Расчет турбонагнетателя ДВС
Задача 1.Атмосферный воздух при давлении =0,09МПа и температуре t0=150 Ссжимается в турбонагнетателе по политропе с показателем политропы nсж= 1,2. Степень повышения давления в турбонагнетателе b=Р1/Р0=1.30, КПД турбонагнетателя h = 0,85. Расход воздуха через турбонагнетатель составляет G0=0,5 кг/с. Определить термические и калорические параметры воздуха перед турбонагнетателем и за ним. Найти работу, техническую работу и теплоту в процессе сжатия. Вычислить теоретическую мощность, необходимую на привод турбонагнетателя и сравнить ее с мощность, необходимую на привод турбонагнетателя. при адиабатном и изотермическом сжатии воздуха в нем. Изобразить в масштабе процесс сжатия воздуха в турбонагнетателе в Рv- и Тs- диаграммах. Вычислить действительную мощность, необходимую на привод турбонагнетателя
Решение задачи Находим удельный объём воздуха перед всасыванием его в турбонагнетатель из уравнения состояния v0 = RT0 / p0 = (287×288) / (0,09×106) = 0.918 м3 / кг, где R постоянная газа рассчитывается по уравнению R=R / =8314.4/29 = 287. кДж / (кг K); Рабочее тело - воздух (воздух считается двухатомным газом; мольная масса =29 кг/кмоль; изобарная мольная теплоемкость mСр = 29,31 кДж/(кмоль×К); изохорная мольная теплоемкость mСv = 20,93 кДж/(кмоль×К); показатель адиабаты k = 1,4 [Приложение1]). Расчет массовых теплоемкостей воздуха cp и cv cv = mсv / m = 20,93 / 29 = 0,722 кДж/(кг×К); cp = mср / m = 29,31 / 29 = 1,01 кДж/(кг×К); Находим температуру и удельный объём воздуха за турбонагнетателем р1=р0 b=0,09×1,3=0,117 Мпа. T1 = T0 b(п-1) /п =288 1,3(1,2-1)/1,2= 301 К. v1 = RT1 / p1 (287× 301) / (1,17 × 105) = 0,738 м3 / кг. Рассчитываем калорические параметры (u, i, s) в начале и конце сжатия: а) в начале сжатия: u0 = cv×T0 = 0,722×288 = 208 кДж / кг; i0 = cp × T0 = 1.01 × 288 = 291 кДж / кг; s0 = cр × Ln (T0 / 273) - R×ln (ро) = =1,01 × ln (288 / 273) – 0,287 × ln (0,9) =0,0842 кДж/(кг ×К), в этом выражении давление р0 подставляется в бар.; ) в конце такта сжатия: u1 = cv × T1 = 0,722 × 301 = 217 кДж / кг; i1 = cp × T1 = 1,01 × 301 = 304 кДж / кг; s1 = cp × ln (T1 / 273) - R × ln (P1) = =1,01 × ln (301 / 273) - 0,287 × ln (1,17) = 0,0535 кДж/(кг×К). Отведенная теплота: q 0-1 = cn (T1 – T0) = cv [(n - k) / (n - 1)]×(T1 – T0) q 0-1 = 0,722 × (1,2 - 1,4) / (1,2 - 1) × (301 - 288) = - 9,38 кДж/кг. Работа затраченная на сжатие воздуха lсж0-1 = (R / (n-1)) × (Т0 – Т1) lсж0-1 = (0,287/ (1,2 - 1))×(288 - 301) = -18,65 кДж / кг.
Располагаемая (техническая) работа: lрасп.0-1 = lсж0-1 × n = -18,65 × 1,2 = - 22,38 кДж / кг. правильность расчета: q = lрасп. + Di, q = - 22,38 + 13,0 = - 9,38 кДж / кг. Теоретическая и действительная мощности привода турбонагнетателя Ntk= G × ½ lрасп½ = 0,5 × 22,38 = 11,19 кВт, Nд= Ntk /h =11,19 /0,85 = 13,16 кВт.
Рис. 2,2 Сжатие воздуха в турбонагнетателе: а) на pv- диаграмме; б) на Ts- диаграмме. Располагаемая (техническая) работа при изотермическом процессе сжатия в компрессоре и теоретическая мощность привода турбонагнетателя: l . = R × T0 × ln(p0/p1) = 0,287 × 288 × ln(0,09/1,17) = - 21,69кДж/кг N = G × ½ l . ½. = 0,5 × 21,69 = 10,85 кВт. Располагаемая (техническая) работа при адиабатном процессе сжатия в турбонагнетателе и теоретическая мощность привода турбонагнетателя: l . = (к×R ×Т0/ (к-1)) × (1- (p1/p0)(к-1)/к). l . = ( 1,4×0,287×288 / (1,4-1)) × (1- (1,17/0,9)(1,4-1)/1,4) = - 23,14кДж/кг N = G × ½ l . ½. = 0,5 × 23,14 = 11,57 кВт. Сравнивая мощности привода турбонагнетателя при политропном (n=1.2), изотермическом и адиабатном процессах сжатия воздуха видно, что выгодным процессом сжатия является изотермический, однако из-за небольшой поверхности теплообмена и быстроты протекания процесса сжатия осуществить изотермический процесс сжатия воздуха затруднительно, процесс сжатия осуществляется по политропе. Чем больше в процессе отводится теплоты, тем ближе он к изотермическому процессу сжатия воздуха в компрессоре. Наддув двигателей является одним из наиболее эффективных методов улучшения удельных мощностей и весогабаритных показателей двигателей. Повышение плотности воздуха на впуске в двигатели увеличивает весовое наполнение цилиндров ДВС. В дизелях повышение плотности воздуха позволяет одновременно увеличивать и подачу топлива. У карбюраторных двигателей увеличивается количество поступающей смеси.
Популярное: Как выбрать специалиста по управлению гостиницей: Понятно, что управление гостиницей невозможно без специальных знаний. Соответственно, важна квалификация... Организация как механизм и форма жизни коллектива: Организация не сможет достичь поставленных целей без соответствующей внутренней... Модели организации как закрытой, открытой, частично открытой системы: Закрытая система имеет жесткие фиксированные границы, ее действия относительно независимы... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (658)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |