有效平均压力pme为:
3-28某一柴油机的理论工作循环相关参数如下:压缩开始时的气缸压力为0.1 MPa,温度为296K;最大允许的气缸压力为9.5 MPa;在燃烧期加入的总热量为2120 kJ/kg;压缩比为17;工质的摩尔质量为28.97 kg/kmol;等熵指数为1.4。 (1)确定该理论循环的类型;
(2)在p-V图和T-S图上画出该理论循环过程;
(3)计算该理论循环允许达到的峰值温度和热效率。 解:(1)
若按等容循环运行则等熵压缩终点的压力pc和温度Tc为:
等容加热后的pz’和温度Tz’为:
很明显最高压力将超过容许压力,所以不能按等容循环运行,而按照等等压循环运行,则最高压力小于容许压力,欲使发动机经济性最优,则应按混合循环运行。 (2)
混合循环的p-V图和T-S图如教材图3-5所示。 (3)
若按混合循环运行,在保证安全的前提下,经济型达到最优,则pz’应为9.5MPa,此时对应的Tz’为:
工质温度从Tc定容上升到Tz’需吸收的热量Q1为:
定压过程后工质的温度Tz为:
绝热膨胀后的温度Tb为:
3-29计算题3-28中理论工作循环的火用损失。若该循环采用下列放热方式时,其火用损失又是多少?
(1)膨胀到大气压力,再进行等压放热; (2)膨胀到大气温度,再进行等温放热。 在p-V图和T-S图上指出不同损失的区域,并分别计算膨胀到大气压力和膨胀到大气温度时的热效率。
解:参考教材图3-8,则题3-28中理论工作循环的火用损失为“Ⅰ面积+Ⅱ面积”之和,理论工作循环(1)的火用损失为“Ⅱ面积”,理论工作循环(2)的火用损失为0。图中:
Ⅰ面积+Ⅱ面积+Ⅲ面积
17
Ⅲ面积
所以,题3-28中理论循环的火用损失I3-28为:
(1) 膨胀到大气压力,再b’-a 定压放热:
所以, Ⅱ面积+
故,理论工作循环(1)的火用损失I(1)为:
热效率为:
(2) 膨胀到大气温度,再b’’-a 定温放热:
由图可知,理论工作循环(3)的火用损失I(2)为:
热效率为:
Ⅲ面积
3-30一台排量为3.3 L的直列6缸柴油机按混合理论循环工作,其燃料为轻柴油,空燃比20,有一半的燃料在等容阶段燃烧,另一半的燃料在等压阶段燃烧,且燃烧效率为100%。该柴油机的压缩比为14,且压缩始点的温度为60℃,压力为101 kPa。计算: (1)循环中各状态点的温度; (2)循环中各状态点的压力; (3)预膨胀比; (4)压力升高比; (5)指示热效率;
(6)燃烧过程中加入的热量; (7)净指示功。 解:
1-2定熵过程
2-3 定容过程
压力升高比 3-4定压过程
18
预膨胀比 4-5定熵过程
(6)
所以,燃烧过程加入的热量
(7)
第四章
4-1什么是发动机的换气过程?合理组织换气过程的目的是什么?为什么说发动机的充量系数是研究换气过程的核心问题?
解:发动机排出废气和充入新鲜空气或可燃混合气的全过程叫换气过程。
合理组织换气过程的目的包括: