Определение по диаграмме T-S подведенного, отведенного и полезного тепла.

 

На построенной (пункт 1.5) T-S диаграмме, штриховкой показать:

—  полезно использованное тепло -  (площадь внутри диаграммы);

—  тепло, отданное холодильнику,  (площадь под циклом);

— подведенное тепло -   (сумма указанных площадей),

по которым нужно определить подведенное, отведенное и полезно использованное в цикле тепло. Для определения этих количеств тепла разобьем всю площадь диаграммы через равные промежутки вертикальными линиями и получим ряд тра­пеций (1, 2, 3, …,10), (11,12, ……..20).(см. рис12).

Определим площадь каждой трапеции как произведение полусуммы оснований на высоту. Высота трапеции есть , полусумма оснований берется непосредственно с чер­тежа (средняя линия).

Сумма площадей трапеций  изображает полезно использованное тепло - , а сумма площадей трапеций  изображает тепло, отданное холодильнику - .

Если высота трапеции бе­рется в единицах энтропии , а длина средней линии в градусах(Кельвина), то сумма площадей трапеций

                                .

Если же площади находятся в см², то                                 

                                      

 где: ,    и ,  - масштабы энтропии и темпе­ратуры.

Подведенное тепло определяется из выражения q ₁ = (q ₁ - q ₂) + q ₂,

 

Определение термического коэффициента полезного действия цикла и сравнение его с термическим К.ПД. цикла  Карно.

 

Термический К.ПД. определяется двумя способами:

Первый способ (графический) — по диаграмме T-S (см. пункт 1.6)

,

и

Второй способ (аналитический) — по формулам термического К.П.Д.

 

Для цикла ДВС с подводом тепла при V=const

Для цикла ДВС с подводом тепла при P=const

Для цикла со смешанным подводом тепла

Для цикла ГТУ с подводом тепла при V=const

Для цикла ГТУ подводом теплоты при P=const

            Термический К.П.Д. цикла Карно определить по формуле

 

.

 

где:   Т_max - максимальная температура рабочего тела в цикле.

          Т_min- минимальная температура рабочего тела.

На этой же T-Sдиаграмме пунктиром изобразить цикл Карно. (рис.12)

 

 

Расчёт теоретического цикла одноступенчатого поршневого компрессора, процессы в реальном компрессоре.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

В качестве исходных данных для расчёта цикла одноступенчатого поршневого компрессора принимаются следующие параметры:

а)     рабочее тело- атмосферный воздух состава (0,21О₂ +0.79N₂);

б)    Т₁ (К) - температура воздуха в начале сжатия; (263;273;283; 293;313)К  

в)    Р₁ – давление воздуха в начале сжатия, МПа; ( 0,07; 0,08; 0,09; 0,096;. 0,098; 0,101)

г)     V₁,  объём всасываемого воздуха;        (20,30, 40,50,60,70)

д)    Р₂ - давление воздуха в конце сжатия, МПа;        (0,35; 0,4; 0,45, 0,2;  0,25; 0,3;)    

е)     а =  - относительная величина вредного пространства. (0,04,0,06; 0,08;-0,1)

 

Компрессором называются машины, предназначенные для сжатия воздуха и различных газов. Различные по конструкции и принципам сжатия компрессоры характеризуются одинаковыми по сути термодинамическими процессами. По этому анализ термодинамических процессов легче провести на примере простого поршневого компрессора.

Схема простого поршневого компрессора приведена на рис.

 

   4        ВМТ         1               НМТ

   3

 

2

 

                V_o            V_h

                                    V          

 

Рис.1. Схема одноцилиндрового поршневого компрессора.

1-цилиндр, 2-поршень, 3-всасывающий клапан, 4- нагнетательный клапан.

V_o –объём вредного пространства (мертвый объём),   V_h - рабочий объём цилиндра.

 

Одноступенчатый компрессор (Рис. 1.) представляет собой цилиндр 1, внутри которого движется поршень 2. В крышке цилиндра расположены клапаны, впускной 3 и нагнетательный 4. Поршень движется в пределах двух крайних положений: верхней мертвой точки (ВМТ) и нижней мертвой точки (НМТ).

Рабочий процесс компрессора совершается за один оборот вала или два хода поршня. При движении поршня от (НМТ) влево впускной клапан 3 закрывается, и воздух имеющийся в цилиндре, сжимается до давления Р₂ и выталкивается в воздушный ресивер. При движении поршня в обратном направлении давление в цилиндре падает, клапан 3 закрывается, и оставшийся в мертвом объёме сжатый воздух, расширяется. В некоторый момент, когда давление в цилиндре сравнивается с давлением внешней среды, открывается впускной клапан 4 и происходит всасывание воздуха в цилиндр. Затем все процессы повторяются. Теоретическая индикаторная диаграмма идеального компрессора представлена на рис.. Наполнение цилиндра компрессора воздухом протекает при постоянном давлении. На диаграмме процесс наполнения изображено линией всасывания

0 -1. В зависимости от условий теплообмена между воздухом и стенками цилиндра, процесс сжатия воздуха в компрессоре может осуществляться по изотермическому, адиабатному или политропному процессам. На диаграмме они изображаются линиями сжатия:  

         1-2- изотермическое;   1-2^! _ политропное;   1-2^!!- адиабатное.

Линий 2-3; 2^!-3;  2^!!- 3 называются линиями нагнетания. Сжатие по каждому из трех процессов дает различное значение площади затраченной работы.