26
Чтобы построить T-S диаграмму, необходимо сначала вычислить значения энтропии для каждой характерной точки цикла. Энтропию в точке 1 вычислим по формуле [1]
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S C |
pm |
|
T1 ln |
T1 |
|
R ln |
р1 |
, |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
T |
|
|
|
T0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
р0 |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
где Т0 273 |
К, р0 0,1013 мПа – параметры воздуха при нормальных |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
условиях. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
C |
pm |
|
T1 0,9952 0,00009349t 0,9952 0,00009349 30 0,998 |
|
|
кДж |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
T |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кг К |
|
||||
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
303 |
0,097 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кДж |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
S1 |
0,998 ln |
|
|
0.287 ln |
|
|
|
|
|
|
0,1165 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
К |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
273 |
0,1013 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кг |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
Далее вычисляем: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
S |
|
|
S |
|
S |
|
0,1448 0,1165 0,0283 |
кДж |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
1 2 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кг К |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
S |
|
|
S |
|
S |
|
0,1937 0,0283 0,1654 |
|
кДж |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
3 |
2 3 |
2 |
кг К |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
S |
|
|
S |
|
S |
|
0,3299 0,1654 0,6607 |
|
кДж |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
4 |
3 4 |
3 |
|
кг К |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
S |
|
|
S |
|
S |
|
0,1885 0,6607 0,8492 |
|
кДж |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
5 |
4 5 |
4 |
|
кг К |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
Задаваясь |
масштабами |
|
|
|
|
|
10 |
|
К |
, |
|
|
0,01 |
кДж |
|
К |
|
наносим |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
Т |
|
|
S |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
мм |
|
|
|
|
|
кг |
|
|
мм |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
характерные точки на T-S диаграмме. Точки 2 и 3, 3 и 4, 5 и 1 соединяем отрезками экспонент. Линии политропных процессов 1–2 и 4–5 условно проводим прямыми.
8.Чтобы определить коэффициент заполнения цикла, находим площадь исследуемого цикла на T-S диаграмме
27
|
|
Р- диаграмма |
|
|
|
|
|
T-S диаграмма |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
р, |
|
|
|
|
|
|
|
Т, К |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
МПа |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
1200 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
4,0 |
3 |
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1000 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
3,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
800 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
2,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
600 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
400 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
0 |
|
0,2 0,4 0,6 0,8 |
|
v, м3/кг 200 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
-0,2 |
0,0 |
0,2 |
0,4 |
0,6 |
0,8 |
S, |
||||
Fц 44,2 см2
Площадь цикла Карно: Fк 87,12 см2
Коэффициент заполнения цикла: К Fц 44,2 0,507
Fк 87,12
9.Среднеинтегральную температуру процесса отвода тепла вычислим по
формуле [I]: |
|
q5 1 |
265,8 |
459,9 К |
|
||||
инт |
|
S5 1 |
0,578 |
|
|
|
|
Результаты расчетов сводим в таблицу № 6
кДж
кг К
28
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 6 |
||||
|
|
Исходные данные и результаты расчетов. |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Наименование |
|
|
|
|
|
Значения |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
р, МПа |
, |
|
м3 |
|
Т , К |
t, C |
S, |
|
кДж |
|
|
|
|
|
|
кг |
|
кг К |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Параметры |
|
1 |
0,097 |
0,8965 |
|
303,0 |
30 |
0,1165 |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
3,553 |
0,0586 |
|
725,4 |
452,4 |
– 0,0283 |
|
||||||
точек |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
4,584 |
0,0586 |
|
935,8 |
662,8 |
0,1654 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
4 |
4,584 |
0,0797 |
|
1272,7 |
999,7 |
0,6607 |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
5 |
0,212 |
0,8965 |
|
662,2 |
389,3 |
0,8492 |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
q |
|
l |
U |
i |
|
S |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
1–2 |
– 69,46 |
– 378,8 |
308,7 |
430,0 |
– 0,1448 |
|
||||||
Характеристики |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
2–3 |
160 |
|
0 |
|
160 |
220,3 |
0,1937 |
|
|
||||
процессов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
3–4 |
361,5 |
96,72 |
|
264,8 |
361,5 |
0,3299 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
4–5 |
176,6 |
648,9 |
|
– 472,1 |
– 647,1 |
0,1885 |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
5–1 |
– 261,5 |
|
0 |
|
– 261,5 |
– 364,5 |
– 0,578 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Суммы |
|
367,14 |
366,82 |
|
– 0,1 |
– 0,2 |
|
– 0,01 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Термический к.п.д. |
t |
|
|
|
|
0,525 |
|
|
|
|
|
|||
цикла |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Термический к.п.д. |
tu |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
идеализированного |
|
|
|
|
0,657 |
|
|
|
|
|
||||
цикла |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Коэффициент |
|
tk |
|
|
|
|
0,762 |
|
|
|
|
|
||
заполнения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Среднеинтегральная |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
температура |
|
Tинт , К |
|
|
|
|
459,9 |
|
|
|
|
|
||
процесса отвода |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
тепла |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
29
Указания по выполнению задания № 2
Одним из главных условий, определяющих нормальную работу двигателей, является обеспечение их оптимального теплового состояния, т.е. такое температурное состояние детали цилиндровой и поршневой групп, которое отвечает наивыгоднейшему сочетанию теплового процесса, высокой надежности и износостойкости деталей двигателя.
Достаточно стабильная и равномерная температура деталей двигателя обеспечивается их конструкцией и условиями охлаждения, а также условиями протекания рабочего процесса, при выборе которых по возможности необходимо снизить тепловое состояние. Кроме того, нормальная работа двигателя возможна в том случае, когда независимо от режима работы поддерживается оптимальная температура, отвечающая наилучшему протеканию физико-химических процессов окисления топлива.
Преимущественное влияние на распределение температур в поршнях, стенках головок и цилиндров оказывает система жидкостного охлаждения. Поэтому при создании новых и формировании существующих автотракторных двигателей, особенно важным является выбор рациональной конструкции системы жидкостного охлаждения.
Главным вопросом, который необходимо решать при выборе системы жидкостного охлаждения, является тепловой расчет радиатора, так как на основании последнего принимается конструктивное оптимальное решение.
Настоящая курсовая работа является заключительной частью курса «Транспортная энергетика» и поэтому ставит своей целью практическое применение знаний, полученных студентами, для решения конкретных инженерных задач.
Методическое руководство к курсовой работе по транспортной энергетике состоит из методических указаний по ее выполнению и вариантов заданий. Кроме того, оно имеет приложение в виде таблиц, содержащих необходимые данные для расчетов.
Методическое руководство составлено на основании программы по курсу «Транспортная энергетика».
30
Общие методические указания к заданию № 2.
Курсовая работа по транспортной энергетике выполняется каждым студентом 2 и 3 курса специальности «Организация безопасность движения». Прежде чем приступить к выполнению своего задания необходимо повторить следующие разделы курса: «Теплоемкость», «Расчет процессов горения топлива», «Тепловой баланс и показатели экономичности работы двигателя внутреннего сгорания», «Основы расчета теплообменных аппаратов».
Выполняя работу необходимо строго придерживаться своего варианта, номер которого соответствует двум последним цифрам. Например, при цифре 77814 (последние две цифры –14) студент выполняет 14 вариант задания, для которого в таблице №1 приложения указаны исходные данные. В таблицах № 2 и №3 приложения по последней цифре шифра выбираются недостающие данные для выполнения задания № 2.
Работа, исходные данные которой не соответствуют заданию студента, не рассматриваются, и не возвращаются.
Все операции по вычислениям должны сопровождаться короткими, но в тоже время исчерпывающими объяснениями, ссылками (если это необходимо) на литературный источник. При выполнении задания необходимо придерживаться принятой в современной литературе Международной системы единиц (СИ).
Курсовая работа состоит из двух разделов: расчет составляющих теплового баланса двигателя и расчет поверхности жидкостного радиатора.
Пояснительная записка должна быть выполнена собственноручно, аккуратно и разборчиво, без ошибок на листах бумаги формата А4. Титульный лист оформляется в соответствии с образцом, приведенным в приложении к методическому руководству.
Выполненная работа сдается или высылается по почте в деканат заочного отделения. Оценка работы производится в процессе защиты.
Порядок выполнения задания № 2.
Сущность курсовой работы состоит в том, чтобы по заданным параметрам конкретного теплового двигателя рассчитать составляющие теплового баланса,