из обратимых термодинамических процессов, необходимо работу тепловых машин в определенной степени идеализировать и принять, что:
а) процессы в идеальных ТД-циклах протекают во всех своих стадиях с постоянным количеством рабочего тела;
б) сгорание топлива не происходит, в связи с чем химический состав рабочего тела принимается постоянным на всех стадиях ТД-цикла; процесс сгорания при этом заменяется подводом теплоты к рабочему телу от некоторого фиктивного горячего источника теплоты;
в) процессы сжатия и расширения рабочего тела принимаются адиабатными;
г) удаление отработавшего рабочего тела не учитывается и заменяется отводом теплоты от рабочего тела к так называемому холодному источнику теплоты (холодильнику);
д) теплоемкости рабочих тел не зависят от температуры;
е) рабочим телом является идеальный газ.
ж) кроме того, предполагается отсутствие трения и других необратимых явлений, сопровождающих работу двигателя.
Результаты исследования таких термодинамических циклов можно в принципе применить к реальным циклам введением в расчет различных поправочных коэффициентов.
В зависимости от способа подвода теплоты к рабочему телу рассматривают следующие термодинамические циклы ДВС:
цикл со смешанным подводом теплоты (Сабатэ-Тринклера), который является идеальным циклом широко распространенных ДВС – бескомпрессорных дизелей;
цикл с изохорным подводом теплоты (Отто). Этот цикл является идеальным циклом для карбюраторных и газовых двигателей;
цикл с изобарным подводом теплоты (Дизеля), являющийся идеальным циклом турбинных установок.
Из всех возможных термодинамических циклов самым экономичным с наиболее полным превращением теплоты в работу является цикл Карно теплового двигателя.