Для теоретического цикла поршневого двигателя внутреннего сгорания с изохорно-изобарным подводом теплоты определить параметры состояния. 2

Для теоретического цикла поршневого двигателя внутреннего сгорания с изохорно-изобарным подводом теплоты определить параметры состояния р, υ, Т характерных точек цикла, полезную работу и термический КПД по заданным значениям начального давления р1 и температуры t1 степени сжатия ε, степени повышения давления λ и степени предварительного расширения ρ. Рабочим телом считать воздух, полагая теплоемкость его постоянной. Изобразить цикл ДВС в рυ и Ts диаграммах. Сравнить термический КПД цикла с термическим КПД цикла Карно, проведенного в том же интервале температур t1  t4. Данные для решения задачи выбрать из таб. 1. Таблица 1 Последняя цифра шифра Предпоследняя цифра шифра 1 98 30 4 16 1,4 1,6

Точка 1
Дано: р1  98 кПа; Т1  273  30  303 К .
Уравнение состояния для 1 кг идеального газа:
(1)
где - газовая постоянная для воздуха (справочная величина), ;
отсюда
(2)
287∙30398∙103  0,887
Точка 2
Дано: 0,887; ε  16.
Степень сжатия:
(3)
отсюда
(4)
0,88716  0,055
Давление в точке 2 находим из соотношения параметров в адиабатном процессе:
(5)
где - показатель адиабаты воздуха, как двухатомного газа (справочная величина);
98∙161,4  4753 кПа
Температура в точке 2:
(6)
4753∙103∙0,055287  911 К
Точка 3
Дано: степень повышения давления λ  1,4. Процесс 2  3 - изохорное повышение давления, тогда 0,055.
Степень повышения давления:
(7)
тогда
(8)
1,4∙4753  6654 кПа
Температура в точке 3:
(9)
6654∙103∙0,055287  1275 К
Точка 4
Дано: степень предварительного расширения ρ  1,6. Процесс 3  4 - изобарное расширение, отсюда р4  р3  6654 кПа.
Степень предварительного расширения:
(10)
тогда
(11)
1,6∙0,055  0,088
Температура в точке 4:
(12)
6654∙103∙0,088287  2040 К
Точка 5
Дано: процесс 5  1 - изохорный отвод теплоты, тогда 0,887
Процесс - адиабата , отсюда
(13)
6654∙0,0880,8871,4 262 кПа
Температура в точке 5:
(14)
262∙103∙0,887287  810 К
Таблица 2 - Параметры рабочего тела в характерных точках цикла ДВС
Характерные точки цикла Параметры

1 0,887 98 303
2 0,055 4753 911
3 0,055 6654 1275
4 0,088 6654 2040
5 0,887 262 810
Удельная работа:
В процессе адиабатного сжатия 1  2:
(15)
287∙1031,4  1∙303  911  
В процессе изохорного сжатия :
В процессе изобарного расширения 3  4:
(16)
287∙103∙2040  1275  220
В процессе адиабатного расширения 4  5:
(17)
287∙1031,4  1∙2040  810  882
Полезная работа цикла:
(18)
 + 220 + 882  666
Удельная теплота:
Теплота отведенная в адиабатном процессе сжатия :
Теплота подведенная в изохорном процессе:
(19)
где -массовая теплоемкость воздуха при постоянном объеме, ;
(20)
Подставляя полученное значение в формулу (19), получаем
0,718∙1275  911  261
Теплота подведенная в изобарном процессе:
(21)
где -массовая теплоемкость воздуха при постоянном давлении, ;
(22)
Подставляя полученное значение в формулу (21), получаем
1,005∙2040  1275  769
Теплота подведенная в цикле:
(23)
261 + 769  1030
Теплота отведенная в адиабатном процессе расширения :
Теплота отведенная в изохорном процесс:
(24)
0,718∙810  303  364
Полезная теплота цикла:
(25)
1030  364  666
Проверка: 666  666.
Термический кпд цикла:
(26)
6661030  0,6565%
(27)
1  1161,4  1∙1,4∙1,61,4  11,4  1 + 1,4∙1,6  1  0,6565%
Термический к.п.д

. цикла Карно, проведенного в том же интервале температур :
(28)
1  3031275  0,7676%
Термический к.п.д. цикла Карно, совершаемого при тех же крайних температурах, что и данный цикл, на 14% выше.
Определение изменения удельной энтропии:
Процесс 1  2 - адиабатный:
Процесс 2  3 - изохорный:
(29)
0,718∙ln1275911  0,241
Процесс 3  4 - изобарный:
(30)
1,005∙ln20401275  0,472
Процесс 4  5 - адиабатный:
Процесс - изохорный:
(31)
0,718∙ln303810  
Проверка: 0,000 + 0,241 + 0,472 + 0,000  0,713  0,000.
Таблица 3 - Результаты расчетов изменения удельной энтропии
Процесс
1-2 0
2-3 0,241
3-4 0,472
4-5 0
5-1 
При изображении цикла в диаграмме (рис