Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Методическое пособие (Рабочие процессы).doc
Скачиваний:
20
Добавлен:
05.11.2018
Размер:
8.48 Mб
Скачать

6.5 Средние мольные теплоёмкости воздуха и количество тепловой энергии, отведенной от рабочего тела в окружающую среду в изохорном термодинамическом процессе b-a

Ранее уже были рассчитаны значения средней мольной теплоёмкости рабочего тела в диапазонах температур 0° - Tb и 0° - Tc, т.е. для граничных точек процесса отвода тепла.

MCv(Ta) = 20.655 Дж/(моль*К) и MCv(Tb) = 22.326 Дж/(моль*К).

Это позволяет рассчитать отведенное от рабочего тела тепло в изохорном процессе b-a по зависимости 4.20. С учётом количества вещества, участвующего в цикле, получим

Qb-a = Nмол*(MCv(Ta)*Ta – MCv(Tb)*Tb) =

0.06441*(20.655*310 – 22.326*1134),

Qb-a = -1218 Дж

Среднюю мольную изохорную теплоёмкость рабочего тела в процессе отвода тепла получим из уравнения 4.21

MCvm(Tb - Ta) = (MCv(Ta)* Ta - MCv(Tb)* Tb)/(Ta - Tb) =

= (20.655*310 – 22.326*1134)/(310 - 1134),

MCvm(Tb - Ta) = 22.955 Дж/(моль*К)

6.6 Результирующие параметры обмена тепловой энергией между рабочим телом и окружающей средой в цикле

6.6.1 Суммарное количество тепловой энергии, подведенной к рабочему телу в цикле

Положительный знак тепловая энергия, которой обменивается рабочее тело и окружающая среда, имеет в изохорном и изобарном термодинамических процессах подвода тепла и в политропных процессах сжатия и расширения рабочего тела. Поэтому, суммарное количество подведенной тепловой энергии в цикле равно

Qподв = Qa-c + Qc-y + Qy-z + Qz-b = 36.0 + 659.7 + 1124 + 641.7,

Qподв = 2461.4 Дж

6.6.2 Количество тепловой энергии, отведенной от рабочего тела в цикле

Отрицательный знак тепловая энергия, которой обменивается рабочее тело и окружающая среда, имеет только лишь в изохорном термодинамическом процессе отвода тепла b-a.

Поэтому, отведенная тепловая энергия от рабочего тела равна

Qотв = Qb-a = -1218 Дж.

6.6.3.Количество тепловой энергии преобразованной в механическую работу за один цикл в одном цилиндре двигателя Контроль расчётов тепловой энергии в термодинамических процессах цикла

Из первого закона термодинамики следует, что в круговом термодинамическом процессе ( иначе говоря, в термодинамическом цикле) в механическую работу преобразуется алгебраическая сумма тепловой энергии, подведенной к рабочему телу

ΣQ = Qa-c + Qc-y + Q y-z + Qz-b + Qb-a = 36.0 + 659.7 + 1124 + 641.7 -1218,

ΣQ = 1243.4 Дж

Ранее уже была получена результирующая работа в цикле

Wрез = 1243 Дж

Таким образом, полученная разными способами (по разным уравнениям) механическая работа в цикле практически совпала по величине с суммарной тепловой энергией. Погрешность расчёта составила

Δ = 100*ABS(Wрез – ΣQ)/Wрез = 100*0.4/1243 ≈ 0.0%

7 Расчёт параметров двигателя

7.1. Термический коэффициент полезного действия цикла

В соответствии с определением, термический коэффициент полезного действия цикла представляет собой отношение полученной в цикле механической работы к подведенной к рабочему телу тепловой энергии

ηt = Wрез/Qподв = 1243/2461 = 0.505

Представляет интерес сравнение достигнутой в исследуемом термодинамическом цикле эффективности с эффективностью цикла Карно, реализованного в том же диапазоне температур, что и рассчитанный в проекте цикл. Значимость такого сравнения объясняется тем, что именно в цикле Карно достигается наивысшее значение термического кпд цикла.

ηК = 1 –Ta/Tz = 1 -310.1770 = 0.825

Столь значительная разница в эффективности рассчитываемого цикла и цикла Карно вызвана прежде всего отличиями в форме цикла. Последнее станет возможным легко комментировать после построения тепловой диаграммы цикла. Студенту предоставляется возможность проделать этот анализ самостоятельно.