Расчет авиационного звездообразного поршневого двигателя с воздушным охлаждением (прототип АИ-14)
Дипломная работа - Транспорт, логистика
Другие дипломы по предмету Транспорт, логистика
?ости от условий балансировки пробки могут быть стальные и алюминиевые), устанавливаемых на резьбе в передний противовес.
2 ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ
Под тепловым расчетом поршневого двигателя внутреннего сгорания подразумевается определение параметров, характеризующих рабочие процессы двигателя, а так же величин, определяющих энергетические и экономические параметры его работы.
По данным расчета и по заданным мощности и частоте вращения коленчатого вала можно определить основные размеры проектируемого двигателя. Кроме того, по данным теплового расчета с достаточной для практики точностью можно построить индикаторную диаграмму, необходимую для определения газовых сил, действующих на поршень двигателя, на стенки и головку цилиндра, на элементы кривошипно-шатунного механизма.
2.1 Исходные данные
) эффективная мощность на расчетной высоте Ne = 219,375 кВт (300 л.с.);
2) частота вращения коленчатого вала n = 2500 об/мин ();
) число цилиндров i = 9;
) степень сжатия ? = 6,5;
) давление наддува рк = 850 мм. рт. ст. (0,113 МПа);
) расчетная высота Нр = 800 м;
Прототип двигателя - АИ-14.
2.2 Выбор дополнительных исходных данных
. Коэффициент избытка воздуха. Принимаем ? = 0,85. При выборе коэффициента избытка воздуха нужно исходить из способа смесеобразования, условий работы, степени форсировки двигателя и т.д.
. Топливо. Сорт применяемого топлива зависит от степени сжатия и давления наддува. С ростом степени сжатия и давления наддува следует применять более высокооктановый бензин.
Примем в данном случае: бензин Б-91/115 (по прототипу); элементарный состав: С = 0,842; Н = 0,158; QТ = 0, средняя молекулярная масса - mT = 100.
Низшую теплотворную способность топлива определим по формуле:
;
.
. Параметры воздуха на расчетной высоте. На расчетной высоте Нр = 800м по данным стандартной атмосферы давление воздуха рН = 0,0918 МПа (690,5 мм.рт.ст.), температура ТН= 282,8 К (9,80С).
2.3 Расчет процесса наполнения
Цель расчета процесса наполнения - определение давления ра и температуры Та свежего заряда в конце хода впуска.
. Согласно заданию давление наддува рк = 113000Па. Находим температуру воздуха после нагнетания
,
где - повышение температуры воздуха в нагнетателе.
Адиабатическая работа сжатия 1кг воздуха равна:
;
.
Адиабатический КПД центробежного нагнетателя примем равным . Тогда ,
.
. Определяем коэффициент наполнения двигателя с наддувом на расчетной высоте
,
где hVпр = 0,81 - приведенный коэффициент наполнения, т.е. полученный при условиях впуска без наддува на земле.
.
. Находим давление в конце хода впуска:
,
где pr - давление остаточных газов в конце входа впуска. Принимаем pr = 1,12 тАв pН = 1,12 тАв 0,0918= = 0,1028 МПа;
? -- степень подогрева свежей смеси в процессе наполнения:
.
При Тк = 294,4 К примем = 10 К. Тогда
.
. Определяем коэффициент остаточных газов:
,
где - температура остаточных газов, зависящая от степени сжатия, коэффициента избытка воздуха, давления наддува и др. Примем = 1100К, тогда
.
. Находим температуру газов в конце хода впуска
,
.
2.4 Расчет процесса сжатия
Цель расчета процесса сжатия - определение давления рс и температуры Тс газов в конце этого процесса.
. Давление в конце сжатия:
,
где nс = 1,35 - показатель политропы сжатия.
.
. Температура в конце сжатия:
,
.5 Расчет процесса сгорания
Цель расчета процесса сгорания - определение максимальных значений давления рz и температуры Тz газов при сгорании топлива.
. Температура Тz газов. Для этого воспользуемся уравнением сгорания, полученным на основании первого принципа термодинамики:
,
где - низшая теплота сгорания топлива с учетом условий, при которых протекает процесс сгорания. При ? < 1 будет иметь место неполное сгорание. В этом случае:
;
;
= 0,92- коэффициент эффективного выделения теплоты;
М0 - теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1кг топлива в кмоль/кг:
,
;
-- действительное количество воздуха для сгорания 1кг топлива;
- действительный коэффициент молекулярного изменения,
где - химический коэффициент молекулярного изменения. Для случая ? < 1 определяем:
,
.
;
- средняя молярная теплоемкость газов в интервале температур от 0 до tc, 0С:
,
где tc = Тс - 273 = 663,63 - 273 = 390,63?С.
;
-- средняя молекулярная теплоемкость газов в интервале температур от 0 до tz, 0С, которая определяется в зависимости от коэффициента избытка воздуха: ,
.
Подставляя все известные величины в исходное уравнение, получим:
, откуда ; .
. Определим максимальное давление сгорания:
,
.6 Расчет процесса расширения
Цель расчета процесса расширения - определение давления рВ и температуры газов ТВ газов в конце расширения.
. Находим давление в конце расширения:
,
где nР = 1,24 - показатель политропы расширения,
2. Рассчитываем температуру в конце расширения:
,
.7 Определение индикаторных параметров двигателя
. Среднее индикаторное давление:
,
где = 0,96 - коэффициент полноты (скругл