Xreferat.com » Рефераты по промышленности и производству » Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания

Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания

Размещено на /

Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВПО УГТУ-УПИ имени первого Президента РФ Б.Н. Ельцина

Кафедра: "Турбин и двигателей"


Курсовая работа

Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания

по дисциплине "Теория поршневых и комбинированных двигателей"


Екатеринбург 2009 г

1. Исходные данные


Тип двигателя дизельный;

Мощность двигателя Ne=125 кВт;

Частота вращения n=2600 мин-1;

Количество цилиндров i=8;

Степень сжатия ξ=17;

Коэффициент избытка воздуха α=2,1;

Давление перед впускными органами pk=2,76 кг/см2;

Наличие турбокомпрессора да;

Наличие охладителя надувочного воздуха да;

Адиабатический КПД компрессора ηка=0,73;

Отношение S/D=1,0;

Максимальное давление сгорания pz=8 МПа;

Коэффициент избытка продувочного воздуха φк=1,03;

Тактность двигателя 4;

Выбор расчетных параметров

Характеристика дизельного топлива для двигателей внутреннего сгорания приведена в табл.1.


Таблица 1

Топливо Элементарный состав 1 кг топлива, кг

Молекулярная масса, mт,

Кг/кмоль

Низшая

теплота

сгорания,

Нu,

ккал/кг


С Н О

Дизельное топливо 0,870 0,126 0,004 180 10150

Давление и температура окружающей среды: Ро=1,03 кг/см2 , to=20°C.

Сопротивление охладителя наддувочного воздуха Δрx : Δрx= 0,04 кг/см2. Понижение температуры воздуха в охладителе надувочного воздуха: ΔTx=80. Показатель политропы сжатия в компрессоре для центробежных компрессоров: K=1,4.

Температура остаточных газов: Тг=800.

Коэффициент использования теплоты в точке z: ξ z=0,7.

Коэффициент использования теплоты в точке в: ξ в=0,7.

Механический КПД: ηм=0,9.


2. Расчет рабочего цикла


Параметры рабочего тела

Стехиометрическое количество воздуха на 1 кг топлива:


Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания кмоль;


Количество свежего заряда на 1 кг топлива:


Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания кмоль;


Количество продуктов сгорания при условии, что сгорание 1 кг топлива происходит с


α =1

Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания кмоль;


Количество продуктов сгорания 1 кг топлива при заданном:


Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания кмоль,

Отношение количества продуктов сгорания при α=1 к количеству их при заданном α:


Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания;


Объемная доля избыточного воздуха в продуктах сгорания:


Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания


Сумма объемных долей продуктов сгорания при α=1 и избыточного воздуха тождественно равна единице:


Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания


Коэффициент молекулярного изменения горючей смеси:


Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания.

дизельный топливо двигатель политропа

Параметры процесса газообмена

Давление в выходном патрубке компрессора:


Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания кг/см2,


где рк - давление перед впускными органами двигателя;

Δpx - сопротивление охладителя наддувочного воздуха.

Температура воздуха в выходном патрубке компрессора:

Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания К,


где T1* - температура заторможенного потока воздуха на входе в компрессор,


T1*=t0 +273;


πк - степень повышения давления в компрессоре πк=pk’/p0.

Температура воздуха во впускном патрубке двигателя:


Тепловой расчет двигателя внутреннего сгоранияК,


где ΔTк - понижение температуры воздуха в охладителе наддувочного

воздуха.

Давление в начале сжатия:


ра =0,94рк=0,94·2,76=2,6 кг/см2.


Давление остаточных газов в цилиндре в конце выпуска: принимаем Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания, откуда Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания кг/см2, следовательно


Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания кг/см2.


Коэффициент наполнения


Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания

где ξс.з. - коэффициент дозарядки;

ξоч - коэффициент очистки, учитывающий уменьшение остаточных газов при продувке;

ξ - коэффициент, учитывающий различия в теплоемкостях рабочей смеси при температуре Та и остаточных газов при Тr;

ΔТ - величина подогрева свежего заряда. Принимаем ξс.з.=ξ= 1.


Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания,


где φк - коэффициент избытка продувочного воздуха.

Величина подогрева свежего заряда ΔT находится в пределах 0...20 К. Принимаем ΔT=8 К. Коэффициент остаточных газов


Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания,


где Тr - температура остаточных газов.

Температура в начале сжатия:


Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания К.


Коэффициент продувки:


Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания.


Сжатие

Показатель политропы сжатия n1 и температуру в конце сжатия Тс определяют из системы уравнений.

Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания


где ис.з. - внутренняя энергия 1 кмоль свежего заряда при температуре соответствующей точки цикла, указанной в индексе; и0 - внутренняя энергия 1 кмоль продуктов сгорания при α= 1 и температуре соответствующей точки цикла, указанной в индексе.

Коэффициенты:


Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания; Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания

Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания.


При ta=860C, Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания

1) Пусть Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания


Тепловой расчет двигателя внутреннего сгоранияТепловой расчет двигателя внутреннего сгорания

Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания

Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания


2) Пусть Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания


Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания

Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания

Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания

Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания


Из диаграммы принимаем Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания.

Тогда Тс=933К=6600С.

Давление в цилиндре в конце сжатия:


Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания кг/см2.


Сгорание

Степень повышения давления:


Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания


Коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси:


Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания

Температура конца сгорания определяется из уравнения:


Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания


графическим методом.

Внутреннюю энергию uс с.з и uс с.п при температуре сжатия tc находим по табл.2.


Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания


Пусть Тz=17000С


Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания

Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания

12503=14596


Пусть Тz=14000С.


Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания

Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания

12503=11787


Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания


Из диаграммы принимаем tz=14750C.

Степень предварительного расширения:


Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания


Расширение

Степень последующего расширения:


Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания


Показатель политропы расширения n2 и температуру в конце расширения tв определяем из системы уравнений:


Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания

Принимаем n2=1,2, тогда


Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания

Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания.

Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания


Принимаем n2=1,15, тогда


Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания

Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания


Принимаем n2=1,2.

Давление в конце расширения:


Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания.


Параметры, характеризующие рабочий цикл

Расчетное среднее индикаторное давление дизеля, кг/см2,


Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания


Действительное среднее индикаторное давление, кг/см ,


Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания


где φn - коэффициент полноты диаграммы, учитывающий уменьшение

площади диаграммы:

принимаем φn=0,92.

Индикаторный КПД:


Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания.


Удельный индикаторный расход топлива:


Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания кг/л.с.-ч.


Среднее эффективное давление:


Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания кг/см.


Эффективный КПД двигателя:


Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания.


Удельный эффективный расход топлива:


Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания кг/л.с.-ч.

Основные размеры цилиндра

Рабочий объем цилиндра:


Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания л.


Диаметр цилиндра:


Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания дм,


Из отношения S/D, определяем ход поршня:


Тепловой расчет двигателя внутреннего сгораниядм.


3. Построение индикаторной диаграммы


Зная параметры характерных точек расчетного цикла, можно построить индикаторную диаграмму в функции от рабочего объема.

По оси абсцисс откладываем отрезок АВ=68 мм, соответствующий рабочему объему цилиндра (Vh=6,78 л), а отрезок ОА=АВ/(ε-1)=68/12,5 ≈ 5,5 мм. Далее по данным теплового расчета на диаграмме откладываем в выбранном масштабе величины давлений в характерных точках.

Построение политропы сжатия и расширения может быть выполнено аналитически путем использования уравнения политропы pVn=const.

Для кривой сжатия ac


Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания.

Для кривой расширения zb


Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания


В данных выражениях отношение объемов может быть заменено отношением отрезков, тогда


Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания и Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания


Задавая значения li в диапазоне изменения отрезка от точки А до точки В, подсчитываем величины давлений в промежуточных точках политроп сжатия и расширения.

Значения и порядок определения процессов сжатия и расширения показаны в таблице 1.


Таблица 1

Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания


По данным таблицы построим линии сжатия и расширения; линии давлений впуска ra и выпуска br условно принимаются неизменными на протяжении их процессов.

Производится округление диаграммы на различных участках. В конце процесса сжатия имеют место потери части полезной площади в результате более плавного перехода линии сжатия в линию сгорания. Задаемся величиной угла опережения зажигания (точка d). В точке с', расположенной примерно по середине участка dc, начинается период видимого сгорания. Положение точки c'' ориентировочно определяется по выражению


Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания кг/см2.


Вследствие конечного значения скоростей горения действительная линия сгорания отклоняется от теоретической, а процесс сгорания, начинаясь за 25…30 оС до прихода поршня в ВМТ, заканчивается через 10…15 оС после его прихода. При этом максимальное давление pz цикла снижается примерно на 15% и полезная площадь диаграммы также уменьшается.

В конце процесса расширения выпускной клапан открывается в точке b1 за 40…70 оС до прихода поршня в НМТ. Это необходимо для лучшей очистки цилиндров от отработавших газов и уменьшения работы, затрачиваемой на их удаление. Скругление участка выпуска производится таким образом, чтобы точка b1 располагалась примерно на середине отрезка ba (теряется часть полезной площади диаграммы). Кроме этого часть индикаторной работы затрачивается на осуществление процессов впуска и выпуска. Насосные потери эквивалентны площади индикаторной диаграммы, заключенной между линиями впуска и выпуска. Политропа расширения строится из точки z. Положение точки определяется степенью предварительного расширения. Отрезок Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания

Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания

Размещено на

Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту

Похожие рефераты: