Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания Д-240
Курсовой проект - Разное
Другие курсовые по предмету Разное
в цилиндре в конце процесса расширения
.
Температура газа в цилиндре в конце процесса расширения
.
Для повторения цикла необходимо охладить газ, заключенный в цилиндре, т. е. отнять теплоту Q2 от введенной теплоты Q1 при постоянном объеме Va.
Термический КПД выражается формулой:
.
В цикле с сообщением теплоты при постоянном объеме вводимое количество Q1 теплоты пропорционально его изобарной теплоемкости СP, а отводимое Q2 пропорционально его изохорной теплоемкости С? и соответствующим разностям температур:
Термический КПД можно определять подставив значения температур с учетом того, что:
Двигатели этого типа в качестве транспортных не использовались вследствие громоздкости установки, снабженной компрессором, имевшим две или три ступени давления. Поэтому данный цикл в дальнейшем рассматриваться не будет.
.3 Цикл двигателей с подводом тепла при постоянном объеме и постоянном давлении (смешанный цикл)
Тракторные и автомобильные двигатели работают по смешанному циклу на дизельном топливе. Для самовоспламенения впрыскиваемого топлива степень сжатия должна быть не ниже 14. Индикаторная диаграмма теоретического цикла представлена на рис. 1.3. В цикле кривая ас диаграммы изображает адиабатическое сжатие рабочего тела, заключенного в цилиндре, сz и zz - сообщение теплоты, zb - адиабатическое расширение и ba - отдачу части сообщенной теплоты холодному источнику в соответствии со вторым законом термодинамики.
рис.1.3.
Значения температуры и давления в конце процесса сжатия аналогичны предшествующим формулам:
; .
Максимальное давление смешанного цикла:
.
Температура в ВМТ равна:
.
Температура в конце процесса подвода теплоты равна:
.
Давление в конце адиабатного расширения равно:
.
Температура в конце адиабатного расширения определяется формулой:
Термический КПД теоретического цикла можно определить по разности количества теплоты: Q1 + Q1, введенных соответственно при V = const (по изохоре сz) и при р = const (по изобаре zz) и Q2, отданного холодному источнику при V = const (по изохоре ba):
.
Теплота, сообщаемая соответственно по изохоре и изобаре, и отводимая теплота равны
Подставляя Q1, Q1 и Q2 в уравнение, определяющее термический КПД смешанного цикла, заменяя все температуры через температуру начала сжатия Tа, аналогично предшествующим выводам и учитывая, что
,
Получаем
Это уравнение позволяет утверждать, что использование тепла в смешанном цикле зависит от степени сжатия, предварительного расширения и повышения давления, а также показателя адиабаты.
В смешанном цикле повышение степени сжатия улучшает экономические и мощностные показатели. Однако по мере увеличения степени сжатия прирост использования теплоты постепенно замедляется и после значений степени сжатия 10-12 становится малоощутимым. В дизельных двигателях значении степени сжатия больше 15 объясняются желанием облегчить пуск холодных двигателей. При повышении степени сжатия растет температура конца сжатия, что обеспечивает самовоспламенение топлива даже при низких температурах стенок цилиндра и засасываемого воздуха.
Глава II. Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания Д-240
2.1 Исходные данные
Исходные данные:
тип ДВС 4Ч;
размерность диаметр цилиндра d = 11 см
ход поршня S = 12,5 см;
эффективная мощность Ne=55,1 кВт;
частота вращения коленвала n=2200 об/мин;
топливо - дизельное ЦЧ=45 ед;
компоновка двигателя - рядная;
тип системы охлаждения - жидкостная;
смесеобразование - объемное;
прототип - Д-240. Прототип: двигатель тракторного типа Д-240 рядной компоновки с жидкостным охлаждением. Размерность d / S = 11 см/12,5 см, в дизеле применена неразделенная камера сгорания с объемно-пленочным смесеобразованием; степень сжатия ? = 16, коэффициент избытка воздуха ?=1,45.
.2 Расчёт процесса впуска
Найдем давление в конце процесса наполнения:
где Ро = 0,1 МПа - нормальное атмосферное давление; А-коэффициент, зависящий от частоты вращения коленвала; Wвн - скорость потока в проходном сечении впускного клапана.
Определяем коэффициент А:
Найдем скорость потока:
где - отношение площади поршня к проходному сечению впускного клапана; для двигателя Д-240 принимаем
сп - средняя скорость поршня.
Определяем скорость поршня:
Определяем скорость потока:
Итак, давление в конце процесса наполнения:
Температура газов в конце наполнения:
где Т0-температура окружающей среды;
?Т- мера подогрева свежего заряда на впуске;
?r-коэффициент остаточных газов;
Tr - температура отработавших газов.
Принимаем температуру окружающей среды Т0=15+273=288К.
Принимаем меру подогрева ?Т=15оС.
Коэффициент остаточных газов:
где Рr - давление отработавших газов.
Найдем давление отработавших газов:
Найдем температуру отработавших газов:
Принимаем Tr=900К.
Итак, температу?/p>