Федеральное агентство по образованию РФ

Ангарская государственная техническая академия

Кафедра «Управление на автомобильном транспорте»
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
 По дисциплине: «ТРАНСПОРТНАЯ ЭНЕРГЕТИКА»

«Организация перевозок и управление на транспорте»
                                                            Выполнил:

                                                                                студент гр. УАТу-07-1

                                                               Чернов И.И.                                        

                                                            Проверил:

                                                                               Доцент Щербин С.А.
Ангарск 2009
СОДЕРЖАНИЕ

ЗАДАНИЕ 1	2
ЗАДАНИЕ 2	11
ЗАДАНИЕ 3	13
ЛИТЕРАТУРА	17

ЗАДАНИЕ 1

В одном температурном диапазоне осуществляются четыре цикла, изображенных на рис. 19: цикл Карно, цикл Отто, цикл Дизеля, цикл газотурбинной установки.

Произвести термодинамический анализ циклов: определить параметры состояния рабочего тела в характерных точках, совершаемую работу, количество подведенной и отведенной теплоты, термический кпд, степень сжатия, степень предварительного расширения и степень повышения давления.
                                                                                                                      
Завершив расчетную часть, необходимо заполнить таблицу с основными результатами, построить рассмотренные циклы в масштабе на pυ-диаграмме. Произвести анализ полученных результатов и сделать письменный вывод о том, какой цикл наиболее эффективен в данных условиях, с объяснением причин различий в значениях термического кпд, указанием достоинств и недостатков реально действующих тепловых двигателей (карбюраторного, дизельного, ГТУ).

Исходные данные для расчета приведены в табл. 1.
                                                                                                    Таблица 1

Исходные данные к заданию 1

1.2. Параметры состояния рабочего тела в конце процесса сжатия.

                       Цикл Карно (точка 2).

Поскольку процесс 2-3 изотермический, то T₂ = T₃;

, м³/кг;
, Па.
;
 = 8
6
2
9
3
51
2,
20
.
                       Цикл Отто (точка 2^/).

Так как сгорание топлива (процесс 2^/-3) происходит при постоянном объеме, то , м³/кг;

, Па;

, К.
                                ;

;


                       Цикл Дизеля и газотурбинной установки (точка 2^//).

Так как сгорание топлива (процесс 2^//-3) происходит при постоянном давлении, то ;

, м³/кг;

, К.
;

 = 883,37

1.3. Удельный объем рабочего тела в конце процесса подвода теплоты (сгорания топлива), точка 3

, м³/кг.
 =
0,13
.

1.4. Параметры состояния рабочего тела в конце процесса адиабатного расширения.

                       Цикл Карно (точка 4).

Поскольку процесс 4-1 изотермический, то T₄ = T₁;

, м³/кг;

, Па.
;

.
                       Цикл Отто и цикл Дизеля (точка 4^/).

Так как отвод теплоты от рабочего тела (процесс 4^/-1) происходит при постоянном объеме, то ;

, Па;

, К.
;
 .
                       Цикл газотурбинной установки (точка 4^//).

Так как отвод теплоты от рабочего тела (процесс 4^//-1) происходит при постоянном давлении, то ;

, м³/кг;

, К.
;
.
2. Расчет основных термодинамических характеристик двигателей внутреннего сгорания

2.1. Цикл Карно:

– удельное количество теплоты, подведенной при постоянной температуре (процесс 2-3)

 Дж/кг;

;
– удельное количество теплоты, отведенной при постоянной температуре (процесс 4-1)

 Дж/кг;

;

– термический коэффициент полезного действия

, проверка: ;
, проверка: ;
– удельная работа цикла

 Дж/кг.


2.2. Цикл Отто:

– удельное количество теплоты, подведенной при постоянном объеме (процесс 2^/-3)

 Дж/кг;
;

– удельное количество теплоты, отведенной при постоянном объеме (процесс 4^/-1)

 Дж/кг;
;
– степень сжатия



;
– степень предварительного расширения




– степень повышения давления




– термический коэффициент полезного действия

, проверка: ;
, проверка: ;
– удельная работа цикла

 Дж/кг.
.

2.3. Цикл Дизеля:

– удельное количество теплоты, подведенной при постоянном давлении (процесс 2^//-3)

 Дж/кг,

где  - средняя удельная теплоемкость рабочего тела при постоянном давлении, Дж/(кг·К);
,

;
– удельное количество теплоты, отведенной при постоянном объеме (процесс 4^/-1)

 Дж/кг;
;
– степень сжатия




– степень предварительного расширения




– степень повышения давления




– термический коэффициент полезного действия

, проверка: ;
, проверка: ;

– удельная работа цикла

 Дж/кг.
.
2.4. Цикл газотурбинной установки:

– удельное количество теплоты, подведенной при постоянном давлении (процесс 2^//-3)

 Дж/кг;

;
– удельное количество теплоты, отведенной при постоянном давлении (процесс 4^//-1)

 Дж/кг;
;
– степень сжатия



– степень предварительного расширения


;
– степень повышения давления рабочего тела в компрессоре




– термический коэффициент полезного действия

, проверка: ;
, проверка: ;
– удельная работа цикла

 Дж/кг.

.
ЗАДАНИЕ 2

Для компрессора, сжимающего воздух перед камерой сгорания в газотурбинной установке (рис. 12), определить теоретическую работу, затрачиваемую на сжатие 1 кг воздуха и конечную температуру газа. Компрессор считать идеальным. Расчет произвести для политропного и адиабатного сжатия в одноступенчатом, трехступенчатом, пятиступенчатом и семиступенчатом компрессорах.

Завершив расчетную часть, необходимо заполнить таблицу с основными результатами, построить в масштабе индикаторные диаграммы рабочих процессов для одно- и трехступенчатого компрессоров в координатах pV (рис. 22). Начертить графики зависимости конечной температуры газа T_к и работы сжатия a от числа ступеней компрессора x. Произвести анализ полученных результатов и сделать письменный вывод о том, какой из компрессоров целесообразно использовать в данном случае и почему.

Исходные данные для расчета приведены в табл. 2 и соответствуют заданию 1.

Таблица 2

Исходные данные к заданию 2

Последовательность расчета

1. Удельный объем рабочего тела в начальном состоянии

, м³/кг.

2.  Одноступенчатый компрессор (x=1).

2.1. Работа, затрачиваемая на сжатие 1 кг воздуха:

- политропное сжатие

 Дж/кг;

;
2.2. Конечная температура газа:

- политропное сжатие

, К;
;
3. Трехступенчатый компрессор (x=3).

3.1. Степень увеличения давления воздуха в каждой ступени компрессора



3.2. Работа, затрачиваемая на сжатие 1 кг воздуха:

- политропное сжатие

 Дж/кг;
;
3.3. Конечная температура газа:

- политропное сжатие

, К;
;
ЗАДАНИЕ 3

В сопле Лаваля, установленном в газовой турбине, происходит адиабатное расширение продуктов сгорания топлива от давления p₁ и температуры t₁ до давления p₂. Определить геометрические размеры сопла, а также скорость и температуру газа на выходе. Входной скоростью продуктов сгорания и трением в канале сопла пренебречь.

По полученным размерам начертить эскиз сопла Лаваля в масштабе.

Исходные данные для расчета приведены в табл. 3 и соответствуют заданиям 1 и 2.
Таблица 3

Исходные данные к заданию 3

Последовательность расчета

1. Критическое отношение давлений

.

2. Удельный объем газа во входном сечении сопла

, м³/кг.
.

3. По условию задачи соотношение давлений  меньше критического, поэтому скорость газа в минимальном сечении сопла будет равна местной скорости звука:

, м/с.
.
4. Учитывая, что в минимальном сечении сопла Лаваля устанавливается критическое соотношение давлений , удельный объем газа в минимальном сечении сопла составит

, м³/кг.
.

5. Площадь и диаметр минимального сечения сопла

, м²;
, м.
;
.
6. Скорость газа в устье сопла

, м/с.
.
7. Удельный объем газа в устье сопла

, м³/кг.
.
8. Площадь и диаметр выходного сечения сопла

, м²;
;
, м.
 м.
9. Длина расширяющейся части сопла

, м.
м.

10. Длина суживающейся части принимается равной диаметру минимального сечения сопла , а диаметр можно принять равным диаметру выходного сечения .

10. Длина суживающейся части принимаю равной диаметру минимального сечения сопла  = 16,75 * 10^-3, а диаметр можно принять равным диаметру выходного сечения  = 36,61 * 10^-3.

11. Температура газа на выходе из сопла

, К.
.