Тепловой расчет двигателя (стр. 1 из 2)

Содержание

ВВЕДЕНИЕ

1. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ СОСТОЯНИЯ РАБОЧЕГО ТЕЛА В ХАРАКТЕРНЫХ ТОЧКАХ ИНДИКАТОРНОЙ ДИАГРАММЫ

2.1 ПРОЦЕСС ВПУСКА

2.2 ПРОЦЕСС СЖАТИЯ

2.3 ПРОЦЕСС СГОРАНИЯ

2.4 ПРОЦЕС РАСШИРЕНИЯ

3. ИНДИКАТОРНЫЕ И ЭФФЕКТИВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ДВИГАТЕЛЯ

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДИАМЕТРА ЦИЛИНДРА И ХОДА ПОРШНЯ

5. ПОСТРОЕНИЕ ИНДИКАТОРНОЙ ДИАГРАММЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

На наземном транспорте наибольшее распространение получили двигатели внутреннего сгорания. Эти двигатели отличаются компактностью, высокой экономичностью, долговечностью и применяются во всех отраслях народного хозяйства.

В настоящее время особое внимание уделяется уменьшению токсичности выбрасываемых в атмосферу вредных веществ и снижению уровня шума работы двигателей.

Специфика технологии производства двигателей и повышение требований к качеству двигателей при возрастающем объеме их производства, обусловили необходимость создания специализированных моторных заводов. Успешное применение двигателей внутреннего сгорания, разработка опытных конструкций и повышение мощностных и экономических показателей стали возможны в значительной мере благодаря исследованиям и разработке теории рабочих процессов в двигателях внутреннего сгорания.

Выполнение задач по производству и эксплуатации транспортных двигателей требует от специалистов глубоких знаний рабочего процесса двигателей, знания их конструкций и расчета двигателей внутреннего сгорания.

Рассмотрение отдельных процессов в двигателях и их расчет позволяют определить предполагаемые показатели цикла, мощность и экономичность, а также давление газов, действующих в надпоршневом пространстве цилиндра, в зависимости от угла поворота коленчатого вала. По данным расчета можно установить основные размеры двигателя (диаметр цилиндра и ход поршня ) и проверить на прочность его основные детали.

1. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ

ТАБЛИЦА 1. Параметры двигателя

Модель двигателя	Номинальная мощность NeкВт.	Частота вращения кален вала n, обр/мин	Число и расолежение цилиндров	Степень сжатияε	Диаметр цилиндраD, мм	Ход поршняS, мм	Рабочий объемVл, л	Минимальны удельный расход топливаge, г/кВт•ч
ВАЗ-2107	55,6	5600	4-Р	8,5	76	66	1,197	313

По заданным параметрам двигателя произвести тепловой расчет, определить параметры состояния рабочего тела, соответствующие характерным точкам цикла, индикаторные и эффективные показатели двигателя, диаметр цилиндра и ход поршня, построить индикаторную диаграмму. Тепловой расчет для карбюраторного двигателя произвести для режима максимальной мощность.

При проведении теплового расчётадля карбюраторного двигателя выбираем следующие параметры:

Давление окружающей среды ро = 0,1 МПа

Температура окружающей среды То = 293 К

Давление остаточных газов рr = 0,114 МПа

Температура остаточных газов Тr = 1050 К

Подогрев свежего заряда ∆Т = 20۫С

Коэффициент наполнения ηv = 0,8

Коэффициент избытка воздуха α = 0,96

В соответствии с заданной степенью сжатия ε = 8,5 можно использовать бензин АИ 93

Молекулярная масса топлива: С = 0,855; Н = 0,145; mt = 115 кг/моль

Низшая теплота сгорания: Нu= 33,891*C+125,6*H-2,51*9*H= 44 МДж/кг

Средний показатель политропны сжатия n1 = 1,37

Средний показатель политропны расширения n2 = 1,24

Коэффициент использования тепла ξ = 0,9

тепловой карбюраторный двигатель индикаторный

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ СОСТОЯНИЯ РАБОЧЕГО ТЕЛА В ХАРАКТЕРНЫХ ТОЧКАХ ИНДИКАТОРНОЙ ДИАГРАММЫ

2.1 ПРОЦЕСС ВПУСКА

Давление в конце впуска

, где

- потери давления в следствие сопротивления впускной системы и затухания скорости движения заряда в цилиндре.

где

β - коэффициент затухания скорости движения заряда;

- коэффициент сопротивления впускной системы;

– средняя скорость движения заряда в наименьшем сечении впускной системы;

- плотность заряда на впуске;

;

Коэффициент остаточных газов

Температура в конце впуска

2.2 ПРОЦЕСС СЖАТИЯ

Давление в конце сжатия:

Температура в конце сжатия:

2.3 ПРОЦЕСС СГОРАНИЯ

Определение теоретически необходимого количества воздуха при полном сгорании жидкого топлива . Наименьшее количество кислорода Оо , которое необходимо подвести извне к топливу для полного его окисления.

кмоль воз/кг топл

кг возд/кг топл, где

С, Н, О – массовые доли углерода, водорода и кислорода в элементарном составе топлива;

0,21 – объёмное содержание кислорода в 1 кг воздуха;

0,23 – массовое содержание кислорода в 1 кг воздуха;

Действительное количество молей свежего заряда:

где

- действительное количество воздуха, необходимое для сгорания 1кг воздуха.

- молекулярная масса паров автомобильных бензинов.

Количество молей продуктов сгорания,

,

Действительный коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси:

, где

- коэффициент молекулярного изменения горючей смеси.

Температура в конце видимого сгорания:

Температура конца видимого сгорания Тz для карбюраторного двигателя α<1 определяется из уравнения сгорания:

, где

ξ – коэффициент использования тепла;

– теплопроводность топлива;

- неполнота сгорания топлива;

и - средние мольные теплоёмкости при постоянном объёме рабочей смеси и продуктов сгорания, значения средних мольных теплоемкостей приближенно определяем по формулам;

Определяем температуру в конце сгорания по уравнению сгорания:

,

тогда получим :

Давление в конце видимого сгорания карбюраторного двигателя

Степень повышения давления

2.4 ПРОЦЕС РАСШИРЕНИЯ

В процессе расширения происходит преобразование тепловой энергии в механическую, определяем по формулам:

3. ИНДИКАТОРНЫЕ И ЭФФЕКТИВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ДВИГАТЕЛЯ

Теоретическое средние индикаторное давление определяем по формуле:

Действительное средние индикаторное давление:

, где

φ – коэффициент скругления индикаторной диаграммы для карбюраторных двигателей принимаем равным 0,96

Индикаторный КПД цикла:

Индикаторный удельный расход топлива:

Средние давление механических потерь: