Газовый цикл тепловых двигателей и установок (стр. 1 из 5)

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Ижевский государственный технический университет

С.С. Макаров

Методические указания к выполнению курсовой работы

«Газовый цикл тепловых двигателей и установок»

Ижевск 2005

Составитель: С.С. Макаров

«Газовый цикл тепловых двигателей и установок» - методические указания по выполнению курсовой работы по дисциплине «Термодинамика и теплообмен ДВС» - Ижевск, 2005. – 21 с.

В методических указаниях изложены теоретические основы термодинамического анализа циклов энергетических установок, приведены варианты заданий к курсовой работе, порядок выполнения и пример оформления курсовой работы.

Методические указания предназначены для студентов Машиностроительного факультета специальностей 160302 («Ракетные двигатели»), 140501 («Двигатели внутреннего сгорания») и направлениям 160100 («Авиа- и ракетостроение»), 140502 («Энергомашиностроение»).

Содержание

Введение

1. Теоретические основы термодинамического анализа циклов

1.1. Изохорный процесс

1.2. Изобарный процесс

1.3. Изотермический процесс

1.4. Адиабатный процесс

1.5. Политропный процесс

2. Варианты заданий

3. Пример выполнения расчетов в курсовой работе

4. Порядок оформления курсовой работы

Библиография

Приложение

Введение

Работа энергетических установок основана на реализации термодинамического цикла. Циклом называется замкнутый круговой процесс, при осуществлении которого рабочее тело, пройдя ряд последовательных состояний, возвращается в исходное состояние. Система непрерывного перевода теплоты в работу, путем осуществления кругового процесса в направлении по часовой стрелке, называется тепловым двигателем. Для определения параметров тепловых двигателей проводят анализ рабочего процесса двигателя.

В задании на курсовую работу приведены варианты рабочих диаграмм идеальных термодинамических циклов тепловых двигателей, которыми заменяют термодинамический процесс реального рабочего двигателя.

Задачами курсовой работы является проведение термодинамического исследования идеального цикла теплового двигателя; определения работы цикла

, термического к.п.д. , индикаторного давления ,а также построения тепловой диаграммы процесса (в координатах ). Результаты необходимо представить в соответствии с рекомендуемым порядком выполнения и оформления.

1. Теоретические основы термодинамического анализа циклов [1]

Метод исследования анализа идеального термодинамического цикла основан на определении параметров состояния составляющих процессов и состоит в следующем:

1. Выводятся уравнения процесса, устанавливается взаимосвязь между начальными и конечными параметрами рабочего тела.

2. Находится работа процесса

.

3. Находится количества тепла

.

4. Находится изменение внутренней энергии

.

5. Находится изменение энтропии

.

6. Цикл отображается в масштабе в рабочей

и тепловой диаграммах.

Практический интерес представляют частные случаи изменения состояния газа, составляющие цикл: изохорный, изобарный, изотермический, адиабатный и обобщающий политропный процессы.

1.1 Изохорный процесс [2]

Изохорный процесс - процесс, происходящий в физической системе при постоянном объеме.

Рис.1.1 Изохорный процесс,

Уравнение изохорного процесса имеет вид:

. Давления газа пропорционально абсолютным температурам:

(1)

В изохорном процессе работа расширения не совершается:

, т.к. , то . (2)

Из уравнения первого закона термодинамики следует:

(3)

Вся подведенная теплота расходуется на изменение внутренней энергии рабочего тела. При

для двух значений температур ( и ):

(4)

Изменение энтропии изохорического процесса:

(5)

При

изменение энтропии процесса для двух значений температур ( и ) определится:

(6)

1.2 Изобарный процесс [2]

Изобарный процесс - процесс, происходящий в физической системе при постоянном внешнем давлении.

Рис. 1.2 Изобарный процесс,

Уравнение изобарного процесса имеет вид:

.

Объемы газа пропорциональны абсолютным температурам:

(7)

В изобарном процессе совершается работа расширения:

(8)

Из уравнения первого закона термодинамики следует:

,

принимая

, а при имеем:

(9)

Вся подведенная теплота расходуется на изменение энтальпии рабочего тела.

При

для двух значений температур ( и ):

(10)

Изменение внутренней энергии изобарного процесса:

(11)

При

для двух значений температур ( и ):

(12)

Изменение энтропии изобарного процесса:

(13)

При

изменение энтропии процесса для двух значений температур ( и ) определится:

(14)

1.3 Изотермический процесс [2]

Изотермический процесс - процесс, происходящий в физической системе при постоянной температуре.

Рис. 1.3 Изотермический процесс,

Уравнение изотермического процесса имеет вид:

.

Давления обратно пропорциональны объемам газа:

(15)

В изотермическом процессе работа расширения:

(16)