Размещено на http://www.allbest.ru/

Оглавление

Изотермический процесс. Его анализ, изображение в рх - диаграмме

Конвективный теплообмен. Закон Ньютона - Рихмана. Свободная и вынужденная конвекция. Физический смысл коэффициента теплоотдачи, его зависимость от различных факторов

Дизельные и карбюраторные двигатели. Основные особенности. Устройство и принцип действия. Рабочие процессы

Задача 1

Задача 2

Задача 3

Задача 4

Задача 5

Литература

Изотермический процесс. Его анализ, изображение в рх - диаграмме

Уравнение изотермического процесса: Т= const или pv = const. Графически изотермический процесс в р--v-диаграмме (рис.1) изображается в виде равнобокой гиперболы что вытекает из уравнения pv = const, и называется изотермой.

Рисунок 1. Изотермический процесс в р--v-диаграмме

Связь между параметрами изотермического процесса определяется законом Бойля -- Мариотта:

Так как Т1 =Т2, изменение внутренней энергии газа в изотермическом процессе равно нулю:

Совершенная 1 кг газа работа в изотермическом процессе, c учетом того, что RT = const, определяется следующим образом:



Пользуясь законом Бойля -- Мариотта, получим:

Для произвольной массы рабочего тела уравнение работы примет вид:

Графически в p-v диаграмме работа в процессе 1-2 определяется площадью под изотермой.

Теплота, участвующая в изотермическом процессе, определится соотношением:

Это означает, что вся подведенная в изотермическом процессе теплота расходуется на совершение работы. Это следует из уравнения первого начала термодинамики:

Q = W + ДU.

Конвективный теплообмен. Закон Ньютона - Рихмана. Свободная и вынужденная конвекция. Физический смысл коэффициента теплоотдачи, его зависимость от различных факторов

Понятие конвективного теплообмена охватывает процесс теплообмена при движении жидкости или газа. При этом перенос теплоты осуществляется одновременно конвекцией и теплопроводностью. Под конвекцией теплоты понимают перенос теплоты при перемещении макрочастиц жидкости или газа в пространстве из области с одной температурой в область с другой температурой. Конвекция возможна только в подвижной среде, здесь перенос теплоты неразрывно связан с переносом самой среды.

Если в единицу времени через единицу поверхности нормально к ней проходит масса жидкости , где - скорость жидкости, а - ее плотность, то вместе с ней переносится энтальпия i:

изотермический конвекция теплоотдача двигатель

. (1)

Конвекция теплоты всегда сопровождается теплопроводностью, т.к. при движении жидкости или газа неизбежно происходит соприкосновение отдельных частиц среды, имеющих различные температуры. В результате конвективный теплообмен описывается уравнением

. (2)

Здесь является локальным (местным) значением плотности теплового потока за счет конвективного теплообмена. Первое слагаемое в правой части уравнения (2) описывает перенос теплоты теплопроводностью, второе - конвекцией.

Конвективный теплообмен между потоками жидкости или газа и поверхностью соприкасающегося с ними тела называется конвективной теплоотдачей (теплоотдачей).

При расчетах теплоотдачи используют закон Ньютона-Рихмана:

(3)

Согласно нему, тепловой поток от жидкости к элементу поверхности соприкасающегося тела (или от к жидкости) прямо пропорционален и разности температур , где - температура поверхности тела, - температура жидкости или газа. Разность температур называют температурным напором.

Коэффициент пропорциональности , входящий в уравнение (3), называется коэффициентом теплоотдачи. Он учитывает конкретные условия процесса теплоотдачи, влияющие на его интенсивность.

Согласно уравнению (3)

. (4)

Это тождество следует рассматривать как определение коэффициента теплоотдачи, который измеряется в .

Физический смысл коэффициента теплоотдачи: коэффициент теплоотдачи - это плотность теплового потока, отдаваемая соответствующей поверхностью окружающей ее среде (или наоборот) при разности температуры поверхности и среды в 1 0 С.

В общем случае коэффициент теплоотдачи переменен по поверхности F. Он зависит от большого количества факторов и является функцией формы и размеров тела, режима движения, скорости и температуры жидкости, физических параметров жидкости и других величин. По-разному протекает процесс теплоотдачи в зависимости от природы возникновения движения жидкости.

Чтобы привести жидкость в движение, к ней необходимо приложить силу. Силы, действующие на жидкость, можно разделить на массовые (или объемные) и поверхностные. Массовыми называют силы, приложенные ко всем частицам жидкости и обусловленные внешними силовыми полями (например, сила тяжести). Поверхностные силы возникают вследствие действия окружающей жидкости или твердых тел; они приложены к поверхности контрольного объема жидкости. Такими силами являются силы внешнего давления и силы трения.

Различают свободную и вынужденную конвекцию. В случае свободной конвекции движение в рассматриваемом объеме жидкости возникает за счет неоднородности в нем массовых сил. Например, если жидкость с неоднородным распределением температуры, и, как следствие, с неоднородным распределением плотности находится в поле земного тяготения, то в ней возникает свободное гравитационное движение.

Вынужденное движение рассматриваемого объема жидкости происходит под действием внешних поверхностных сил, приложенных на его границах, за счет предварительно сообщенной кинетической энергии (например, за счет работы насоса, вентилятора, ветра).

Вынужденное движение может, в общем случае, может сопровождаться свободным. Относительное влияние последнего тем больше, чем больше разница температур отдельных частиц среды и чем меньше скорость вынужденного движения. При больших скоростях вынужденного движения влияние свободной конвекции становится пренебрежимо мало.

Основное уравнение теплоотдачи получено экспериментально и определяет количество теплоты, передаваемое поверхностью площадью F за время подвижному теплоносителю при заданной разности температур между теплоносителем и поверхностью.

Задачи конвективного теплообмена описываются системой из 6 дифференциальных уравнений второго порядка, характеризующих перенос вещества и энергии в подвижных телах (системах). Для решения целого круга задач о тепловых потерях через ограждения, достаточно заменить сложную модель теплообмена в теплоносителе эквивалентной тепловой нагрузкой на границе теплоотдачи, и тогда достаточно рассчитать температурное поле внутри этого ограждения (т.е. твердого тела).

Основные понятия:

Пограничный слой - область вблизи границы раздела фаз (твердое тело - теплоноситель), в которой сосредоточены все изменения рассматриваемой функции (температура, скорость).

Рисунок 1.

На неподвижное тело (рис.1) набегает невозмущенный поток теплоносителя со средней скоростью .

В момент касания потоком твердого тела на границе происходит прилипание потока, и его скорость становится равной скорости границы, остальные точки потока движутся с прежней скоростью.

I - область, где скорость потока изменяется от скорости границы до средней скорости потока - (в ней сосредоточены все изменения скорости).

II - область невозмущенного потока.

I - пограничный динамический слой.

- толщина гидродинамического пограничного слоя.

(в I)

(в II)

Аналогично возникает тепловой пограничный слой, соотношение толщин теплового и динамического пограничных слоев характеризуется критерием Прандтля



Рисунок 2. Режимы течения теплоносителя

Участок I - Структура течения характеризуется слоистой структурой течения, каждая частица движется по своей траектории, повторяя очертание каналов. Перетекания между слоями отсутствуют, , течение называется ламинарным.

Участок II - При переносе больше Re>2100 в потоке возникает поперечная неустойчивость, появляются локальные пульсации скорости частичное перемешивание соседних слоев потока. Режим называется турбулентный (переходный).

Участок III - При Re>4000, ядро потока активно перемешивается, локальные скорости могут иметь любое значение и любой знак; поток в целом перемещается со скоростью . Режим называется развитая турбулентность.

Для различных диапазонов числа Re существуют различные формулы расчёта коэффициента теплоотдачи.

Дизельные и карбюраторные двигатели. Основные особенности. Устройство и принцип действия. Рабочие процессы

По виду применяемого топлива двигатели подразделяются на карбюраторные, дизельные и газовые. Карбюраторные - это двигатели, работающие на жидком топливе (бензине), с принудительным зажиганием. Перед подачей в цилиндры двигателя, топливо перемешивается с воздухом в определенной пропорции с помощью карбюратора.

Дизельные - это двигатели, работающие на жидком топливе (дизельном топливе), с воспламенением от сжатия. Подача топлива осуществляется форсункой, а смешивание с воздухом происходит внутри цилиндра.

Карбюраторные поршневые двигатели

К основным механизмам и системам карбюраторного поршневого двигателя относятся: кривошипно-шатунный механизм; газораспределительный механизм; система питания; система выпуска отработавших газов; система зажигания; система охлаждения; система смазки.



Рис. 1. Одноцилиндровый карбюраторный двигатель внутреннего сгорания а) «стакан» в «стакане»; б) поперечный разрез
1 - головка цилиндра; 2 - цилиндр; 3 - поршень; 4 - поршневые кольца; 5 - поршневой палец; 6 - шатун; 7 - коленчатый вал; 8 - маховик; 9 - кривошип; 10 - распределительный вал; 11 - кулачок распределительного вала; 12 - рычаг; 13 - клапан; 14 - свеча зажигания

Рассмотрим простейший одноцилиндровый карбюраторный двигатель (рис.1) и поясним принцип его работы.

Основной частью одноцилиндрового карбюраторного двигателя (рис. 1), является цилиндр с укрепленной на нем съемной головкой.

Внутри цилиндра помещен поршень. На поршне в специальных канавках находятся поршневые кольца. Они скользят по зеркалу внутренней поверхности цилиндра, и они же не дают возможности газам, образующимся в процессе работы двигателя, прорваться вниз. В тоже время кольца препятствуют попаданию вверх масла, которым смазывается внутренняя поверхность цилиндра.

С помощью пальца и шатуна, поршень соединен с кривошипом коленчатого вала, который вращается в подшипниках, установленных в картере двигателя. На конце коленчатого вала крепится массивный маховик.

Через впускной клапан в цилиндр поступает горючая смесь (смесь воздуха с бензином), а через выпускной клапан выходят отработавшие газы. Клапаны открываются при набегании кулачков вращающегося распределительного вала на рычаги. При сбегании же кулачков с рычагов, клапаны надежно закрываются под воздействием мощных пружин. Распределительный вал с кулачками приводится во вращение от коленчатого вала двигателя.

В резьбовое отверстие головки цилиндра ввернута свеча зажигания, которая электрической искрой, проскакивающей между ее электродами, воспламеняет рабочую смесь (это горючая смесь, перемешанная с остатками выхлопных газов.

Рассмотрим, как происходит преобразование возвратно-поступательного движения поршня в цилиндре во вращательное движение коленчатого вала. Этим в двигателе занимается шатунно-поршневая группа.

Рис. 2 Ход поршня и объемы цилиндра двигателя

а) поршень в нижней мертвой точке

б) поршень в верхней мертвой точке

На рисунке 2 показаны некоторые параметры цилиндра и поршня, которые используются для оценки того или иного двигателя (объемы цилиндра и ход поршня).

Крайние положения поршня, при которых он наиболее удален от оси коленчатого вала или приближен к ней, называются верхней и нижней «мертвыми» точками (ВМТ и НМТ). При езде на велосипеде колено вашей ноги, также как и поршень, периодически будет находиться в крайнем верхнем или крайнем нижнем положениях. Ходом поршня называется путь, пройденный от одной «мертвой» точки до другой - S. Объемом камеры сгорания называется объем, расположенный над поршнем, находящимся в ВМТ - Vс. Рабочим объемом цилиндра называется объем, освобождаемый поршнем при перемещении от ВМТ к НМТ - VР. Полным объемом цилиндра является сумма объемов камеры сгорания и рабочего объема: Vп = VР + Vс. Рабочий объем двигателя, это сумма рабочих объемов всех цилиндров и измеряется он в литрах.

Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя

Двигатели внутреннего сгорания отличаются друг от друга рабочим циклом, по которому они работают. Рабочий цикл - это комплекс последовательных рабочих процессов, периодически повторяющихся в каждом цилиндре при работе двигателя. Рабочий процесс, происходящий в цилиндре за один ход поршня, называется тактом. По числу тактов, составляющих рабочий цикл, двигатели делятся на два вида: четырехтактные - в которых рабочий цикл совершается за четыре хода поршня, двухтактные - в которых рабочий цикл совершается за два хода поршня.

Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя состоит из следующих тактов:

впуск горючей смеси,

сжатие рабочей смеси,

рабочий ход,

выпуск отработавших газов.

Рис. 3 Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя а) впуск; б) сжатие; в) рабочий ход; г) выпуск

Первый такт - впуск горючей смеси (рис. 3а).

Горючей смесью называется смесь мелко распыленного бензина с воздухом в определенной пропорции. Приготовлением смеси в двигателе происходит в карбюраторе. При такте впуска поршень от верхней мертвой точки перемещается к нижней мертвой точке. Объем над поршнем увеличивается. Цилиндр заполняется горючей смесью через открытый впускной клапан. Впуск смеси продолжается до тех пор, пока поршень не дойдет до нижней мертвой точки. За первый такт работы двигателя кривошип коленчатого вала поворачивается на пол-оборота.

В процессе заполнения цилиндра горючая смесь перемешивается с остатками отработавших газов и получается рабочая смесь. Второй такт - сжатие рабочей смеси (рис. 3б). При такте сжатия поршень от нижней мертвой точки перемещается к верхней мертвой точке. Оба клапана плотно закрыты и поэтому рабочая смесь сжимается. Так и здесь. Давление в цилиндре над поршнем в конце такта сжатия достигает 9 - 10 кг/см2, а температура 300 - 4000С.

В процессе такта сжатия коленчатый вал двигателя поворачивается на очередные пол-оборота. Третий такт - рабочий ход (рис. 3в).

Во время третьего такта происходит преобразование выделяемой при сгорании рабочей смеси энергии в механическую работу. Давление от расширяющихся газов передается на поршень и затем, через шатун и кривошип, на коленчатый вал. В самом конце такта сжатия, рабочая смесь воспламеняется от электрической искры, проскакивающей между электродами свечи зажигания. В начале такта рабочего хода, сгорающая смесь начинает активно расширяться. А так как впускной и выпускной клапаны все еще закрыты, то расширяющиеся газы давят на подвижный поршень. Поршень под действием этого давления, достигающего 40 кг/см2, начинает перемещаться к нижней мертвой точке. При этом на всю площадь поршня давит сила 2000 кг и более, которая через шатун передается на кривошип коленчатого вала, создавая крутящий момент. При такте рабочего хода, температура в цилиндре достигает 2000 градусов и выше.

Коленчатый вал при рабочем ходе поршня делает очередные пол-оборота.

Процесс рабочего хода происходит за очень короткий промежуток времени.

Четвертый такт - выпуск отработавших газов (рис.3г).

После такта выпуска начинается новый рабочий цикл, и все повторяется: впуск - сжатие - рабочий ход - выпуск... и так далее.

Полезная механическая работа совершается двигателем только в течение одного такта - рабочего хода. Остальные три такта называются подготовительными (выпуск, впуск и сжатие) и совершаются они за счет кинетической энергии маховика, вращающегося по инерции.



Рис. 4 Коленчатый вал двигателя с маховиком

1 - коленчатый вал двигателя; 2 - маховик с зубчатым венцом; 3 - шатунная шейка; 4 - коренная (опорная) шейка; 5 - противовес

Маховик (рис. 4) - это массивный металлический диск, который крепится на коленчатом валу двигателя. Во время рабочего хода, поршень, через шатун и кривошип, раскручивает коленчатый вал двигателя, который и передает запас инерции маховику.Запасенная в массе маховика инерция позволяет ему, в обратном порядке, через коленчатый вал, шатун и поршень осуществлять подготовительные такты рабочего цикла двигателя. То есть, поршень движется вверх (при такте выпуска и сжатия) и вниз (при такте впуска), именно за счет отдаваемой маховиком энергии.

Дизельные двигатели

Главной особенностью работы дизельного двигателя является то, что топливо подается форсункой непосредственно в цилиндр двигателя под большим давлением в конце такта сжатия. Необходимость подачи топлива под большим давлением обусловлена тем, что степень сжатия у таких двигателей в несколько раз больше, чем у карбюраторных. И так как давление и температура в цилиндре дизельного двигателя очень высоки, то происходит самовоспламенение топлива. А это означает, что искусственно поджигать смесь не надо. Поэтому у дизельных двигателей отсутствуют не только свечи, но и вся система зажигания.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя

Первый такт - впуск, служит для наполнения цилиндра двигателя только воздухом. При движении поршня от верхней мертвой точки к нижней мертвой точке, происходит всасывание воздуха через открытый впускной клапан. Второй такт - сжатие, необходим для подготовки к самовоспламенению дизельного топлива. При своем движении к верхней мертвой точке, поршень сжимает воздух в 18 - 22 раза (у карбюраторных - в 8 - 10 раз). Поэтому в конце такта сжатия, давление над поршнем достигает 40 кг/см2, а температура поднимается выше 500 градусов.

Третий такт - рабочий ход, служит для преобразования энергии сгораемого топлива в механическую работу. В конце такта сжатия, в камеру сгорания, через форсунку под давлением подается дизельное топливо, которое самовоспламеняется за счет высокой температуры сжатого воздуха.

При сгорании дизельного топлива (взрыве), происходит его расширение и увеличение давления. При этом возникает усилие, которое перемещает поршень к нижней мертвой точке и через шатун проворачивает коленчатый вал. Во время рабочего хода давление в цилиндре достигает 100 кг/см2, а температура превышает 2000 0 С. Четвертый такт - выпуск отработавших газов, служит для освобождения цилиндра от отработавших газов.

Поршень от нижней мертвой точки поднимается к верхней мертвой точке и, через открытый выпускной клапан, выталкивает отработавшие газы.

При своем последующем движении вниз, поршень засасывает свежую порцию воздуха, происходит такт впуска и рабочий цикл повторяется.

В дизельном двигателе, нагрузки на все механизмы и детали значительно больше, чем в карбюраторном бензиновом, и это закономерно приводит к увеличению его массы, размеров и стоимости. Однако дизельный двигатель имеет и неоспоримые преимущества - меньший расход топлива, чем у карбюраторного (приблизительно на 30%), а также отсутствие системы зажигания, что значительно уменьшает количество возможных неисправностей при эксплуатации.

Задача 1

Емкость разделена перегородкой на две полости. С одной стороны перегородки азот при , ,, а с другой стороны кислород при , ,.

Определить массовый состав смеси, газовую постоянную смеси и температуру смеси после удаления перегородки.

Таблица 1 - Данные к задаче

№ вар.	р1, МПа	t1, °С	V1, м3	р2, МПа	t2, °С	V2, м3
7	0,8	27	0,8	0,9	37	0,7

Решение.

Рассчитаем объем газовой смеси, м3 по формуле:

Vсм = 0,8+0,7 = 1,5 м3.

Найдём относительный объемный состав смеси

rN2 = 0.8/1.5 = 0.533, rO2 = 0.7/1.5 = 0,467.

Вычислим массовый состав смеси газов



,

где= 28,02 - молекулярная масса азота;

= 32 - молекулярная масса кислорода.

qN2 = 0.533*28.02/(0.533*28.02+0.477*32) = 0,495;

qO2 = 0.477*32/(0.533*28.02+0.477/32) = 0,505.

Молекулярная масса смеси газов

.

мсм = 28,02*0,495+32*0,505 = 30,03

Удельная газовая постоянная смеси, Дж /кг ? К

.

Rсм = 8314/30,03 = 277 Дж/(кг*К).

6. Температура газовой смеси, К - Кельвин

где Тi =ti +273 или ;

То = tо + 273; р - давление компонента смеси, МПа.

Тсм = (0,8*106*0,8+0,9*106*0,7)/((0,8*106*0,8/300)+(0,9*106*0,7/310)) = 304,9 К.

Задача 2

Газ азот массой “m” кг изотермически расширяется при температуре t °C c увеличением объема в “n” раз.

Начальное давление газа р1. Определить конечное давление, начальный и конечный объемы, работу, теплоту и изменение внутренней энергии в процессе.

Таблица 2 - Исходные данные к задаче 2

№ вар.	М, Кг	T, °C	р1, МПа	n
7	8,0	47	7,0	4

Решение.

Процесс расширения газа - изотермический, т.е.

Т = соnst

Удельная газовая постоянная азота по таблице 1(приложение) или по формуле, Дж/кг ? К

,

где = 28,02 - молекулярная масса азота (приложение, таблица 1).

RN2 = 8314/28.02 = 296,7

Конечное давление газа Р2 после расширения определяется из закона Бойля -Мариотта, МПа

Р2 = 0,25 Р1 = 1,75*106 Па.

3. Первоначальный объем газа определяется из уравнения состояния газа Клапейрона, м3

р1V1 = mRT, ;

где Т = t °C + 273 ? К;

р1 - давление, Па.

Тогда V1= mRT/ р1 = 8*296.7*320/(7*106) = 0,109м3.

Объем газа в конце расширения - V2 , м3

.

V2 = 4*0,109 = 0,436 м3.

Работа, совершаемая газом, Дж

;

где - натуральный логарифм от числа.

L = 8*296,7*320*ln4= 1052739 Дж.

6. Теплота изотермического процесса определяется из уравнения 1 закона термодинамики

Q = ?U + L, где ?U =МСv (Т2 -Т1) = 0,

следовательно Q = L.

Ответ: P2 = 1,75*106 Па, V1 = 0,109 мз, V2 = 0,436 м3, ДU = 0, Q = L = 1052739 Дж.

Задача 3

Плоская кирпичная стенка толщиной “д” омывается с одной стороны газами с температурой , с другой - воздухом с температурой .

Коэффициент теплоотдачи газов к стенке ; от стенки к воздуху . Коэффициент теплопроводности кирпичной кладки

Определить: удельный тепловой q2, ; коэффициент теплопередачи К, , температуры поверхностей стенок и .

Таблица 3 - Исходные данные к задаче 3

№ вар	д, мм	, газ	, воздух
7	160	700	85

Решение.

Найдём коэффициент теплопередачи,



где - толщина стенки, м.

К = 1 (1/470+0,16/1,28+1/150) = 7,474.

Удельный тепловой поток,

q

q = 7,474*(700-85) = 4596,5.

3. Температура стенки со стороны газов определяется из уравнения конвективного теплообмена, ?С

q.

tст1 = 700-4596,5/470 = 690,2 0C.

4. Температура стенки со стороны воздуха, °С

tст2 = 85 + 4596,5/150 = 115,6 0C.

Ответ: q = 4596,5 Вт/м2, tст1 = 690,2 0C, tст2 = 115,6 0C.

Задача 4

Через сужающееся сопло вытекает m = 1 кг/с воздуха в среду давлением р2 (МПа). Начальное давление воздуха р1 (МПа). Температура воздуха t1 °C. Определить теоретическую скорость истечения и площадь выходного сечения сопла.

Таблица 4 - Данные к задаче 4

№ вар.	р1, МПа	р2, МПа	t1, ?С
7	1,3	1,0	137

Решение.

1. Определим отношение давлений и сравним его с критическим значением . Отношение давлений, при котором скорость течения газа равна местной скорости звука, называется критическим и для некоторых газов имеет следующие значения:

- одноатомный газ

- двухатомный газ

- многоатомный газ

Р2/Р1 = в = 1/1,3 = 0,769.

р1/р2 = 1,3.

В данной задаче , т.е. скорость меньше критической, поэтому применяется простое суживающееся сопло с использованием формул докритического течения газа.

2. Найдём начальный удельный объем воздуха (при входе в сопло),



где р1 - давление воздуха, Па;

Т1=t1°C + 273 ? К;

. R = 8314/28,95 = 287,2

V1 = 287,2*410/1300000 = 0,091.

3. Удельный объем воздуха в выходном сечении (процесс адиабатный) найдём по формуле,

где р1 и р2 (МПа) - давление воздуха и среды;

К = 1,4 - показатель адиабаты (воздух - двухатомный газ).

V2 = 0,091*1,31/1,4 = 0,110

4. Скорость истечения,

,

где р1 и р2 - давление воздуха и среды, Па.

щ = ((2*1.4* (1,3*106*0,091-106*0,110)/0,4)0,5 = 241 м/с.

5. Найдём площадь выходного сечения сопла, м2 по формуле:

.

f2 = 1*0,110/241 = 4,56*10-4 м2.

Ответ: щ = 241 м/с, f2 = 4,56*10-4 м2.

Задача 5

Определить t2 сжатого компрессором воздуха, подачу компрессора в конце сжатия V2 , мощность, затраченную на получение сжатого воздуха, при изотермическом, адиабатном, политропном сжатии N, если задано (компрессор идеальный, потерями пренебречь):

V1 - объемная подача компрессора, ;

t1 - температура всасываемого воздуха, °С;

р1 - начальное давление воздуха, МПа;

р2 - давление воздуха после сжатия, МПа;

К - показатель адиабаты;

n - показатель политропы.

Произвести анализ затраченной работы.

Таблица 5 - Данные к задаче 5

№ вар	V1, м3/с	t1, °C	р1, МПа	р2, МПа	К	n
7	0,5	10	0,1	0,8	1,4	1,2

Решение.

Температура воздуха t2 в конце сжатия определяется из зависимостей между параметрами Т и р в данном процессе:

- для изотермического процесса

Т2 =Т1 = (t °C + 273) = 283 К

- для адиабатного процесса

Т2 = Т1*(р2/р1)2/7 = 283*82/7 = 513 К.

- для политропного процесса

Т2 = Т1*(р2/р1)1/6 = 283*81/6 = 400 К

Объемная подача компрессора в конце сжатия V2 определяется из зависимостей между р и V в данном процессе:

- для изотермического процесса

;

V2 = р1*V1/р2 = 0,5/8 = 0,0625 м3/с.

- для адиабатного процесса

;

V2 = V1*(р1/р2)1/к = 0,5*(1/8)1/1,4 = 0,113 м3/с.

для политропного процесса

.

V2 = V1*(р1/р2)1/n = 0,5*(1/8)1/1,2 = 0,088 м3/с

Мощность, затраченная на сжатие, Вт:

;

Nизот = 100000*0,5ln8 = 103972 Вт.

Nадиабат = 100000*0,5*(82/7-1)*3,5 = 142003 Вт.

.

Nполитропн = 100000*0,5*(81/6-1)*6 = 124264 Вт.

Литература

Основная

Поршаков В.П., Романов Б.А. Основы термодинамики и теплотехники. - М.:

Недра, 1983.

Дополнительная

Нащокин В.В. «Техническая термодинамика и теплопередача. - М.: Высшая школа, 1980.

Ерохин В.Г., Маханько М.Г., Самойленко П.И. Основы термодинамики и теплотехники. - М.: Машиностроение, 1980.

3. Рабинович О.М. Сборник по технической термодинамике. - М.: Машиностроение, 1973.

4. Панкратов Г.П. Сборник задач по общей теплотехнике. - М.: Высшая школа, 1986.

5. Тугунов П.И., Самсонов А.Л. Основы теплотехники. Тепловые двигатели и паросиловое хозяйство нефтебаз и перекачивающих станций. - М .: Недра, 1979.

6. Романов Б.А. Двигатели внутреннего сгорания. - М.: Недра, 1980.

Размещено на Allbest.ru