Методика теплового расчета двигателя внутреннего сгорания (стр. 4 из 4)
(13.3)где
- удельная адиабатная работа сжатия в компрессоре; R - газовая постоянная воздуха ( 
).Удельная адиабатная работа сжатия в компрессоре составит:
Мощность, потребляемую компрессором определяем по формуле 13.3:
(кВт)12. Построение индикаторной диаграммы
Индикаторную диаграмму строят на отдельном стандартном листе, в системе координат
в соответствии с расчётными величинами выбирается масштабы по осям давлений и объёмов и наносятся равномерные шкалы. На диаграмме обозначают характерные точки цикла: "t " - конец выпуска и начало впуска; "а" - конец впуска и начало сжатия; "с" - конец сжатия и начало сгорания; "z" - конец условного сгорания, "b " - конец расширения и начало выпуска.Изображают горизонтальные линии, соответствующие Р0 = 0,101 кПа и
.Для точного построения процессов сжатия и расширения, которые являются политропными, выполняют дополнительные расчёты.
При расчёте и построении процесса сжатия:
1. Выбираем несколько значений объёмов в диапазоне между
.2. По уравнению политропы при каждом выбранном объёме рассчитываем давление, результаты заносим в таблицу 14.1.
3. Наносим соответствующие точки но индикаторную диаграмму.
Для процесса расширения выполняют аналогичные расчёты и построения с той разницей, что объёмы выбирают в диапазоне между
.Таблица 14.1 - Расчёт процессов сжатия и расширения
| Vz=Vc | Vв=Va | |||||||||
| Расширение | ||||||||||
| Vi | 0,106 | 0, 206 | 0,306 | 0,346 | 0,586 | 0,826 | 1,066 | 1,324 | ||
| Pi | 12,000 | 5,349 | 3,304 | 2,845 | 1,497 | 0,985 | 0,722 | 0,554 | ||
| Сжатие | ||||||||||
| Pi | 5,002 | 2,046 | 1, 200 | 1,017 | 0,500 | 0,315 | 0,223 | 0,167 | ||
Нанесенные на диаграмму промежуточные точки сжатия и точки расширения соединяем плавными кривыми. После этого достраиваем процессы газообмена. Полученная индикаторная диаграмма двигателя внутреннего сгорания дизеля MANизображена на рисунке 14.1.
Рисунок 14.1 - Индикаторная диаграмма ДВС MAN.
Выводы
Результаты расчетов и общепринятые границы изменения расчетных параметров сводим в таблицу.
Таблица - Результаты расчетов.
| НАЗВАНИЕ ПАРАМЕТРА | ЗНАЧЕНИЕ | ГРАНИЦЫ ИЗМЕНЕНИЯ |
| количество воздуха для сгорания 1 кг топлива, lo, кг/кг | 14,4522 | |
| количество воздуха для сгорания 1 кг топлива, Lo, кг/моль | 0,4946 | |
| Количество свежего заряда, m1, кг/кг | 23,1235 | |
| Количество свежего заряда, М1, кг/кг | 0,4796 | |
| Количество продуктов сгорания, m2, кг/кг | 24,12347826 | |
| Количество продуктов сгорания, М2, кг/моль | 0,8231 | |
| Коэффициент молекулярного изменения, b | 1.04 | |
| Давление воздуха за компрессором, Р’к, МПа | 0,1890 | |
| Степень повышения давления в компрессоре, pк | 1,8713 | |
| Температура воздуха за компрессором, Т ’к, К | 375,0667 | |
| Температура воздуха на входе в двигатель, Тк, К | 309,4133 | |
| Давление в конце впуска, Ра, МПа | 0,1665 | (0,8-0,95) Рк |
| Температура в конце впуска, Та, К | 355,7411 | 310-360 |
| Коэффициент наполнения, ηv | 0,8075 | 0,8-0,9 |
| Давление в конце сжатия, Рс, МПа | 7,6299 | 3,6-8,0 |
| Температура в конце сжатия, Тс, К | 958,9394 | 700-900 |
| Давление в конце сгорания, Рz, МПа | 12 | 10-12 |
| Температура в конце сгорания, Тz, К | 1985 | 1800-2200 |
| Степень повышения давления, l | 1,572754601 | 1,33-1,85 |
| Степень расширения, d | 12.434 | |
| Давление в конце расширения, Рв, МПа | 0,5543 | 0,2-0,4 |
| Температура в конце расширения, Тв, К | 1140,1086 | 1000-1200 |
| Среднее индикаторное давление, Pi, МПа | 1,3041 | 0,75-1,5 |
| Индикаторный КПД рабочего цикла, hi | 0,4182 | 0,42-0,47 |
| Удельный индикаторный расход топлива, gi, г/кВт*ч | 202,5536 | 175-205 |
| механический КПД, ηм | 0,8000 | 0,7-0,82 |
| Среднее эффективное давление, Ре, МПа | 1,0433 | 0,85-1,1 |
| Эффективный КПД двигателя, hе | 0,3346 | 0,33-0,4 |
| Удельный эффективный расход топлива, gе, г/кВт*ч | 253, 1920 | 215-245 |
| Рабочий объем цилиндра, Vh, дм3 | 1,2461 | |
| Литраж двигателя, i*Vh, дм3 | 7,4764 | |
| Диаметр цилиндра, D, мм | 1,1300 | |
| Ход поршня, S, мм | 1,2430 | |
| Объем камеры сжатия, Vc, дм3 | 0,0779 | |
| Объем в конце сгорания, Vz, дм3 | 0,1065 | |
| Полный объем цилиндра, Va, дм3 | 1,3239 | |
| Снижение температуры наддувочного воздуха, Тox, К | 65,6533 | |
| Расход наддувочного воздуха, Gв, м3 | 0,00027250 | |
| Мощность потребляемая компрессором, Nк, | 22,4642 |
Как видно из таблицы в результате теплового расчета ДВС большинство из расчетных параметров не выходит за допустимые границы, поэтому можно сделать вывод, что расчеты проведены верно. Превышение некоторых рассчитанных параметров обусловлено тем, что границы изменения приведены для отечественного автомобилестроения, а прототипом данного расчета является шведский двигатель.
Список литературы
1. Методические указания к курсовой работе по дисциплине "Основы теории и динамики автомобильных и тракторных двигателей" на тему: "Тепловой расчет автомобильного двигателя" для студентов специальности 15.02 "Автомобилестроение" / Сост. Я.А. Егоров, Запорожье: ЗГТУ, 1995. - 31 с.
2. Двигатели внутреннего сгорания: Учебн. для вузов по спец. "Строительные и дорожные машины и оборудование" / Хачиян А.С., Морозов К.А., Луканин В.Н. и др.: Под ред.В.Н. Луканина. - 2-е изд. Перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1985. - 311с.
3. Автомобильные двигатели. / Под ред. Проф. М.С. Ховаха. - М.: Машиностроение, 1977. - 591 с.
4. Двигатели внутреннего сгорания. Конструкция и расчет поршневых и комбинированных двигателей: Учеб. / Под ред. А.С. Орлина, М.Г. Круглова. - 4-е изд. - М.: Машиностроение, 1984. - 382 с
Приложения
Приложение А
Удельные теплоемкости рабочего тела
Таблица А.1 - Удельные теплоемкости рабочего тела при постоянном объеме, Cv, кДж/кмоль*К
| t,C | воздух | продукты сгорания (a<1) |
| 0 | 20,759 | 22,187 |
| 100 | 20,839 | 22,533 |
| 200 | 20,985 | 22,885 |
| 300 | 21, 207 | 23,293 |
| 400 | 21,475 | 23,712 |
| 500 | 21,781 | 24,15 |
| 600 | 22,091 | 24,586 |
| 700 | 22,409 | 25,021 |
| 800 | 22,714 | 25,441 |
| 900 | 23,008 | 25,847 |
| 1000 | 23,284 | 26,229 |
| 1100 | 23,548 | 26,593 |
| 1200 | 23,795 | 26,94 |
| 1300 | 24,029 | 27,265 |
| 1400 | 24,251 | 27,574 |
| 1500 | 24,46 | 27,866 |
| 1600 | 24,653 | 28,138 |
| 1700 | 24,837 | 28,395 |
| 1800 | 25,005 | 28,634 |
| 1900 | 25,168 | 28,863 |
| 2000 | 25,327 | 29,078 |
| 2100 | 25,474 | 29,283 |
| 2200 | 25,612 | 29,478 |
| 2300 | 25,746 | 29,658 |
| 2400 | 25,871 | 29,832 |
| 2500 | 25,993 | 29,993 |
| 2600 | 26,12 | 30,149 |
| 2700 | 26,25 | 30,298 |
| 2800 | 26,37 | 30,44 |