Двигатели внутреннего сгорания
Курсовой проект - Транспорт, логистика
Другие курсовые по предмету Транспорт, логистика
1. Задание
Спроектировать (рассчитать) 4-хтактный дизельный вихрекамерный двигатель жидкостного охлаждения исходя из следующих данных:
Номинальная мощность (Ne, кВт) - 51 кВт;
Частота вращения коленчатого вала двигателя (n, мин-1) - 4600 мин-1;
Степень сжатия (?) - 23;
Коэффициент избытка воздуха (?) - 1,4;
Число цилиндров (I) - 4Р;
Отношение хода поршня к диаметру цилиндров S/D=1,06;
Выполнить тепловой расчет двигателя при номинальной мощности, определить основные параметры двигателя и построить индикаторную диаграмму. По значению номинальной мощности и частоте вращения построить внешнюю скоростную характеристику двигателя.
Определить:
1) термодинамические параметры в характерных точках индикаторной диаграммы и построить диаграмму;
) среднее индикаторное давление расчетным путем и путем планиметрирования площади индикаторной диаграммы;
) основные размеры (диаметр цилиндра и ход поршня);
) параметры двигателя при различных скоростных режимах работы и построить внешнюю скоростную характеристику.
2. Расчет ДВС с воспламенением от сжатия
.1. Выбор и расчет дополнительных данных
1) Давление окружающей среды:
) Температура окружающей среды
Т0 = 300 0К
3) Давление остаточных газов
рr - МПа, [рr = (1,05…1,25) р0]
В квадратных скобках даны интервалы изменения параметра, большие значения для высокооборотных дизелей.
4) Температура остаточных газов - Тr = 0 К, [Тr =600…900К]
) Температура свежего заряда в момент поступления ее в цилиндр
=300+20=320К
для надувных двигателей
Тк - 350…400оК - без ОНВ
Тк - 350…370оК - с ОНВ типа вода - воздух
Тк - 320…350оК - с ОНВ типа воздух - воздух
Принимаем подогрев свежего заряда
[?t = -5…200С].
6) Показатель политропы сжатия n1 и политропы расширения n2 принимаются с учетом скоростного режима или по статистическим данным
=1,41-100/4600=1,39
=1,22+130/4600=1,25
[]; [];
) Коэффициент использования теплоты , [].
) Давление газов в цилиндре в конце впуска
ра =0.8*0.1=0.08 МПа, [ра = (0,8…0,9) р0].
9) Низшая теплотворная способность дизельного топлива Ни =42,5 МДж/кг
[1 кал = 4,1868 Дж].
2.2 Определение параметров конца впуска
двигатель тепловой дизельный сгорание
1) Коэффициент остаточных газов
[0,03…0,06].
) Определение температуры газов в цилиндре в конце впуска
[340…3600 К].
) Коэффициент наполнения
[0,8…0,9],
где - коэффициент дозарядки [1,05…1,1].
2.3 Определение параметров конца сжатия
1) Давление газов в цилиндре в конце сжатия
МПа[3,5…5,0 МПа].
Мпа
) Температура газов в цилиндре в конце сжатия
[850…10500 К].
.4 Расчет рабочего тепла
Состав дизельного топлива: С = 0,87; Н = 0,126; О2 = 0,004.
1) Определение теоретически необходимого количества воздуха для полного сгорания 1 кг дизельного топлива
кг.возд./кгтоп.,
где 0,23 - массовая доля кислорода в воздухе;
В молях
кмоль возд. / кг топлива,
где 0,21 - объемная доля кислорода в воздухе.
) Определение количества воздуха в цилиндре перед сгоранием в кмоль/кг
кмоль/кг.
кмоль/кг.
) Определение суммарного количества продуктов сгорания, кмоль/кг
М2=С/12+Н/2+(? - 0,208) L0
М2=0,87/12+0,126/2+(1,4-0,208)*0,495=0,725 кмоль/кг
) Определение химического коэффициента молекулярного изменения:
.
) Определение действительного коэффициента молекулярного изменения:
.5 Определение параметров конца сгорания
Уравнение сгорания для дизельных двигателей имеет вид:
,
где = 20 160 +1,74Tс, (Дж/кмольград)
= (20 100+922/?) + (1,6+1,38/?) Тz, (Дж/кмольград).
tc= (Tc-273); tzc= (Tz-273); tc=1145-273=872=(tc+273); Tz=(tz+273).
Подставив выражения теплоемкостей в уравнение сгорания топлива, получим квадратное уравнение относительно Тz. Решение его имеет вид:
=(0,7*42,5*106)/(0,693*1,03*1,045)=39666667
= (20160+1,74Тс)* tc=19316806
с=1,986*?Tz/Tс* Tс=2,08Тz
39666667+19316806+2,08 Тz=58983473+2,08 Тz
=(20100+922/?) Тz=20758.6+2.59 Тz
tzc= (Tz-273)
?=1.045*(20758.6+2.59 Тz)*(Тz-273)=21314 Тz-5922117+2,71 Тz2
58983473+2,08 Тz=21314 Тz-5922117+2,71 Тz2
2,71 Тz2+21312 Тz-64905590=0
А=2,71; В=21312; С=-64905590
=2346К
Расчетное давление сгорания:
=1,045*6,25*(2346/1145)=13,4 МПа,
где ? - степень повышения давления определяется из выражения:
?=?Tz/Tс=1,045*(2346/1145)=2,14
Максимальное давление цикла с учетом скругления индикаторной диаграммы
(МПа)
=0,95*13,4=12,73 МПа
.6 Расчет параметров расширения
1 Давление конца расширения:
[рb = 0,25…0,5 МПа]
где ? - степень последующего расширения:
?=?/