6
P09-035 Equations Thermodynamics - An Engineering Approach (5th Ed) - Cengel, Boles - Mcgraw-Hill (2006) - pg. 540 Ciclul Otto ideal Un ciclu Otto ideal are un raport de comprimare de 8. La inceputul procesului de comprimare aerul are 95 kPa si 27 C, iar in timpul procesului de primire de caldura la v=ct. primeste o cantiate de caldura de 750 kJ/kg. Daca se considera variatia caldurii specifice cu temperatura, sa se calculeze: (a) presiunea si temperatura la sfarsitul procesului la v=ct. (b) lucrul mecanic net (c) randamentul termic (d) presiunea medie efectiva in ciclu Sa se traseze ciclul in diagramele T-s si p-V, si sa se studieze influenta raportului de comprimare asupra lu- crului mecanic net si a randamentului termic $UnitSystem K kPa Marimi de intrare: T 1 = 300 [K] ; (1) P 1 = 95 [kPa] ; (2) q 23 = 750 [kJ/kg] ; (3) r comp = 8; (4) Rezolvare: Process 1-2 is isentropic compression s 1 =s(air, T = T 1 , P = P 1 ); (5) s 2 = s 1 ; (6) T 2 =T(air, s = s 2 , P = P 2 ); (7) P 2 · v 2 T 2 = P 1 · v 1 T 1 ; (8) P 1 · v 1 =0.287 [kJ/kg · K] · T 1 ; (9) 1

Equations - University of GalațiCiclul Otto ideal Un ciclu Otto ideal are un raport de comprimare de 8. La inceputul procesului de comprimare aerul are 95 kPa si 27 C, iar in timpul

  • Upload
    others

  • View
    0

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Equations - University of GalațiCiclul Otto ideal Un ciclu Otto ideal are un raport de comprimare de 8. La inceputul procesului de comprimare aerul are 95 kPa si 27 C, iar in timpul

P09-035

Equations

Thermodynamics - An Engineering Approach (5th Ed) - Cengel, Boles - Mcgraw-Hill (2006) - pg. 540

Ciclul Otto ideal

Un ciclu Otto ideal are un raport de comprimare de 8. La inceputul procesului de comprimare aerul are 95 kPasi 27◦C, iar in timpul procesului de primire de caldura la v=ct. primeste o cantiate de caldura de 750 kJ/kg. Dacase considera variatia caldurii specifice cu temperatura, sa se calculeze:(a) presiunea si temperatura la sfarsitul procesului la v=ct.(b) lucrul mecanic net(c) randamentul termic(d) presiunea medie efectiva in ciclu

Sa se traseze ciclul in diagramele T-s si p-V, si sa se studieze influenta raportului de comprimare asupra lu-crului mecanic net si a randamentului termic

$UnitSystem K kPa

Marimi de intrare:

T1 = 300 [K] ; (1)

P1 = 95 [kPa] ; (2)

q23 = 750 [kJ/kg] ; (3)

rcomp = 8; (4)

Rezolvare:

Process 1-2 is isentropic compression

s1 = s (air, T = T1, P = P1) ; (5)

s2 = s1; (6)

T2 = T (air, s = s2, P = P2) ; (7)

P2 ·v2T2

= P1 ·v1T1

; (8)

P1 · v1 = 0.287 [kJ/kg ·K] · T1; (9)

1

Page 2: Equations - University of GalațiCiclul Otto ideal Un ciclu Otto ideal are un raport de comprimare de 8. La inceputul procesului de comprimare aerul are 95 kPa si 27 C, iar in timpul

V2 =V1rcomp

; (10)

Conservation of energy for process 1 to 2

q12 − w12 = ∆u12; (11)

q12 = 0 isentropic process (12)

∆u12 = u (air, T = T2) − u (air, T = T1) ; (13)

Process 2-3 is constant volume heat addition

v3 = v2; (14)

s3 = s (air, T = T3, P = P3) ; (15)

P3 · v3 = 0.287 [kJ/kg ·K] · T3; (16)

Conservation of energy for process 2 to 3

q23 − w23 = ∆u23; (17)

w23 = 0 constant volume process (18)

∆u23 = u (air, T = T3) − u (air, T = T2) ; (19)

Process 3-4 is isentropic expansion

s4 = s3; (20)

s4 = s (air, T = T4, P = P4) ; (21)

P4 · v4 = 0.287 [kJ/kg ·K] · T4; (22)

Conservation of energy for process 3 to 4

q34 − w34 = ∆u34; (23)

q34 = 0 isentropic process (24)

∆u34 = u (air, T = T4) − u (air, T = T3) ; (25)

Process 4-1 is constant volume heat rejection

V4 = V1; (26)

Conservation of energy for process 4 to 1

q41 − w41 = ∆u41; (27)

2

Page 3: Equations - University of GalațiCiclul Otto ideal Un ciclu Otto ideal are un raport de comprimare de 8. La inceputul procesului de comprimare aerul are 95 kPa si 27 C, iar in timpul

w41 = 0; constant volume process (28)

∆u41 = u (air, T = T1) − u (air, T = T4) ; (29)

qin,total = q23; qout,total = −q41; (30)

wnet = w12 + w23 + w34 + w41; (31)

ηth = wnet/qin,total · 100; Thermal efficiency, in percent (32)

The mean effective pressure is:

MEP =wnet

V1 − V2; [kPa] (33)

Data$ = Date$; (34)

Solution

Data$ = ‘2014-02-04’ ∆u12 = 277.4 [kJ/kg] ∆u23 = 750 [kJ/kg] ∆u34 = −670.2 [kJ/kg]

∆u41 = −357.3 [kJ/kg] ηth = 52.36 MEP = 495.2 [kPa] q12 = 0 [kJ/kg]

q23 = 750 [kJ/kg] q34 = 0 [kJ/kg] q41 = −357.3 [kJ/kg] qin,total = 750 [kJ/kg]qout,total = 357.3 [kJ/kg] rcomp = 8 w12 = −277.4 [kJ/kg] w23 = 0 [kJ/kg]

w34 = 670.2 [kJ/kg] w41 = 0 [kJ/kg] wnet = 392.7 [kJ/kg]

Arrays

Row Pi Ti si vi[kPa] [K] [kJ/kg-K] [m3/kg]

1 95 300 5.72 0.90632 1706 673.4 5.72 0.11333 3899 1539 6.427 0.11334 245.1 774 6.427 0.9063

3

Page 4: Equations - University of GalațiCiclul Otto ideal Un ciclu Otto ideal are un raport de comprimare de 8. La inceputul procesului de comprimare aerul are 95 kPa si 27 C, iar in timpul

P-v: Air

T-s: Air

4

Page 5: Equations - University of GalațiCiclul Otto ideal Un ciclu Otto ideal are un raport de comprimare de 8. La inceputul procesului de comprimare aerul are 95 kPa si 27 C, iar in timpul

Net Cycle Work vs Compression Ratio

MEP vs Compression Ratio

5

Page 6: Equations - University of GalațiCiclul Otto ideal Un ciclu Otto ideal are un raport de comprimare de 8. La inceputul procesului de comprimare aerul are 95 kPa si 27 C, iar in timpul

Cycle Thermal Efficiency vs Compression Ratio

6