Розділ 1. Теорія та методика розв'язання задачі

ІНДИВІДУАЛЬНЕ ЗАВДАННЯ

 

1. Двигун ПЛМ-40 (лодочний)

2. Номінальна потужність …………………………..……………..29,4 кВт

3. Номінальна частота обертання колінчастого валу……………..5800 об/хв

4. Вид палива ………………………………………………………. бензин

5. Число і розташування циліндрів ……………………………….. 2, рядне

6. Надув Р_{к =} Р_o ……………………………………………………...0,101 МПа

7. Ступінь стиснення e ……………………………………………...9,2

8. Коефіцієнт надлишку повітря a………………………………..0,87

9. Відношення ………………………………………0,82 (короткоходний)

10. Коефіцієнт тактності …………………………………………….1

11. Показник процесу згоряння m₁ …………………………………3,5

12. Довжина шатуна L_ш……………………………………………….125 мм

13. Досліджуваний фактор Z……………………... середня температура стінок

 

 

РОЗДІЛ 1. ТЕОРІЯ ТА МЕТОДИКА РОЗВ'ЯЗАННЯ ЗАДАЧІ

Основним розрахунком у даному курсовому проекті є тепловий розрахунок двигуна внутрішнього згоряння у зв’язку з тим, що на процес перетворення теплової енергії в механічну впливає велика кількість факторів.

При виборі методу розв'язання задачі виходять з умов забезпечення двох основних вимог: точності рішення і складності. Ці вимоги суперечливі, так як прагнення підвищити точність розрахунків призводить до збільшення числа врахованих чинників чи явищ, що неминуче збільшує складність вирішення. На практиці метод вирішення задачі вибирають, враховуючи конкретно поставлену мету, тому що розрахунки бувають оціночні, перевірочні, дослідницькі, навчальні і т.п.

Всі існуючі моделі теплового розрахунку умовно поділені на рівні.
При термодинамічному дослідженні застосована модель нульового рівня. Вона є наближеною, оскільки не враховує такі важливі процеси, як масообмін і теплообмін і багато інших, але дозволяє чітко встановити роль важливих геометричних і термодинамічних показників (ступеня стиснення, ступеня підвищення тиску, ступеня попереднього розширення) при оцінці енергетичної ефективності та економічності циклів ДВС.

Моделлю першого рівня названий метод Гриневецького-Мазінга. Його основу раніше становить термодинаміка, але розрахунок багатьох процесів виконується уточнення з урахуванням статистичних експериментальних даних,отриманих на двигунах різних типів.
Модель теплового розрахунку другого рівня розроблена на основі диференціальних балансових рівнянь (розглядається баланс маси і баланс енергії), до яких додані кінематичні рівняння, а також рівняння стану робочого тіла і його складу.

Моделлю третього і наступного рівнів є теоретична база для наукових досліджень з урахуванням багатьох специфічних умов і явищ, що мають місце в робочій полості ДВЗ (наприклад, неоднорідності робочого тіла в камері, нестаціонарного характеру перебігу газу через органи газорозподілу або елементи проточної частини турбіни в КДВС, локального і нестаціонарного характеру теплообміну, дисоціації продуктів згоряння при високих температурах і т.д.).

У цьому курсовому проекті використана фізико-математична модель другого рівня.

Фізико-математична модель другого рівня має дві модифікації. Перша з них складена з урахуванням зміни складу робочого тіла в циліндрі. У другій модифікації вплив зміни складу враховано наближено; у процесах впуску і стиснення робочим тілом вважається повітря, у процесах розширення і випуску - продукти згоряння. Застосування моделі другий модифікації істотно спрощує обчислювальні процедури і мало впливає на точність розрахунку. Тому далі описана ФММ другого рівня другої модифікації.

Крім того в даній моделі розрахунок виконують для основних процесів (стиснення, згоряння, розширення) при зміні кута повороту кривошипа в межах j = 180... 540° для чотиритактного двигуна. Вплив процесів при впуску і випуску враховано сумарно за статистичними даними.

Розглянута ФММ включає в себе чотири основних диференціальних рівняння:
- перше кінематичне рівняння або рівняння зміни об’єму робочої полості;

- рівняння балансу маси;

- рівняння енергетичного балансу;

- рівняння стану робочого тіла

і ряд інших додаткових рівнянь в диференціальної або кінцевій формі. Ці додаткові рівняння необхідні для визначення величин, що входять у вигляді окремих членів або множників в основні рівняння.