Тепловой расчет ДВС
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
ВВЕДЕНИЕ
Двигатели внутреннего сгорания относятся к наиболее распространенным тепловым машинам. Эти двигатели, работающие на жидком топливе нефтяного происхождения, явились надежной основой развития автотракторостроения.
Факторами, влияющими на конструкцию ДВС, являются необходимость увеличения удельной мощности, повышение надёжности и возможность использования двигателей в различных условиях эксплуатации при минимальных расходах топлива, стоимости и затратах материалов.
Экономичность и надежность двигателей в значительной степени зависят от систем питания, охлаждения, смазки, автоматизации, регулирования и других систем.
Поэтому рассмотрения особенностей работы, конструирования и расчета этих систем имеет важное значение. При создании новых двигателей и их семейств большое внимание уделяется степени их стандартизации и унификации, которая оценивается долей стандартизованных и унифицированных элементов во всей конструкции двигателя. Степень унификации должна определяться оптимальностью общего решения компоновки и ее экономической целесообразности.
1.Исходные данные двигателя
Тип двигателя: дизельный
Эффективная мощность двигателя на номинальном режиме 35кВт
Частота вращения коленчатого вала: 5000 мин-1
Число цилиндров:2
Определяем недостающие параметры:
Цикловая подача топлива, г/цикл:
, г/цикл
где n и i - частота вращения коленчатого вала (мин-1) и число цилиндров двигателя;
ge - эффективный удельный расход топлива, г/(кВт*ч)
? - коэффициент тактности двигателя(?=2- четырехтактный двигатель)
Ne - эффективная мощность двигателя, кВт.
г/цикл
Плотность заряда на впуске, кг/м3:
, кг/м3
где рк - давление наддува, МПа
Rв - газовая постоянная воздуха, Дж/(кг*К), Rв=287 Дж/(кг*К)
ТК - температура надувочного воздуха, К,
K
где Т0 - температура окружающей среды, К; (Т0=293 К)
р0 - давление окружающей среды, кПа; (р0=100 кПа)
nk - показатель политропы сжатия воздуха в компрессоре.
Для центробежных нагнетателей с охлаждаемым корпусом nk=1,4…1,8; без охлаждаемого корпуса nk=1,8…2,0. Принимаю nk=1,4.
К
кг/м3
Необходимый объем воздуха, л:
, л
где LТ=14,5 кг - количество воздуха необходимое для сгорания 1кг топлива.
?=1,8…2- коэффициент избытка воздуха;
л
Ориентировочное значение диаметра цилиндра, м:
, м
где ?н=0,8 - коэффициент наполнения цилиндра свежим зарядом
к=1 - коэффициент короткоходности
[м]
Ориентировочное значение хода поршня, м:
, [м]
[м]
. Процесс впуска
Определяем температуру в конце процесса впуска:
, [К]
где ТК - температура надувочного воздуха, К;
DТ -подогрев свежего заряда, К;
gr -коэффициент остаточных газов;
Тr -температура остаточных газов, К,
Принимаем:
Тк =305 К
DТ =15-для двигателей с поршнем из алюминиевого сплава [стр.82 /1/];
gr =0,03…0,06 - в четырехтактных дизелях без наддува и с наддувом [стр.19 /3/],
gr =0,04;
Тr =700…900 К для дизелей [стр. 8 /4/], Тr =800 К.
К
Определяем давление в конце впуска:
Ра =(0,85…0,9) Рк , [кПа]
Ра =0,9115=103,5 кПа
. Процесс сжатия
Величину n1 определяем по эмпирической формуле профессора В.А. Петрова, как функцию угловой скорости вращения коленвала ?, для дизеля:
Определяем давление в конце сжатия:
Рс =Ра?n1, [кПа]
где n1- средний показатель политропы сжатия.
Рс =103,515.51,35=4186,8 [кПа]
Определяем температуру в конце сжатия:
Тс = Та ?n1-1 [К]
Тс = 338,415.5 1,35-1 =883,18 [К]
. Процесс сгорания
Определяем теоретически необходимое количество воздуха (в молях) на сгорание 1 кг топлива:
, [кмоль/кг]
где С - содержание углерода в топливе;
Н - содержание водорода в топливе;
О - содержание кислорода в топливе;
Принимаем состав топлива: С=0,87; Н=0,124; О=0,006;
[кмоль/кг]
Определяем действительное количество воздуха:
L=aL0, [кмоль/кг]
где a - коэффициент избытка воздуха.
Для дизелей с объемным смесеобразовании a=1,8…2,0 (стр.31 /3/),
Принимаем a=2 (стр.31 /3/)
L=20,492=1 кмоль/кг
Определяем число молей продуктов сгорания 1 кг топлива при a >1:
Определим химический коэффициент молярного изменения:
Находим действительный коэффициент молярного изменения:
Определяем теплоёмкость газов для чистого воздуха:
mСсn=а+вТс [кДж/кмольград]
где а=20,16; в=1,73810-3 - постоянные коэффициенты. [стр.10 /4/]
mСсn=20,16+1,73810-3 883,18=21,695 [кДж/кмольград]
Для продуктов сгорания при a >1:
Теплоёмкость при постоянном давлении:
mСzр =mСzn +mR
где mR =8,314- универсальная газовая постоянная[стр.10 /4/]
mСzр =
mСzр =
Температура в конце сгорания Тz определяется для дизеля из выражения:
где x- коэффициент использования тепла;
QH -низшая удельная теплота сгорания, кДж/кг,
l- степень повышения давления.
Для дизелей с полураздельными камерами сгорания величина l =1,7…2,2 [стр.10/4/], принимаем l =1,8 с учетом несове