Задачи для самостоятельного решения. Задача 3.1.39. Провести термодинамический расчет порш­невого двигателя, работающего по циклу Дизеля

Задача 3.1.39. Провести термодинамический расчет порш­невого двигателя, работающего по циклу Дизеля, при следующих исходных данных.

Начальный удельный объем газа, υ₁=1,2 м³/кг, сте­пень сжатия, ε=υ₁/υ₂=12. Начальная температура сжатия, t₁ = 25°С. Количество тепла, подводимое в цикле q₁ = 900 кДж/кг.

Определить параметры состояния (Р, υ, Т, i, и, s) в крайних точках цикла. Энтальпию i и внутреннюю энергию и определить относительно состояния газа при Т₀ = 0 К; энтропию определить относительно состояния при условиях T₀ = 273,2 К; Р = 0,1 МПа.

Построить цикл в Р-υ и T-s координатах. Для каж­дого процесса определить работу, количество подведенного или отведенного тепла, изменение внутренней энер­гии, энтальпию и энтропию.

Определить работу цикла, количество подведенного и отведенного тепла, термический КПД цикла, сравнить его с КПД цикла Карно, имеющего с рассматриваемым циклом одинаковые максимальные и минимальные тем­пературы.

Рис. 3.1.8. Цикл Дизеля в координатах Р-υ и T-s

Рабочее тело - 1 кг воздуха (R = 0,287 кДж/кг∙К; С_P = 1,0 кДж/кг∙К; С_v = 0,70 кДж/кг∙К).

Рабочее тело рассматривать как идеальный газ (Pυ =RT). Цикл Дизеля в координатах Р-υ и T-s имеет следующий вид (рис. 3.1.8).

Ответ: l_ц = 528 кДж/кг; q_I = 900 кДж/кг; q_II = -372 кДж/кг; η_t = 59%; = 83%.

Задача 3.1.40. В паросиловой установке, работающей при начальных параметрах P₁ = 5 МПа, t₁ = 500°С и P₂ = 0,01 МПа, введен вторичный перегрев пара при P₁ = 3 МПа до начальной температуры t’ = t₁ = 500°С. Опре­делить термический КПД цикла с вторичным перегревом и повышение КПД установки за счет этого перегрева.

Вторичный перегрев пара в паросиловой установке используется с целью избежать появления высокой степени влажности пара в конце процесса расширения. Высокая влажность пара приводит к гидравлическим ударам на лопатках турбины и вызывает коррозию этих лопаток. Одновременно вторичный перегрев пара приводит (при правильно выбранном промежуточном давлении перегре­ва) к некоторому повышению и КПД установки. Схема установки с вторичным перегревом пара показана на рис. 3.1.9, а ее цикл на рис. 3.1.10.

Рис. 3.1.9. Принципиальная схема па­росиловой установки

с вторичным перегревом пара

Рис. 3.1.10. Процессы расширения пара в паросиловой установке

с вторичным перегревом пара

Пар из парового котла I (рис. 3.1.9) после прохождения пароперегревателя II поступает в турбину высокого дав­ления III, где расширяется до промежуточного давления P₁, а после турбины идет вновь к пароперегревателю II, где его температура при давлении Р' вновь доводится до первоначальной t₁. С этой температурой t₁ и давлением P₁ пар поступает в турбину низкого давления IV, где уже расширяется до конечного давления P₂. Затем пар про­ходит через конденсатор V и питательным насосом VI во­да подается в паровой котел I. Цикл замыкается. Цикл паросиловой установки в диаграмме Т-s по­казан на рис. 3.1.10.

Ответ: η_t = 33,6 %.