Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания (стр. 2 из 10)
Коэффициент избытка воздуха. Коэффициент избытка воздуха – отношение действительного количества воздуха, участвующего в сгорании 1 кг топлива, к теоретически необходимому количеству воздуха.
Стремление получить двигатель повышенной литровой мощности позволяет выбрать значение a=0,96 при nN =3310 об/мин, обеспечивающее максимальную скорость сгорания и достаточную экономичность.
Количество горючей смеси :
, кмоль гор.см./кг топл.;(9) 
;Принимаем постоянную величину, зависящую от отношения количества водорода к окиси углерода, содержащихся в продуктах сгорания К=0,5.
Определяем количество отдельных компонентов продуктов сгорания:
(10) 
(11) 
; 
(12) 
(13) 
(14) 
;Определяем суммарное количество продуктов сгорания:
кмоль пр.сг./кг топл; (15) 
Проверка:
(16) 
2.3 Параметры окружающей среды и остаточные газы
Давление и температура окружающей среды при работе двигателя без наддува рk = po = 0,1 Мпа и Тk = To=288 К.
Принимаем температуру остаточных газов, учитывая при этом значения коэфициента избытка воздуха, Тr = 1000 К.
Определяем давление остаточных газов:
pr = (1,05 ÷ 1,25) × ро Мпа; (17)
pr = 1,18 × 0,1 = 0,118 Мпа.
2.4 Процесс впуска
С целью получения хорошего наполнения двигателя на номинальном скоростном режиме принимается температура подогрева свежего заряда ΔТN=20°C. Тогда:
Определяем плотность заряда на впуске:
(18)где Rв=287 Дж/кг×град - удельная газовая постоянная для воздуха
Потери давления на при условии качественной обработки внутренней поверхности впускной системы можно принять
,где b-коэффициент затухания скорости движения заряда;
xВП- коэффициент сопротивления впускной системы.
(19) 
(20) 
Определяем давление в конце впуска:
Мпа ;(21)ра=0,1 - 0,011=0,089 Мпа.
Вычисляем коэффициент остаточных газов:
(22) 
Определяем температуру в конце впуска:
; К. (23)Та=(288 + 20 + 0,051 × 1000) / (1 + 0,051) = 342 К.
Определяем коэффициент наполнения:
;(24) 
.2.5 Процесс сжатия
Средний показатель адиабаты сжатия
при e = 9,3 и рассчитанных значениях 
определяем по графику рис. 7. стр. 27 
, 
.Cредний показатель политропы сжатия
принимаем несколько меньше 
. При выборе учитываем , что с уменьшением частоты вращения теплоотдача от газов в стенки цилиндра увеличивается , а уменьшается по сравнению с более значительно, 
, (25) принимаем 
.Определяем давление в конце сжатия:
Мпа ;(26)рс = 0,089 × 9,31,3576 = 1,84 Мпа.
Определяем температуру в конце сжатия:
К;(27)Тс = 342 × 9,3 (1,3576-1) = 759,2 К.
Принимаем
.Средняя мольная теплоемкость в конце сжатия:
а) свежей смеси (воздуха):
кДж/кмоль×град , (28)где tc-температура смеси в конце сжатия:
К ;(29)tc=760-273=487 К.
б) остаточных газов:
, (30)где 23,611 и 24,041 – значения трудоёмкости продуктов сгорания соответственно при
и 
, взятая по таблице 8, при α=0,96 .в) рабочей смеси:
кДж/кмоль×град ;(31) 
2.6 Процесс сгорания
Определяем коэффициент молекулярного изменения горючей смеси:
;(32) 
.Определяем коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси:
(33) 
.Определяем количество теплоты, потерянное вследствие химической неполноты сгорания топлива при α<1 из-за недостатка кислорода:
кДж/кг ;(34)ΔНu=119950 × (1-0,96) × 0,512 = 2456 кДж/кг .
Теплота сгорания рабочей смеси:
кДж/кмоль×раб.см ; (35) 
Средняя мольная теплоемкость продуктов сгорания:
кДж/кмоль×град ;(36)
где tz-температура в конце видимого процесса сгорания,°С.
Коэффициент использования теплоты
для различных частот вращения коленчатого вала, принимаем по графику при 
. Температура в конце видимого процесса сгорания 
. 
Определяем максимальное давление сгорания теоретическое:
МПа ;(38)рz = 1,84×1,061×2946/760 = 7,57 МПа.
Определяем степень повышения давления:
(39)l = 7,57 / 1,84= 4,11
2.7 Процессы расширения и выпуска