Индикаторная мощность двигателя

В соответствии с зависимостью 5.6 для четырёхтактного двигателя получим значение его индикаторной мощности

Ni = i*Wрез*(N/60/2)/1000 = 4*1818.9*(2000/120)/1000Вт

Ni = 121.3 кВт

7.6. Расчёт тепловой энергии, которой рабочее тело обменивается с окружающей средой

7.6.1. Мольные теплоёмкости воздуха и обмен тепловой энергией между рабочим телом и окружающей средой в процессе политропного сжатия a-c

По аппроксимирующей зависимости 4.23 определим среднюю мольную теплоёмкость воздуха при постоянном объёме для двух диапазонов температур: 0°С –Ta и 0°С – Tc, (Ta и Tc – начальная и конечная температуры рабочего тела в процессе сжатия).

MCv_(Ta) = 20.0262 + 0.0020291*Ta = 20.0262 + 0.0020291*310,

MCv_(Ta) = 20.6552 Дж/(моль*К)

и

MCv_(Tс) = 20.0262 + 0.0020291*Tс = 20.0262 + 0.0020291*760.75

MCv_(Tc) = 21.5698 Дж/(моль*К).

Определим среднюю мольную теплоёмкость при постоянном объёме в процессе сжатия рабочего тела

MCvm_{(Ta - Tc)} = (MCv_(Tc)* T_c -MCv_(Ta)* T_a)/(T_c - T_a)

MCvm_{(Ta - Tc)} =(21.5698*760.75 -20.6552*310)/(760.75 – 310),

MCvm_{(Ta - Tc)} = 22.1988 Дж/(моль*К)

По полученному значению средней мольной теплоёмкости при постоянном объёме определяем средний показатель адиабаты в процессе сжатия

k₁ = 1 + R/MCvm_{(Ta - Tc)} = 1+8.314/22.366,

k₁ = 1.37452,

Определяем среднюю мольную теплоёмкость в политропном сжатии

MCпm_{(Ta - Tc)} = MCvm*(n1-k₁)/(n1-1) = 22.1988*(1.35 – 1.37452)/0.35,

MCпm_{(Ta - Tc)} = -1.5552Дж/(моль*К)

Теперь, с учётом количества рабочего тела, участвующего в цикле, можно определить тепловую энергию, которой рабочее тело обменивается с окружающей средой в политропном сжатии

Qa-c = N _мол *MCпm_{(Ta - Tc)}*(Tс – T_а) = 0.094516 *(-1.5552)*(760.75 – 310),

Qa-c = -66.3Дж

Тепловая энергия, которой обмениваются рабочее тело и окружающая среда, отрицательна. Напомним, что этот знак соответствует условию n1 < k₁. Таким образом, в термодинамическом процессе политропного сжатия тепловая энергия отводится от рабочего тела в окружающую среду. В реальных условиях такое возможно вследствие того, что в процессе сжатия стенки цилиндра имеют более низкую температуру, чем рабочее тело.

7.6.2. Мольные теплоёмкости воздуха и количество тепловой энергии, подведенной к рабочему телу из окружающей среды в изохорном термодинамическом процессе c-y

При окислении топлива выделяется энергия в тепловой форме. Часть топлива окисляется (сгорает) в изохорном процессе c – y.

Подведенное к топливу тепло в этом процессе определим из определения теплоёмкости вещества (уравнение 4.7), уравнения 4.20 и используя аппроксимирующую зависимость для средней мольной изохорной теплоёмкости рабочего тела в диапазонах температур от 0°С до Tc и от 0° до Ty. Заметим, что средняя мольная изохорная теплоёмкость рабочего тела в диапазоне температур 0° - Tc была определена в предыдущем разделе.

MCv_(Ty) = 20.0262 + 0.0020291*Ty = 20.0262 + 0.0020291*1217.2,

MCv_(Ty) = 22.496 Дж/(моль*К)

MCv_(Tc) = 21.5698Дж/(моль*К).

Тогда, подведенная к рабочему телу теплота из окружающей среды равна

Qc-y = Nмол*(MCv_(Ty)* T_y - MCv_(Tc)* T_c)

Qc-y = 0.094516*(22.4960*1217.2 – 21.5698*760.75),

Qc-y = 1037.1Дж

7.6.3. Мольные теплоёмкости воздуха и количество тепловой энергии, подведенной к рабочему телу из окружающей среды в изобарном термодинамическом процессе y z

Часть топлива, не сгоревшая ранее в изохорном процессе, окисляется в изобарном термодинамическом процессе y-z.

Как и в предыдущем случае, подведенная к рабочему телу теплота в этом процессе рассчитаем из определения теплоёмкости вещества. Определим среднюю мольную изобарную теплоёмкость рабочего тела в диапазонах температур от 0°С до Ty и от 0° до Tz..

MCp_(Ty) = 28.340 + 0.0020291*Ty = 28.340 + 0.0020291*1217.2,

MCp_(Ty) = 30.8098Дж/(моль*К).

MCp_(Tz) = 28.340 + 0.0020291*Tz = 28.340 + 0.0020291*1728.4,

MCp_(Ty) = 31.8471Дж/(моль*К).

Qy-z = Nмол*(MCp_(Tz)* T_z - MCp_(Ty)* T_y)

Qy-z = 0.094516*(31.8471*1728.4 – 30.8098*1217.2),

Qy-z = 1658.1Дж

7.6.4. Средние мольные теплоёмкости воздуха и обмен тепловой энергией между рабочим телом и окружающей средой в процессе