20

Ф едеральное агентство по образованию

Тверской государственный технический университет

Кафедра «Гидравлика, теплотехника и гидропривод»

Расчёт цикла теплового двигателя

Методические указания и задания к курсовой работе по дисциплинам «Термодинамика» и «Теплотехника» для студентов всех специальностей.

Тверь 2007

УДК 621.1.016(0785.8)

ББК 31.3 я 7

Курсовая работа «Расчёт цикла теплового двигателя» дополняет прикладную часть общеинженерных курсов «Термодинамика», «Теплотехника» и состоит из двух частей.

Выполнение первой части «Термодинамический расчёт цикла теплового двигателя» требует глубокого понимания законов термодинамики, знакомит студентов с методами расчёта процессов и циклов в идеальных газах и газовых смесях.

При выполнении второй части «Тепловой расчёт двигателя внутреннего сгорания» студенты знакомятся с основными процессами рабочего цикла двигателя, с элементарным расчётом процессов газообмена, когда некоторые величины принимают без расчёта по экспериментальным данным.

Оценка эффективности тепловых машин и методов её повышения способствует более глубокому пониманию и анализу современных энергосберегающих технологий.

Предназначено для студентов ТГТУ при изучении дисциплин: «Термодинамика», «Теплотехника», «Техническая термодинамика и теплотехника».

Подготовлено на кафедре «Гидравлика, теплотехника и гидропривод» Тверского государственного технического университета.

Обсуждено и рекомендовано к изданию на заседании кафедры (протокол № _1_ от __05.09. 2007г.).

© Тверской государственный

технический университет, 2007

© Кузнецов Б.Ф.,

Тарантов Г.Д., 2007

Требования к выполнению курсовой работы.

1. Курсовая работа выполняется на листах формата А4. Индивидуальный вариант для выполнения курсовой работы задаётся преподавателем каждому студенту. Числовые значения исходных данных берутся из прилагаемых таблиц.

2. Выполнению курсовой работы должно предшествовать тщательное изучение соответствующих разделов курса.

3. Вычисление всех величин проводятся в развёрнутом виде с указанием всех используемых формул и единиц измерений входящих в формулу величин. Расчётные величины округлять до третьего знака после запятой.

4. Графическая часть курсовой работы должна быть выполнена на миллиметровой бумаге с дополнительным расчётом и построением промежуточных точек в каждом процессе между характерными точками цикла.

Пояснения и задание к выполнению ч. I курсовой работы «Термодинамический расчёт цикла теплового двигателя».

В качестве рабочих тел в тепловом двигателе могут использоваться смеси, состоящие из нескольких газов. Если смесь состоит из идеальных газов, то для неё справедливы все соотношения, полученные для однородного идеального газа.

Уравнение состояния идеальной газовой смеси для m = 1кг имеет вид:

где - удельная газовая постоянная смеси, определяемая или через «кажущуюся» молекулярную массу смеси или через массовый и объёмный составы смеси:

или

Здесь - характеристическая газовая постоянная i - го компонента смеси, ; - молекулярная масса i - го компонента смеси, .

Недостающие параметры состояния газовой смеси (P,V,T) в характерных точках цикла (1,2,3,4 и 5) определяются по уравнению состояния с учётом вида цикла ( ).

Показатель политропы для процесса ( ) цикла находится из уравнения политропного процесса

Процессная теплоёмкость ,

где для смеси , .

Значения теплоёмкостей и для каждого компонента смеси рассчитываются с учётом количества атомов и молекулярной массы по формулам , руководствуясь таблицей 1.

Таблица 1. Мольные теплоёмкости газов по данным молекулярно-кинетической теории строения газов

Газы
одноатомные	12,5	20,8
двухатомные	20,8	29,1
трёх- и многоатомные	29,1	37,4

Показатель адиабаты . Изменения производных параметров состояния смеси в процессе ( ) определяются по соотношениям:

изменение внутренней энергии: ; изменение энтальпии: ; изменение энтропии: .

Количества работы изменения объёма l и тепла q, подводимого (отводимого) в каждом процессе цикла, находятся по известным соотношениям:

.

Для расчёта термического коэффициента полезного действия цикла необходимо определить: q₁ - количество тепла, подводимое в цикле, - это сумма количеств тепла в процессах со знаком « + »; q₂ - количество тепла, отводимое в цикле, - это сумма количеств тепла в процессах со знаком «-». Тогда:

-термический К.П.Д. цикла

-термический К.П.Д. цикла Карно