Розділ 2. Тепловий розрахунок двигуна
Лекции.Орг

Поиск:


Розділ 2. Тепловий розрахунок двигуна




Розрахунок ведемо в порядку здійснення процесів робочого циклу: впуск, стискування, згоряння, розширення та випуск відпрацьованих газів (ВГ).

Процес впуску

У двигунах без наддуву Параметри заряду перед впускними органами двигуна – тиск Рк і температура Тк на впуску: Рк = Ро = _______ МПа; та Тк = То = _______ °К.
У двигунах з наддувом Ступінь підвищення тиску у компресорі приймаємо λк = ________. Показник політропи стиску компресора приймаємо nк = ________. Параметри заряду перед впускними органами двигуна – тиск Рк і температура Тк на впуску: Рк = λк∙Р0 = ___________________ = _______ МПа;   Тк = Т0∙λк(nк-1)/nк = ______________________ =_______ °К.

 

Густина повітря на впускуρк:

 

, = ______________ = ________кг/м3

де Rв = 287 Дж/(кг∙град) – питома газова стала повітря.

Параметри відпрацьованих газів

Приймаємо: тиск ВГ Рr :

Рr = ________ МПа,

температуру ВГ Тr:

Тr = _______ ˚К.

Тиск в кінці впуску Ра:

Ра = Рк – ∆Ра = ______________ = _______ МПа,

 

де ∆Ра = ______ МПа – втрати тиску на впуску.

Приймаємо підігрів заряду на впуску ∆Т:

 

∆Т = _________˚К.

 

Розраховуємо коефіцієнт залишкових газів γr,

 

= ----------------------- = ___________.

де εступінь стиску двигуна згідно з вихідними даними.

Визначаємо температуру в кінці впуску Та

 

= ------------------------- = ________ ˚К.

 

Обчислюємо коефіцієнт наповнення ηv

 

= ---------------------------- = _________.

 

Процес стиску

Показник політропи стиску визначаємо за формулою Петрова:

 

n1 = 1,41 – 100/n = _________________ = _______,

де nlпоказник політропи стиску;

nчастота обертання колінчастого валу двигуна у об/хв.

 

Тиск в кінці стискування Рс:

 

Рс = Ра·εn1 = __________ = ______ МПа.

Температура в кінці стискування Тс:

 

Тс = Та∙ε(n1-1) = _____________ = ________˚К.

 

Процес горіння

Теоретично необхідна кількість повітря Lо для згоряння одного кілограма палива з складом С, Н, О (згідно з прийнятими вихідними даними):

 

= ( ____/12 + _____/4 + ____/32)/0,21 = _______ кмоль/кг

де 0,21 – вміст кисню в повітрі по об'єму.

Фактично необхідна кількість повітря Lоддля згоряння одного кілограма палива:

Lод = α∙Lo = _________ = _______ кмоль/кг,

де αприйнятий коефіцієнт надлишку повітря.

 

Кількість паливно-повітряної суміші Мl, що одержують з 1кг палива:

 

М1 = α∙L0 + 1/ μт = _____________ = ________ кмоль/кг,

де μтмолекулярна маса палива, кг/кмоль.

Кількість М2продуктів згоряння:

при α > 1
= _________________ = ______ кмоль/кг.
при α < 1
= ___________________ = _____ кмоль/кг

 

Хімічний коефіцієнт молекулярної зміни β0:

 

β0 = М21 = ______/_______ = _______.

 

Дійсний коефіцієнт молекулярної зміни β:

 

β = (β0 + γr)/(1 + γr) = (____+____)/( 1 + ___) = ______.

 

Рівняння процесу згоряння має вигляд:

ВИБРАТИ!
для карбюраторних двигунів при α ≥ 1

 

для карбюраторних двигунів при α < 1
для дизелів

 

де μСvz і μСрzмольні теплоємності продуктів згоряння при постійному об'ємі і постійному тиску, відповідно, у кДж/(кмоль∙град)

μСvcмольна теплоємність суміші газів в кінці стиску, кДж/(кмоль∙град);

λ = Рzcступінь підвищення тиску в процесі згоряння; Для дизеля! приймаємо λ =__________;

Тz і Pzтемпература (˚К) і тиск (МПа) в кінці згоряння;

Qннижча теплота згоряння палива у кДж/кг;

ζ – коефіцієнт використання тепла, приймаємо ______; (див. вст. 5)

∆Qнвтрати частини теплоти через хімічну неповноту згоряння при α < 1.

 

Мольна теплоємність суміші газів у кінці стискування:

μС= 20,16 + 1,74·10-3·Тс = _______________ кДж/(кмоль·град)

 

Мольна теплоємність продуктів згоряння:

ВИБРАТИ!
для карбюраторних двигунів
μСvz = (18,4 + 2,6·α) + (15,5 + 1З,8·α)·10-4·Тz = ___А___+___В___10-4·Тz
для дизелів
μСpz = 8,314 + (20,2 + 0,92/α) + (15,5 + 1З,8/α)·10-4·Тz = = ___А___+___В___10-4·Тz

 

Після підстановки даних і вирішення рівняння згоряння відносно Тzодержуємо температуру в кінці згоряння:

 

Тz = ___________ ˚К.

 

Для карбюраторних двигунів  
Тиск у кінці згоряння Рz: Рz = Pc·β·Тz с = __________________ = ____ МПа. Дійсне значення тиску в кінці згоряння : = 0,85·Рz = ____ МПа. Ступінь підвищення тиску λ: λ = Рz/Pс = ____________.  

 

Процес розширення

 

Для дизелів  
Ступінь попереднього розширення ρ: ρ = Vρ/Vс = (β·Тz)/(λ·Тс) = (_______)/(______) = _____. (для карбюраторного двигуна ступінь попереднього розширення ρ = 1) Ступінь остаточного розширення δ: δ = ε/ρ = ____/____ = _______. (ступінь остаточного розширення для карбюраторного двигуна δ = ε/ρ = ε)

Показник політропи розширення n2

n2 = 1,22 + 130/n = ____________ = ________.

 

 

дизельний карбюраторний
Тиск в кінці розширення, МПа - Рb :
Pb = Pzn2 __________ = _________ МПа Pb = Pzn2 __________ = _________ МПа
Температура в кінці розширення, ˚К - Тb :
Tb = Tz(n2 -1) __________ = _________˚К Tb = Tz(n2 -1) __________ = _________˚К

Процес випуску

Розраховуємо температуру ВГ:

 

= ------------------- = ______ ˚К

Проводимо порівняння розрахункової температури з прийнятою на початку розрахунку

 

∆ = |( – Тr)/ | = (____–_____)/_____ =

Будуємо індикаторну діаграму в координатах р-V (рис. 1).

По осі абсцис відкладаємо об'єм циліндра над поршнем, який може змінюватися у межах від Vс до Vа. За одиницю виміру вибираємо значення Vс = ____ мм.

Вибираємо масштаб тиску 0,04 МПа/мм і по осі ординат наносимо шкалу тиску у МПа.

Після побудови шкал наносимо характерні точки індикаторної діаграми.

Для дизеля:

r(Vсг), а(Vаа), с(Vсс), z'(Vcz), z(Vρz) і b(Vаb).

Для карбюраторного двигуна:

r(Vcг), а(Va,Pa), с(Vcc), z(Vc,Pz ), z'(Vc,Р'z) і b(Vab)

Для побудови політроп обчислюємо координати проміжних точок, які заносимо до таблиці 1:

Таблиця 1

Розрахунок проміжних точок політроп стиску і розширення

№№ пп Координата Vx точки по осі абсцис, мм Величина тиску, МПа
Стиск Розширення
     

Побудовані точки з'єднуємо тонкими лініями, зображаючи процеси впуску, випуску та згоряння. Після побудови політроп виконуємо скруглення індикаторної діаграми в характерних точках.

 

Рис. 2. Індикаторна діаграма в координатах Р-V

Площа між політропами стиску і розширення (заштрихована) пропорційна роботі, виконаній робочим тілом за один цикл. Відношення цієї роботи до робочого об’єму циліндра називають середнім індикаторним тиском.

 





Дата добавления: 2017-01-28; просмотров: 181 | Нарушение авторских прав | Изречения для студентов


Читайте также:

Рекомендуемый контект:


Поиск на сайте:



© 2015-2020 lektsii.org - Контакты - Последнее добавление

Ген: 0.01 с.