Краткие теоретические сведения.

«ТРАНСПОРТНАЯ ЭНЕРГЕТИКА»

 

 

вариант № ХХ

 

Исполнитель:

студент группы ХХХХХХ ХХХХХХХХ

 

 

Проверил:

доцент кафедры АТ,

канд. техн. наук ХХХХХХХХ

 

Екатеринбург 2013

 

 

 

 

Задания и методические указания

к выполнению контрольных работ по дисциплине
«Транспортная энергетика»

 

Подписано в печать Формат 60х84/16. Бумага для множ. аппаратов.

Печать плоская. Усл.печ.л. Уч.-изд.л. Тираж экз. Заказ

ФГАОУ ВПО «Российский государственный профессионально-педагогический университет». Екатеринбург, ул. Машиностроителей, 11.

Ризограф ФГАОУ ВПО РГППУ. Екатеринбург, ул. Машиностроителей, 11.

ЗАДАНИЯ И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ по дисциплине

«ТРАНСПОРТНАЯ ЭНЕРГЕТИКА»

 

для студентов всех форм обучения

направления подготовки 051000.62 Профессиональное обучение (по отраслям)

профиля подготовки «Транспорт»

профилизации «Сервис и эксплуатация автомобильного транспорта»

 

Екатеринбург 2013

 

Задания и методические указания к выполнению практических работ по
дисциплине «Транспортная энергетика». Екатеринбург, ФГАОУ ВПО
«Российский государственный профессионально-педагогический университет», 2012. 51с.

 

СоставительАвторы:	канд.техн.наук, доцент каф. АТ	С.С. Скачкова

 

Одобрены на заседании кафедры автомобилей. Протокол от.01.2013 г. №.

 

Зав. каф. АТЗаведующий кафедрой автомобилей

В.П. Лялин

 

Рекомендованы к печати методической комиссией Машиностроительного института РГППУ. Протокол от 13.02.2013 г. № 6

 

 

Председатель методической комиссии МаИ		А.В. Песков

 

 

© ФГАОУ ВПО «Российский

государственный профессионально-педагогический университет», 2013

© Скачкова С.С., 2013

 

С О Д Е Р Ж А Н И Е

 

 

ВВЕДЕНИЕ 4

 

1. Занятие № 1: Анализ основных термо-

Динамических процессов и термодинамических

Циклов ДВС 4

1.1. Краткие теоретические сведения 4

Основные понятия и определения 4

Термодинамические процессы с участием идеальных газов 7

1.1.3. Термодинамические циклы 9

1.2. Примеры и задачи 16

1.2.1. Анализ термодинамических процессов 16

1.2.2. Метод термодинамических циклов 21

1.3. Контрольные вопросы 32

 

2. ЗАНЯТИЕ № 2: РАСЧЕТ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ 33

2.1. Краткие теоретические сведения 33

2.1.1. Основные виды теплообмена: теплопроводность,

Конвективный теплообмен, теплообмен излучением 33

2.1.2. Основные законы и расчетные уравнения теплопередачи 37

2.2. Примеры и задачи 38

2.2.1. Основные виды теплообмена 38

2.2.2. Расчеты процессов теплопередачи 42

2.3. Контрольные вопросы 43

3. ЗАНЯТИЕ №3: Расчет процессов горения топлив

в ДВС 44

3.1. Краткие теоретические сведения 44

3.2. Примеры и задачи 48

3.3. Контрольные вопросы 49

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА 50

 

 

ВВЕДЕНИЕ

В двигателях внутреннего сгорания происходят сложные физико-химические процессы, обусловленные превращением тепловой энергии в механическую. Особенности указанного вида превращения энергии изучаются методами термодинамики. Практическое освоение методов термодинамики позволяет глубже понять закономерности процессов, сопровождающих работу конкретных двигателей, выяснить, основные предельные технические характеристики и сопоставить их с реально наблюдаемыми.

В предлагаемых методических указаниях в первых разделах кратко приведены основные теоретические положения термодинамического метода анализа частных тепловых процессов, а также основы метода термодинамических циклов. Рассмотрены количественные характеристики циклов Карно, Отто, Дизеля и Тринклера, составляющих основу работы современных двигателей внутреннего сгорания.

Приводимые далее варианты заданий используются для практической работы над дисциплиной. Варианты контрольных заданий (задание 1 и задание 2) выбираются студентом согласно номерам последней и предпоследней цифр номера зачетной книжки по таблицам 3.1 - 3.10. Условие заданий, конкретные исходные данные, результаты вычислений, выводы и ответы на вопросы оформляются в соответствии с принятыми в вузе нормами.

Занятие № 1: Анализ основных термодинамических процессов и термодинамических циклов ДВС

 

Цель и задачи занятия - формирование у студентов знаний и умений применения теоретических основ термодинамики для практического проведения расчетов.

 

Количество часов, отводимых на занятие – 8 часов.

Краткие теоретические сведения

 

Основные понятия и определения

 

Термодинамическая система - тело или совокупность тел, полностью характеризующихся некоторым набором значений макроскопических параметров.

Термодинамические параметры - физические величины, характеризующие макроскопическое состояние тел. К ним относятся температура Т, давление р, объем V.

Температура (t, ⁰С; Т, К) - термодинамический параметр характеризующий степень нагретости тел.

Объем (V, м³), удельный объем ( v, м³/кг), молярный объем (v ^мол, м³/моль) - соответственно, объем всего тела, объем, приходящийся на единицу массы или на один моль вещества.

Давление (р, Н/м², Па) - термодинамический параметр, характеризующий суммарное импульсное воздействие частиц тела на ограничивающую его поверхность.

Равновесное состояние системы - это, как правило, установившееся состояние системы, которое характеризуется определенным набором численных значений термодинамических параметров. Равновесное состояние системы характеризуется уравнением состояния j (р, Т, V) = 0.

Уравнение состояния системы - функциональная связь между термодинамическими параметрами системы, находящейся в равновесии:
р = j(Т, V); Т = f (р, V) или V = f(Т, р).

Идеальный газ - газ, молекулы которого не обладают взаимным притяжением и взаимодействуют между собой соударяясь как абсолютно упругие тела. Реальные газы при сравнительно небольших избыточных давлениях (до 10¸10⁵ Па) разрежены и близки по свойствам к идеальным.

Уравнение состояния идеальных газов. В равновесных состояниях термодинамические параметры идеального газа взаимосвязаны уравнением, известным как уравнение Менделеева-Клапейрона (объединенный газовый закон):

 

, (1.1)

где n - количество киломолей газа,

М - масса газа (кг),

μ - молярная масса газа (кг/кмоль),

R - универсальная газовая постоянная, R = 8314 Дж/(кмоль·К).

Внутренняя энергия системы (U, Дж) - совокупность всех видов энергии в веществах системы, которая является функцией состояния системы. Внутренняя энергия идеального газа зависит только лишь от температуры и обусловлена его кинетической энергией, которая для одного моля равна:

 

U = (3/2)RТ для одноатомных газов (1.2)

 

U = (5/2)RТ для двухатомных газов (1.3)

 

Равновесный термодинамический процесс - процесс воздействия на систему, при котором изменение состояний системы проходит через равновесные состояния, в которых термодинамические параметры взаимосвязаны уравнением состояния.

Теплота процесса (Q, Дж) - количество энергии, переданной в процессе в микроскопической форме без заметных механических перемещений тел.

Работа процесса (L, Дж) - количество энергии, переданной в процессе в макроскопической форме при заметных механических перемещениях тел.

Первый закон термодинамики - закон сохранения энергии в процессах с участием теплоты. Теплота, подведенная к системе, расходуется на изменение ее внутренней энергии и совершение работы:

Q = U + L (в интегральной форме), (1.4)

d Q = dU + d L (в дифференциальной форме) (1.5)

 

Теплота и работа процесса зависят от пути его проведения и не являются функциями состояния системы.