Тепловой расчет двигателей внутреннего сгорания
17
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РФ
КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ ИМ. А. Н. ТУПОЛЕВА.
КАФЕДРА АД и С
Расчетно-пояснительная записка к курсовой работе
"Тепловой расчет ДВС"
по дисциплине "Автомобильные двигатели"
Выполнил: студент гр. 1371 Золев А.В.
Руководитель: Сосницкий А.Б.
Казань 2007
Содержание
- Исходные данные 3
- 1. Тепловой расчет двигателя 4
- 2. Основные параметры двигателя 15
- 3. Построение индикаторных диаграмм 17
- Список используемой литературы 21
Величина | Проектируемый двигатель | ||||
Ne, кВт | 86/4/6000 | ||||
Ме, Н*м | 136,2/6000 | ||||
е | 10,3 | ||||
Vл, л | 1,9 | ||||
D/S | 88/78 | ||||
Nл = Nе/Vл | 45,1 |
С = 0,855; Н = 0,145; mт = 115 кг/кмоль.
Определим низшую теплоту сгорания топлива
Нu = 33,91С+125,60Н-10,89(O-S)-2,51(9H+W) = 33,91*0,855+125,6*0,145-2,51*9*0,145 = 43,93 МДж/кг = 43930кДж/кг.
Параметры рабочего тела. Теоретическое необходимое количество воздуха для сгорания 1кг. топлива
кмоль возд/кг топл.
кмоль
возд./кг топл.
Коэффициент избытка воздуха б = 0,96 на основных режимах
(литература 1). На режимах минимальной частоты вращения б = 0,86.
Количество горючей смеси.
кмоль гор.см./кг. топл.
Количество отдельных компонентов продуктов сгорания при К = 0,5
кмольСО2/кгтопл.
кмольСО/кгтопл.
кмольН2О/кгтопл.
кмольН2/кгтопл.
кмольN2/кгтопл.
Общее количество продуктов сгорания:
М2 = МСО2 + МСО + МН2О + МН2 + МN2 = C/12 + H/2 + 0,79бL0 = 0,0655 + 0,0057 + 0,0696 + 0,0029 + 0,3923 = 0,5361 кмоль пр.сг/кг топл.
Результаты занесем в таблицу
параметры | Рабочее тело; карбюраторный двигатель | ||||
n, мин-1 | 1000 | 3200 | 6000 | 6300 | |
б | 0,86 | 0,96 | 0,96 | 0,96 | |
М1 кмоль. гор.см./кг.топл. | 0,4525 | 0,5041 | 0,5041 | 0,5041 | |
МСО2 кмоль СО2/кг.топл. | 0,0512 | 0,0655 | 0,0655 | 0,0655 | |
МСО кмоль СО/кг.топл. | 0,0200 | 0,0057 | 0,0057 | 0,0057 | |
МН2О кмоль Н2О/кг.топл. | 0,0625 | 0,0696 | 0,0696 | 0,0696 | |
МН2 кмоль Н2/кг.топл. | 0,0100 | 0,0029 | 0,0029 | 0,0029 | |
МN2 кмоль N2/кг.топл. | 0,3515 | 0,3923 | 0,3923 | 0,3923 | |
М2 кмоль пр.сг/кг.топл. | 0,4952 | 0,5361 | 0,5361 | 0,5361 |
Параметры окружающей среды и остаточные газы.
Давление и температура окружающей среды при работе двигателей без наддува
Рк = Ро = 0,1 МПа и Тк = То = 293 К
Температура остаточных газов.
(рис. 5.1 литература 1 принимаем).
При номинальных режимах карбюраторного двигателя Тr = 1070 К
Давление остаточных газов.
Для карбюраторного двигателя на номинальном скоростном режиме:
PrN = 1,18 Po = 1,18*0,1 = 0,118 МПа.
Процесс пуска.
Температура подогрева свежего заряда. С целью получения хорошего наполнения карбюраторных двигателей на номинальных скоростных режимах принимается Д ТN = 8єС.
(1)
Плотность заряда на выпуске.
Сr = Ро *106 / (RBTO) = 0,1*106 / (287*293) = 1,189 кг / м3,
где RB - 287 Дж / (кг.град.) - удельная газовая постоянная для воздуха.
(1)
Потери давления на впуске.
При учете качественной обработки внутренних поверхностей впускных систем для карбюраторного двигателя можно принять в2 + оВП = 2,8 и
щВП = 95 м/с.
в - коэффициент затухания скорости движения заряда в рассматриваемом сечении цилиндра.
оВП - коэффициент сопротивления впускной системы, отнесенный к наиболее узкому ее сечению.
щВП - средняя скорость движения заряда в наименьшем сечении впускной системы.
(1)
Тогда ДРа на всех скоростных режимах двигателя рассчитывается по формуле:
ДРа = (в2 + овп) А2nn2со10-6/2, где Аn = щвп / nN
Аn = 95 / 6000 = 0,0158
ДРа = 2,8 * 0,01582 * 60002 * 1,189 * 10-6 / 2 = 0,0150
Давление в конце пуска.
В карбюраторном двигателе при nN = 6000 мин-1.
Ра = Ро - ДРа = 0,1 - 0,0150 = 0,085 Мпа.
Коэффициент остаточных газов.
При nN = 6000 мин-1.
цоч = 1 - коэффициент очистки.
цдоз = 1,12 - коэффициент дозарядки на номинальном скоростном режиме.
Температура в конце впуска.
Та = (То + ДТ + гr * Tr) / (1 + гr) = (293+8+0,0385*1070) / (1+0,0385) = 329
Коэффициент наполнения.
Результаты вычислений занесем в таблицу.
параметры | Процесс впуска и газообмена | ||||
n, мин-1 | 1000 | 3200 | 6000 | 6300 | |
б | 0,86 | 0,96 | 0,96 | 0,96 | |
Тr , K | 900 | 1010 | 1070 | 1080 | |
Pr , Mpa | 0,1039 | 0,1076 | 0,118 | 0,1195 | |
ДT , єC | 22,29 | 16 | 8 | 7,14 | |
ДPa , Mpa | 0,0004 | 0,0043 | 0,0150 | 0,0166 | |
Pa , Mpa | 0,0996 | 0,0957 | 0,085 | 0,0834 | |
ц , доз | 0,95 | 1,025 | 1,12 | 1,13 | |
г | 0,0418 | 0,0365 | 0,0385 | 0,0390 | |
Та , К | 339 | 334 | 329 | 329 | |
зv | 0,8699 | 0,9207 | 0,9255 | 0,8939 |
Процесс сжатия.
При е = 10,3 и Та = 329 К, nN = 6000 мин-1 определяем по монограмме средний показатель адиабаты сжатия к1 = 1,3765 и средний показатель политропы сжатия n1 = 1,37.
(1)
Давление в колнце сжатия.
При nN = 6000 мин-1
Рс = Раеn = 0,085*10,31,376 = 2,1036 Мпа.
Температура в конце сжатия.
Тс = Таеn-1 = 329*10,31,376-1 = 792 К.
Средняя мольная теплоемкость в конце сжатия.
а) свежей смеси (воздуха)
20,6 + 2,638 * 10-3 * tc , где tc = Тс - 273 єС
20,6 + 2,638 * 10-3 * 519 = 21,969 кДж / (кмоль град).
б) остаточных газов
определяется методом интерполяции по табл. 3.8 при nN = 6000 мин-1 , б = 0,96 и tc = 519 єС.
(m) = 24,014+(24,150 - 24,014)*0,01/0,05 = 24,0412 кДж/(кмоль град).
(m) = 24,44+(24,586 - 24,44)* 0,01/0,05 = 24,469 кДж/(кмоль град).
(m) = 24,041+(24,469 - 24,041)* 19/100 = 24,122 кДж/(кмоль град).
в) рабочей смеси
кДж/(кмоль град).
(m) = кДж/(кмоль град).
Результаты вычислений заносим в таблицу.
параметры | Процесс сжатия | ||||
n, мин-1 | 1000 | 3200 | 6000 | 6300 | |
к1 | 1,3751 | 1,3757 | 1,3765 | 1,3766 | |
n 1 | 1,370 | 1,373 | 1,376 | 1,376 | |
Рс , МПа | 2,4309 | 2,3532 | 2,1036 | 2,0655 | |
Тс , єК | 803 | 796 | 792 | 792 | |
tc , єС | 530 | 523 | 519 | 519 | |
(m. cv)to | 21,998 | 21,980 | 21,969 | 21,968 | |
(m)to | 24,169 | 24,141 | 24,122 | 24,121 | |
(m)to | 22,085 | 22,056 | 22,049 | 22,049 |
Процесс сгорания.
Коэффициент молекулярного изменения горючей смеси:
Коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси:
Количество теплоты, потерянное вследствие химической неполноты сгорания:
ДНu = 119950*(1-б)*L0 кДж/кг. = 119950*(1-0,96)*0,516 = 2476 кДж/кг.
Теплота сгорания рабочей смеси:
Нраб.см. = кДж/кмоль раб.см.
Средняя мольная теплоемкость продуктов сгорания:
(m)=
кДж/кмоль град.
Определяется по эмпирическим формулам таб. 3.7 литература 1.
(m)= *[0,0655*(39,123+0,003349tz)+0,0057*(22,49+0,00143tz)+0,0696*(26,6++0,004438tz)+0,0029*(19,678+0,001758tz)+0,3923*(21,951+0,001457tz)=24,657+ 0,002077tz] кДж/кмоль град.
Коэффициент использования теплоты оz принимаем = 0,88:
(1)
Температура в конце видимого процесса сгорания: при n = 6000 мин
оz Нраб.см + (m) tc = м(m)tz :
0,88*79193+22,049*519 = 1,061*(24,657+0,002077) tz,
0,002204+26,165 tz - 81132 = 0, откуда
tz =
= 2552 єС;
Tz = tz + 273 = 2825 К;
Максимальное давление сгорания теоретическое:
pz = pc*м* Tz/ Тс = 2,1036*1,061*2825/792 = 7,963 МПа.
Максимальное давление сгорания действительное:
Pzд = 0,85* pz = 0,85*7,963 = 6,7689 МПа.
Степень повышения давления:
л = pz/ pc = 7,963/2,1036 = 3,786.
параметры | Процесс сгорания | ||||
n, мин-1 | 1000 | 3200 | 6000 | 6300 | |
м0 | 1,0945 | 1,0635 | 1,0635 | 1,0635 | |
м | 1,0907 | 1,0613 | 1,0612 | 1,0611 | |
ДН , кДж/кг | 8665 | 2476 | 2476 | 2476 | |
Нраб.см.кДж/кмоль | 74813 | 79348 | 79193 | 79155 | |
(m) | 24,2982+ 0,002034tz | 24,6566+ 0,002077tz | 24,6566+ 0,002077tz | 24,6566+ 0,002077tz | |
оz | 0,83 | 0,92 | 0,88 | 0,86 | |
tz , єС | 2330 | 2643 | 2552 | 2509 | |
Tz , єК | 2603 | 2916 | 2825 | 2782 | |
Pz , МПа | 8,5967 | 9,1438 | 7,9635 | 7,7011 | |
Pzд , МПа | 7,3072 | 7,7722 | 6,7689 | 6,5459 | |
л | 3,5364 | 3,8857 | 3,7856 | 3,7285 |
Страницы: 1, 2