Проект вихрокамерного 4-циліндрового дизельного двигуна для легкового автомобіля
Курсовой проект - Транспорт, логистика
Другие курсовые по предмету Транспорт, логистика
>
Витрати тиску на впуску: ?Ра = (0,03....0,18) Р0 = 0,08 * 0,1 = 0,008 МПа
Тиск в кінці пуска у точці “а”: Ра = Р0 ?Ра = 0,1 0,008 = 0,092 МПа
Коефіцієнт залишкових газів в кінці впуску в точці “r”:
?r = [(Т0 + ?Та)/Тr] * [Рr/((? * Ра) Р r)] = [(288 + 20)/800] * [0,115/((23 * 0,092) 0,115)] = 0,022
Температура у кінці процесу пуска в точці “а”
Та = (Т0 + ?Та + ?r * Тr)/(1 + ?r)=(288 + 20 + 0,022 * 800)/(1 + 0,022) =318,63 К
Коєфіцієнт наповнення
?v = [Т0 * (?доз * ? * Ра]/[(Т0 + ?Та) * (? 1) * Р0] = 288 * [ (1,05 * 23 * 0,092 0,115)]/[(288 + 20) * (23 1) * 0,1] = 0,852
К1 = 1,375 приймаємо по номограмі
n 1 = К1 0,022 = 1,372 0,022 = 1,35
2.4 Процес стиску
Тиск наприкінці стискання у точці “с”
Рс = Ра * ?n1 = 0,092 * 231,35 = 0,092 * 68,918 = 6,352 МПа
Тс = Та * ?n1-1 = 318,63 * 231,35-1 = 954,76 К
Середня мольна теплоємкість горючої суміші наприкінці процеса стискання точці “с”
?С ?vm = ?Сvm = 20,6 + 0,002638 * t?с = 20,6 * 0,00263 * 681,76 = 36,937 кДж/(кмоль*град).
Тс = tc + 273 > tc = Тс 273 = 954,76 273 = 681,76 К
Коефіцієнт використання теплоти ?z на ділянці сгорання с z: ?z = 0,85
2.5 Процес згоряння
Коефіцієнт молекулярної зміни горючої суміші:
0 = М2/М1 = 0,675/0,643 = 1,05
Коефіцієнт молекулярної зміни робочої суміші:
= (0 + ?r)/(1 + ?r) = (1,05 + 0,022)/(1 + 0,022) = 1,072/1,022 =1,048
Кількість теплоти, втраченої внаслідок неповного згоряння палива,кДж/кг:
;
Середня молна телоємкість продуктів сгоряння,(кДж/мольград):
Коефіціент використання теплоти ;
Ступінь підвищення тиску ;
Температура наприкинці видимого процесу згоряння визначаємо:
Tz=2086,741,К
Максимальний тиск газів у циліндрі наприкінці згоряння, Мпа
Рz = ? * Рс = 1,5 * 6,35 = 9,527 Мпа
2.6 Процес розширення і випуску
Вибираємо показник політропи розширення n 2 по номограмі
Ступінь попереднього розширення на ділянці z-c:
?zc =(? * Тz)/ (? * Тс) = (1,048 * 2086,741)/(1,5 * 954,76) = 1,527
Ступінь послідовного розширення
? = ?/ ?zc = 23/1,527 = 15,06
Температура у точці “в”
Тв = Тz * [1/ ?(n2-1)] = 2086,741 * [1/15,06(1,18-1)] = 1280,733 К
Тиск у точці “в”
Рв = Рz * (1/ ?n2) = 9,527 * (1/15,061,18) = 0,388 МПа
Процес випуска відпрацювавших газів
Перевірим коректність вибору Тr при розрахунку процеса впуску
Тr = Тв/ ( Рв/Р r) = 1280,733/(0,388/0,115) = 376 К
2.7 Індикаторні параметри робочого циклу
Середній теоретичний (розрахунковий) індикаторний тиск, МПа.
Р?і = [Рс/(? 1)] * [? * (?zc 1) + {(? * ?zc)/(n 2 1)} * ((1 1/?(n2-1)) (1/(n 1 1)) * (1 1/?(n1-1) = [6,352/(23 1)] * [1,5 * (1,527 1) + {(1,5 * 1,527)/(1,18 1)} * ((1 1/15,06(1,18-1)) (1/(1,35 1)) * ((1 1/23^( 1,35 1)) = 1,098 МПа
Середній індикаторний тиск дійсного циклу, МПа
Рі = Р?і * ?. Приймаємо ? = 1,105 > Рі = 1,098 * 0,92 = 1,01 Мпа.
Індикаторний ККД
?і = (Рі * l0 * ?)/ (Ни * ?0 * ?v) = (1,01 * 14,452 * 1,3)/(42,5 * 1,21 * 0,852) = 0,433
Індикаторна дійсна витрата палива, г/(кВт * ч)
gі = 3600/(Ни * ?і) = 3600/(42,5 * 0,433) = 195,554 г/(кВт * ч)
2.8 Ефективні показники двигуна
Середній тиск механічних втрат, МПа
Рм = 0,089 * 0,0135 * Vп.ср. = 0,089 + 0,0135 * 13,057 = 0,224 МПа
Середня швидкість поршня
Vп.ср. = (S * n)/30 = (0,0784 * 5000)/30 = 13,057 м/с
Середній ефективний тиск, МПа
Ре = Рі Рм = 1,01 0,224 = 0,786 МПа
Механічний ККД
?м = Ре/ Рі = 0,786/1,01 = 0,778
Ефективний ККД
?е = ?м * ?і = 0,778 * 0,433 = 0,337
Ефективна витрата палива, г/(кВт * ч)
gе = 3600/(Ни * ?е) = 3600/(42,5 * 0,337) = 251,28
Годинна витрата палива, кг/год
Gп = gе *Nе = 251,28 * 40,5/1000 = 10,177 кг/год
2.9 Визначення основних розмірів двигуна
Літраж двигуна, л
Vл = ?Vh = (30*?*Nе)/(Ре*n) = (30 * 4 * 40,5)/(0,77 * 5000) = 1,237 л.
Робочий обсяг одного циліндра, л
Vh = Vл/і = 1,237/4 = 0,309 л
Обираємо відношення S/D = 1,105
Діаметр циліндра двигуна, мм
= = 70,9 мм.
Хід поршня, мм
S = S/D * D = 1,105 * 70,9= 78,343 мм.
Отриманні значення округляємо до найближчих цілих значеннь:
D = 71 мм; S = 78 мм.
На основі отриманих S і D вироховуємо основні параметри та показники двигуна:
Літраж, л
Vл = (? * D * S * і)/4 * 10?= (3,14 * 71 * 78 * 4)/ 4 * 10?= 1,235 л.
Ефективна максимальна потужність, кВт
Nе = (Ре * Vh * n * і)/30? = (0,77 * 0,309 * 5000 * 4)/30 * 4 = 39,655 кВт.
Витрати палива, кг/год
Gп = gе*Nе = 251,28* 39,655/1000 = 9,965 кг/год.
Середня швидкість поршня, м/с
Vп.ср. = (S * n)/30 * 103 = (78 * 5000)/30000 = 13 м/с.
2.10 Побудова індикаторної діаграми двигуна
Vh = 0, 309 л;
Vс = Vh/(? 1) = 0, 309/(23 1) = 0,014 л
Vа = (Vh + Vс)/ Vс = (0, 309 + 0,014)/0,014 = 23,071 л
Для побудови діаграми вибираємо кут ? = 15?
Знаходимо кути ?1 та ?2
tg ?1 = (1 + tg?)n1 1 = (1 + tg15?)1,35 1 = 20?
tg ?2 = (1 + tg?) n2 1 = (1 + tg15?)1,18 1 = 18?
Положення точки “с”:
Р?с??????????? = 1,25 * Рс = 1,2 * 6,352 = 7,62
3. Тепловий баланс
3.1 Загальна кількість теплоти, введеної в двигун із паливом, Дж/с
Q0 = (Ни * Gп)/3,6 = (42500 * 9,965)/3,6 = 117642,36
3.2 Теплота, еквівалентна ефективній роботі за 1с, Дж/с
Qе = 1000 * Nе = 1000 * 40,5 = 40500
3.3 Теплота, передана охолодженому середовищу, Дж/с
Qb = С * і * D(1+2m) * nm* (Ни-?Ни)/?*Ни = 0,53 * 4 * 7,1(1+2*0,7) * 50000,7 * 1/1,3 = 60941,841
3.4 Теплота, віднесена до відпрацьованих газів, Дж/с
Qr = Gп/3,6 [М2 * (mС? ?р)to * (Тz 273) М1 * (mС??р)to * (Т0 273)] =
9,965/3,6 * [0,675 * (23,285 + 8,315) * (2086,741 273) 0,643 * (20,775 + 8,315) * (288 273)] = 10007,6
3.5 Невраховані втрати теплоти, Дж/с
Qост = Q0 (Qе + Qb + Qr) = 117642,36 (40500 + 60941,841 + 10007,6) = 6192,92
Складова теплового балансу в джоулях на секунду і у відсотках подана у таблиці 2.
Таблиця 2
Складо?/p>