Контрольная работа по «Транспортная энергетика»

 

Министерство образования и  науки РФ

ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный  технический университет 

имени Гагарина Ю.А.»

 

Автомеханический  факультет

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Контрольная работа

 

по дисциплине «Транспортная энергетика»

 

Вариант № 10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

             Выполнил:

     

     Проверил:

   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Саратов 2013

 

Контрольная работа № 1.

«Термодинамические  циклы»

Данные:

Требуется:

1. Определить параметры  рабочего тела (Р,Т) в характерных  точках цикла;

2. Определить степень повышения давления ( ), степень предварительного расширения ( ) и степень последующего расширения ( ) для заданного цикла;

3. Определить КПД ( ) и среднее термодинамическое давление ( ).

4. Вычертить диаграмму в координатах P-V заданного цикла;

 

Выполнение:

 

• 1—2 В рабочем цилиндре воздух адиабатически сжимается за счет инерции маховика, сидящего на валу двигателя, нагреваясь при этом до температуры, обеспечивающей воспламенение топливно-воздушной смеси.
• 2—3 Сгорание части топлива в небольшом объеме форкамеры (V=const).
• 3—4 Догорание оставшегося топлива в рабочем цилиндре (P=const).
• 4—5 Адиабатическое расширение продуктов сгорания.
• 5—1 Удаление выхлопных газов (V=const).

Задание 1.

 

1) - адиабатный процесс.

   Адиабатным называется процесс, проходящий без теплообмена рабочего тела с аккумуляторами энергии. Следовательно, условием осуществления адиабатного процесса является выражение ΔQ=0. Осуществление адиабатного процесса возможно лишь при заключении рабочего тела в сосуд с абсолютно теплонепроницаемыми стенками. Уравнение адиабатического процесса P*V^k=const, где к=1,4 – показатель адиабаты для идеального газа.

 

 

 Мпа 
МПа

 

К

 

 

2) – изохорный процесс

Изохорный процесс происходит при нагревании или охлаждении рабочего тела в закрытых сосудах постоянного объема.

 

 К

 

 – количество подведенного тепла в изохорном процессе;

М – количество молей рабочего тела;

удельная мольная теплоемкость рабочего тела при постоянном объеме; для идеального газа

 Дж/моль *К

 

 МПа

 

3) – изобарный процесс.

Изобарным называется процесс, совершаемый при постоянном давлении рабочего тела.

 

 К

 

  – количество тепла, подведенное к рабочему телу при изобарном нагреве;

 М – количество молей рабочего тела;

удельная мольная теплоемкость рабочего тела при постоянном давлении; для идеального газа

 Дж/моль *К

 

 МПа

 

4) - адиабатный процесс.

 

5) - изохорный процесс.

 

 К

 

Q₂ – количество подведенного тепла в изохорном процессе;

М – количество молей рабочего тела;

удельная мольная теплоемкость рабочего тела при постоянном объеме; для идеального газа

 Дж/моль *К

 

Задание 2.

 

1) Степень повышения давления ( ):

 

 

2) Степень предварительного расширения ( ):

 

 

3) Степень последующего расширения ( ):

 

 

Задание 3.

 

Найдем КПД ( ) и среднее термодинамическое давление ( ).

 

Задание 4.

 

Расчеты для  построения индикаторной диаграммы дизельного двигателя.

 

V_c=10 мм

 

Для построения политропы сжатия предварительно выбираются несколько промежуточных точек, расположенных между крайними точками a и c:

 

V₁=1.2*10=12

V₂=1,5*10=15

V₃=2*10=20

V₄=3*10=30

V₅=5*10=50

 

Через концы  этих отрезков, отложенных от начала координат, проводятся вверх тонкие вертикальные линии, на которых откладываются соответствующие значения давлений.

 

 

 

 

 

-------------------------------------------

 

 

 

 

 

 
       Контрольная работа № 2.

«Тепловой расчет автомобильного двигателя»

 

Данные двигателя:

ЯМЗ-238 (дизель, α – 1,6)

Эффективная мощность N_max (кВт) – 240 л.с. (176)

Максимальная мощность n_N (об/мин) – 2100

Рабочий объем двигателя V_л (л) – 14,86

Степень сжатия ε – 16,5

Ход поршня S (мм) – 140

Диаметр цилиндра D (мм) – 130

Число цилиндров i – 8 (1-5-4-2-6-3-7-8)

 

Параметры	Автомобильный дизель с непосредственным впрыском
ΔТ, К	10-20
Pr , МПа	0.11-0.12
Tr ,К	700-900
ηv	0.8-0.85
n1	1.36- 1.38
n2	1.24 - 1.26
ξ	0.77 – 0.82
λ	1.8 – 2.2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Поверочный  тепловой расчет двигателя:

 

1) Параметры конца процесса наполнения:

 

а) давление газов в конце наполнения

 

(МПа)

 

б) коэффициент остаточных газов

 

 

в) температура газов в конце наполнения

 

 

2) Параметры конца  процесса сжатия:

 

а) давление газов в  конце  сжатия

 

(МПа)

 

б) температура газов в конце  сжатия

 

(К)

 

3) Параметры свежего  заряда:

 

а) теоретически необходимое  количество воздуха для полного  сгорания 1 кг топлива

 

Топливо	Массовые доли			μT, кг/моль	Hu, кДж/кг	K
	gc	gh	g0
Диз. топливо	0,87	0,126	0,004	180-200	42500	-

 

 

б) количество свежего  заряда перед сгоранием

 

 

в) средняя мольная  теплоемкость свежего заряда

 

 

 

4) Параметры конца процесса сгорания

 

а) количество продуктов  сгорания

 

б) потеря низшей теплоты сгорания

 

                                                                                                           

в) химический коэффициент  молекулярного изменения

 

 

г) действительный коэффициент  молекулярного изменения

 

 

д) средняя мольная  теплоемкость продуктов сгорания при  постоянном объеме:

 

 

е) температура газов в конце сгорания определяется из уравнения сгорания:

 

 

 

 

 

 

ж) давление газов в  конце сгорания

 

 

з) степень предварительного расширения

 

 

5) Параметры конца  процесса расширения:

 

а) давление газов в  конце расширения

 

 МПа

 

б) температура газов в конце расширения

 

(К)

 

6) Индикаторные показатели цикла

 

а) среднее индикаторное давление цикла

 

 

где  φ=0,92…0,95

 

б) удельный индикаторный расход топлива

 

(г/кВт ^. ч)

 

Р₀=1,22 кг/м³

 

в) индикаторный КПД двигателя

 

 

7) Механические потери  и эффективные показатели двигателя:

 

а) средняя скорость поршня

 

(м/с)

 

б) среднее давление механических потерь:

для автомобильных дизелей:

 

(МПа)

 

в) среднее эффективное  давление

 

(МПа)

 

г) эффективная мощность двигателя 

 

(кВт)

 

д) механический КПД двигателя

 

 

е) удельный эффективный  расход топлива

 

(г/кВт ^. ч)

 

ж) эффективный КПД  двигателя

 

 

Вывод: в данных расчетах эффективная мощность получилась равной 171,6 кВт, сопоставляя это с паспортными данными двигателя, у которого эффективная мощность равна 176 кВт, можно видеть расхождение на 4,4 единиц. Данное расхождение может быть связано видом топлива используемого для данного расчета.

 

 

 

 

Расчеты для  построения индикаторной диаграммы дизельного двигателя.

 

V_c=10 мм

 

Для построения политропы сжатия предварительно выбираются несколько промежуточных точек, расположенных между крайними точками a и c:

 

V₁=1.2*10=12

V₂=1,5*10=15

V₃=2*10=20

V₄=3*10=30

V₅=5*10=50

 

Через концы  этих отрезков, отложенных от начала координат, проводятся вверх тонкие вертикальные линии, на которых откладываются  соответствующие значения давлений.

 

 

 

 

 

-------------------------------------------