Расчет рабочих процессов двигателя

Анализ действительных коэффициентов молекулярного изменения рабочей смеси с учетом наличия в цилиндре остаточных газов. Расчет объема камеры сгорания, процесса наполнения, расширения, параметров сжатия рабочего тела, построение индикаторной диаграммы.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Размещено на

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

“БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТА”

Кафедра “Тепловозы и тепловые двигатели”

Контрольная работа

по дисциплине «Термодинамика и транспортные двигатели»

Разработал студент Сухопаров С.И.

Доцент Цихелашвили Е.В.

Гомель 2011

Содержание

1. Расчет объема камеры сгорания

2. Расчет процесса наполнения

• 3. Расчет параметров сжатия рабочего тела
• 4. Расчет процесса сгорания
• 5. Расчет процесса расширения
• 6. Расчет индикаторных показателей работы двигателя
• 7. Расчет эффективных показателей работы двигателя
• 8. Построение индикаторной диаграммы
• Список использованной источников

1. Расчет объема камеры сгорания

Объем камеры сгорания

V_c = V_h / ( - 1) ,

где - степень сжатия двигателя; = 18.

V_h - рабочий объем цилиндра; м³.

V_h=F_пS,

где F_п - площадь поршня; м²;

S - ход поршня; S = 0,092 м.

F_п = рD/4,

где D - диаметр поршня; D =0,092 м.

м²,

V_h = 0,0066·0,092 =0,00061 м³

,

2. Расчет процесса наполнения

Давление в цилиндре в конце процесса наполнения для четырехтактных ДВС без наддува можно ориентировочно принять:

Р_а = (0,85-0,9) Р_о, (МПа)

где Р_о - атмосферное давление воздуха, МПа.

Для стандартных атмосферных условий Р_о = 0,101 МПа.

Р_а = 0,9 0,101=0,0909 МПа

Температура заряда в конце процесса наполнения

где Т_о - температура воздушного заряда на входе в двигатель; Т_о = 293 К;

t - подогрев рабочего тела в цилиндре от стенок в конце наполнения; t = 20 С;

Т_r - температура выпускных газов, Т_r = 800 К;

_r - коэффициент остаточных газов, _r = 0,05.

Коэффициент наполнения цилиндра определяется по формуле

Объем цилиндра в точках "а" и "b" индикаторной диаграммы:

для 4-х тактных

V_а = V_в = V_c + V_h ,

V_а = V_в = 0,000036 + 0,00061=0,000646 м³ ;

3. Расчет параметров сжатия рабочего тела в цилиндре

Давление и температура в конце сжатия

где n₁ - показатель политропы сжатия, n₁ = 1,35

4. Расчет процесса сгорания

Количество воздуха, необходимое для сгорания 1 кг топлива, определяется по формуле

кмоль

где - элементарный состав соответственно углерода, водорода и кислорода в топливе по массе.

Средние значения для дизельного топлива

кмоль

Количество свежего заряда в цилиндре, кмоль, приходящаяся на 1 кг топлива:

Для дизельных двигателей количество свежего заряда в цилиндре определяется по формуле:

М₁ = L_о, кмоль.

где - коэффициент избытка воздуха, который можно принять :

= 1,3-1,7 - для дизельных двигателей.

М₁ = 1,5 0,5=0,75 кмоль

Общее количество продуктов сгорания на один кг топлива:

при > 1

кмоль

Химический коэффициент молекулярного изменения рабочего тела:

при > 1

Действительный коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси с учетом наличия в цилиндре остаточных газов

_,

Максимальная температура газов в процессе сгорания определяется из уравнения сгорания.

Уравнение сгорания для дизелей имеет вид

где - коэффициент использования теплоты, для дизелей = 0,75;

Н_u - низшая теплота сгорания топлива, Н_u = 42500 кДж/кг,

mc_vc - средняя молярная теплоемкость свежего заряда;

mc_vc = 20,16 + 1,74 10^-3 Т_с;

mc_vc = 20,16 + 1,74 10^-3 924,58=21,77;

mc_v^” - средняя молярная теплоемкость продуктов сгорания.

Для дизелей

mc_v^” =

Для дизельных двигателей по заданному значению Р_z определяется степень повышения давления в цилиндре

_z = P_z / P_c.

Подставляя полученные значения величин в уравнения сгорания, получаем уравнение с двумя неизвестными: максимальной температурой сгорания Т_z и теплоемкости продуктов сгорания mc_v^” при этой же температуре.

После подстановки в уравнение сгорания известных параметров в виде числовых значений и последующих преобразований оно превращается в квадратное уравнение

0,00268Т_z² + 31,52Т_z - 72211,6 = 0,

Тогда решение уравнения имеет вид

,

Для дизелей теоретическое максимальное давление цикла определяется по формуле

Р_z = Р_z.

Р_z = Р_z.=6,8 МПа

5. Расчет процесса расширения

Степень предварительного расширения

для дизелей

= ( / _z ) (Т_z / Т_с) ;



Объем цилиндра в точке Z

V_z = V_c .

V_z = 0,00036·1,53=0,00055 м³.

Степень последующего расширения

= / .

Давление и температура в цилиндре в конце процесса расширения

Р_в = Р_z / ⁿ₂;

Т_в = Т_z / ⁿ₂^-1;

где n₂ - показатель политропы расширения.

для дизельных двигателей n₂ = 1,27.

Па;

⁰С;

6. Расчет индикаторных показателей работы двигателя

После определения параметров характерных точек индикаторной диаграммы вычисляются показатели рабочего процесса.

Средним индикаторным давлением Р_i называют отношение работы газов за цикл L_i к рабочему объему V_h четырехтактного двигателя.

Среднее индикаторное давление теоретического цикла для дизелей

Среднее индикаторное давление действительного цикла для четырехтактного двигателя

Р_i = _п Р_i;

где _п - коэффициент полноты индикаторной

диаграммы;

Для дизелей _п = 0,94.

Р_i = 0,94·3,08=2,9;

Индикаторный коэффициент полезного действия _i характеризует степень совершенства рабочего процесса в двигателе и представляет собой отношение теплоты, эквивалентной индикаторной работе цикла, к теплоте сгорания топлива

,

Удельный индикаторный расход топлива г/квт.ч определяется по формуле

г/квт.ч

Индикаторная мощность двигателя, кВт

где i - число цилиндров двигателя, i = 4

n - частота вращения коленчатого вала двигателя, n = 3700 об/мин;

- коэффициент тактности двигателя, для 4-х тактных ДВС  = 4,

7. Расчет эффективных показателей работы двигателя...