Процесс 4-1 (изохорный отвод тепла)
Процесс 1-2 (адиабатное сжатие)
Процесс 2-3 (изобарный подвод тепла)
Процесс 3-4 (адиабатное расширение)
Процесс 4-1 (изохорный отвод тепла)
Результаты термодинамического анализа процессов цикла представлены в следующей таблице.
| Процесс | q | u | i | l | 
| s |
| кДж/кг | ||||||
| 1-2 | 739,6565 | 1026,1635 | -729,5834 | -1012,224 | ||
| 2-3 | 601,1676 | 433,3204 | 601,1676 | 165,447 | 0.5445 | |
| 3-4 | -953,1099 | -1322,298 | 1304,3362 | 1304,3362 | ||
| 4-1 | -219,8669 | -219,8669 | -305,0328 | 83,9627 | -0,5449 | |
| 381,3007 | 0.0001 | 740,1998 | 376.0749 | -0,0004 |
Для цикла, результаты термодинамического анализа которого приведены в таблицах, последнее выражение будет выглядеть следующим образом:
Сравнивая это значение со значением термического КПД получаем значение погрешности определения термического кпд цикла:
Погрешность определения работы цикла:
.
| |
4. Краткое описание цикла.
Стремление к повышению термического коэффициента полезного действия в цикле поршневого ДВС с изохорным (при 
) подводом тепла за счет увеличения степени сжатия ограничивается возможностью преждевременного самовоспламенения топливо-воздушной смеси, нарушающего нормальную работу двигателя. Кроме того, при высоких степенях сжатия скорость сгорания смеси резко возрастает, что может вызвать детонацию (взрывное горение), которая резко снижает экономичность двигателя и может привести к поломке его деталей. Поэтому в ДВС с изохорным подводом тепла нельзя применять высокие степени сжатия, в связи с чем такие двигатели имеют относительно низкие КПД.
Указанное выше ограничение может быть преодолено за счет раздельного ввода в цилиндр двигателя воздуха и топлива. Воздух при большом сжатии имеет настолько высокую температуру, что подаваемое в цилиндр топливо самовоспламеняется без всяких специальных запальных приспособлений. Кроме того, раздельное сжатие воздуха и топлива позволяет использовать любое жидкое тяжелое топливо – дизельное топливо, нефть, мазут, смолы, каменноугольные масла и пр.
Такими высокими достоинствами обладают двигатели, работающие с постепенным сгоранием топлива при постоянном давлении. В них вначале в цилиндре двигателя сжимается до высоких степеней сжатия (до = 20) чистый воздух, а в конце сжатия жидкое топливо впрыскивается в цилиндр и распыляется сжатым воздухом от компрессора. Раздельное сжатие воздуха и топлива позволяет применять высокие степени сжатия и исключает преждевременное самовоспламенение топливо-воздушной смеси. Процесс горения топлива при постоянном давлении обеспечивается соответствующей регулировкой топливной форсунки.
Вместе с тем, двигатели с постепенным сгоранием топлива при 
имеют некоторые недостатки. Одним из них является наличие компрессора, применяемого для подачи топлива, на привод которого расходуется
6 – 10% от общей мощности двигателя, что усложняет конструкцию и уменьшает экономичность двигателя. Помимо этого, необходимо иметь сложную топливную аппаратуру (насос, форсунки и т.п.).
Цель работы
Достижения современной промышленности, авиации, космической техники оказались возможными в результате освоения мощных источников энергии - это гидравлические, паровые и газовые турбины; двигатели внутреннего сгорания; компактные и мощные ракетные и реактивные двигатели. Стержневое значение в этом развитии энергетики имели и имеют термодинамика и тепломассообмен, являющиеся теоретической базой создания теплоэнергетических машин и установок.
Эта дисциплина является одной из основных дисциплин цикла учебных планов направления 140500 «Энергомашиностроение» специальности 140501 - «Двигатели внутреннего сгорания» и относится к циклу общих математических и общенаучных дисциплин. В Государственном образовательном стандарте высшего профессионального образования по специальности 140501 ей посвящены следующие строки:
| ЕН.Ф.03.02 | Термодинамика и тепломассообмен: «…термодинамические свойства рабочих тел энергетических установок и аппаратов; циклы энергетических установок и аппаратов; внутренний КПД цикла; газовые и комбинированные циклы; …» |
Целью курсовой работы является углубление и закрепление знаний по теме «Циклы поршневых двигателей внутреннего сгорания» путем приобретения навыков практического применения основных законов идеального газа для анализа и расчетов термодинамических процессов. Выполнение курсовой работы позволит расширить и закрепить знания об идеальных и теоретических циклах поршневых двигателей внутреннего сгорания, на практическом примере усвоить методику термодинамического анализа и расчета циклов.
Задание на выполнение курсовой работы
2.1. Двигатель внутреннего сгорания работает по идеальному циклу, тип которого, характеристики и некоторые термодинамические параметры заданы (см. приложение 1). Приняв в качестве рабочего тела воздух ( возд = 28,970), теплоемкости которого равны соответственно: Сv = 
(кДж/кгоК); Сp = 
(кДж/кгоК), выполнить исследование и сравнение заданного цикла с циклами двух других типов, для чего:
v вычислить параметры цикла во всех его характерных точках;
v определить термический коэффициент полезного действия (t);
v провести сравнение заданного цикла с циклами двух других типов по величине термического коэффициента полезного действия при одинаковых параметрах в точке 1 ( 
) и заданных условиях сравнения (либо 
, либо 
).
2.2. Сравнить термический коэффициент цикла t = max с термическим коэффициентом полезного действия цикла Карно, осуществляемого в том же диапазоне температур.
2.3. Выбрав в качестве рабочего тела смесь газов (состав задается в соответствии с приложением 2) и считая ее идеальным газом, исследовать влияние свойств рабочего тела на величину термического кпд цикла.
2.4. Для цикла с наибольшим значением термического коэффициента полезного действия (t = max), рабочим телом которого является смесь газов (считая ее идеальным газом), при заданных термодинамических параметрах в точке 1 и характеристиках, полученных при расчетах по п. 2.3 выполнить полный термодинамический анализ цикла, для чего:
v определить значения основных термодинамических параметров цикла во всех характерных точках ( 
);
v провести полный термодинамический расчет всех процессов, составляющих цикл (вычислить для каждого из процессов q, l, l/, u, i, s).
Результаты расчетов представить в виде таблиц.
2.5. Представить цикл по п.2.4 графически в p – v и T – s координатах.
2.6. дать краткое описание цикла в целом и указать, в каких типах двигателей он применяется, описать особенности работы этих двигателей.
Содержание:
Цель работы
2. Задание на выполнение курсовой работы
Расчетная часть
Краткое описание цикла
Диаграммы