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