ПО ВЫПОЛНЕНИЮ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

Титульный лист

Титульный лист расчётно-пояснительной записки выполняется на стандартном формате (А4) и должен содержать: полное наименование вышестоящей организации, высшего учебного заведения, кафедры и курсовой работы, а также сведения об авторе, преподавателе, выдавшем задание на проектирование, месте и годе выполнения.

Содержание

Должно включать полный перечень следующих за ним составных частей курсовой работы с указанием номера страницы расчётно-пояснительной записки, на которой они начинаются.

Задание

Выдаётся каждому студенту индивидуально в виде номера варианта в соответствии с табл.1 Приложения и содержит следующий перечень одинаковых для всех вопросов, подлежащих решению.

Рассчитать идеальный цикл ДВС со смешанным подводом теплоты, включающий в соответствии с рисунком следующие термодинамические процессы: адиабатное сжатие рабочего тела 1-2, подвод теплоты по изохоре 2-3, подвод теплоты по изобаре 3-4, адиабатное расширение 4-5, отвод теплоты по изохоре 5-1 [1, 2].

Расчёт цикла включает следующие этапы:

- определение молекулярной массы и газовой постоянной рабочего тела;

- определение массовых теплоёмкостей рабочего тела при постоянном объёме, постоянном давлении и определение показателя политропы;

- определение значений давления, удельного объёма, температуры и энтропии во всех точках цикла;

- определение для каждого процесса, составляющего цикл, изменения внутренней энергии и энтальпии, значений теплоёмкости, теплоты и работы;

- определение характеристик цикла: количества подведённой и отведённой теплоты, среднего давления и термического КПД.

Исследовать влияние степени сжатия, степени повышения давления и степени предварительного расширения на термический КПД цикла. Выполнить построение и анализ графиков зависимостей термического КПД цикла от степени сжатия рабочего тела, степени повышения давления при изохорном подводе теплоты и от степени предварительного расширения.

Исходные данные, взятые из Приложения, приводятся в задании на курсовую работу в виде табл. 1.

Таблица 1

Исходные данные для расчёта цикла ДВС

Доли компонентов

рабочего тела, %

Степень сжа-тия рбочего тела; ε

Степень повы-шения давле-ния при изоор-ном подводе теплоты; λ

Степень предваритель-ного избар-ного расширения ρ

T₁,

Р₁,

МПа

СО₂

СО

Н₂О

N₂

О₂

293

0,1

При этом состав рабочего тела может быть задан массовыми или объёмными долями компонентов. Температура и давление в исходной точке процесса для всех вариантов заданий принимаются одинаковыми и равными соответственно: T₁= 293 К; P₁= 0,1 МПа. Расчёты производятся для 1 кг массы рабочего тела. В число исходных данных входят также следующие показатели: степень сжатия рабочего тела ; степень повышения давления при изохорном подводе теплоты ; степень предварительного изобарного расширения . Теплоёмкости рабочего тела считаются постоянными, не зависящими от температуры.

2.4. Порядок выполнения расчётов

2.4.1. Определение газовой постоянной и теплоёмкостей рабочего тела

Молекулярную массу рабочего тела , представляющего собой смесь газов и паров воды, определяют по одной из следующих формул [3, 4]:

- при задании смеси объёмными долями компонентов:

- при задании смеси массовыми долями компонентов:

где – количество компонентов смеси;

- соответственно объёмные или массовые доли компонентов, принимаемые в соответствии с табл. 1 исходных данных индивидуального задания;

m_i- молекулярная масса i-го компонента смеси, принимается по данным табл. 2 Приложения, кг/кмоль.

Газовую постоянную смеси газов R определяют по формуле [4]

где 8314 – постоянный коэффициент (константа).

Массовые теплоёмкости при постоянном объёме и при постоянном давлении определяют по формулам [1-4]:

где и – молярные теплоёмкости отдельных компонентов газовой смеси (рабочего тела), которые считаются зависящими только от атомности газов и принимаются в расчётах постоянными по данным табл. 2.

Таблица 2

Теплоёмкости газов, кДж/(кмоль·К)

Атомность газа

Показатели

Одноатомный Двухатомный Трехатомный

12,48 20,80 29,30

20,80 29,12 37,60

Показатель адиабаты определяют как величину численно равную отношению массовых теплоёмкостей смеси при постоянном давлении и объёме, т.е.

2.4.2. Определение параметров состояния рабочего тела

При определении параметров состояния рабочего тела последовательно для всех точек цикла (точки 1-5) рассчитывают: давление р, удельный объём , температуру Т и энтропию S. Например, для точки 1 процесса адиабатного сжатия 1-2 давление р₁ и температура Т₁ известны ( ), тогда

, ,

где 273 – абсолютная термодинамическая температура, приблизительно соответствующая температуре тройной точки воды, т.е. нулю градусов Цельсия, К;

22,4 – объём, занимаемый 1 кмолем газа при нормальных физических условиях, м³.

Для точки 2 адиабатного процесса 1-2 параметры состояния рабочего тела определяют из соотношений [6]:

, , , .

Параметры состояния рабочего тела для точки 3 изохорного процесса 2-3 определяют по формулам:

, , ,

Для изобарного процесса 3-4 параметры рабочего тела в точке 4 устанавливают из следующих соотношений [6]:

, , , .

Для точки 5 процесса адиабатного расширения 4-5 [6]:

, , ,

Результаты расчётов сводят в табл. 3 и используют в дальнейшем для построения диаграмм цикла в и координатах [4].

Таблица 3

Параметры рабочего тела

Обозначение

параметров

Точки цикла

р, МПа

, м³/кг Т, К S , кДж/(кг·К)

2.4.3. Расчёт процессов цикла

В данном разделе выполняют расчёт всех процессов, составляющих цикл, с определением для каждого из них: теплоёмкости С, изменения внутренней энергии и энтальпии , а также количества подведённой или отведённой теплоты g, работы расширения или сжатия l. Например, для процесса адиабатного сжатия 1-2 [6]: