Двигатель мощностью Ne=100 кВт для привода генератора

Курсовой проект - Транспорт, логистика

Другие курсовые по предмету Транспорт, логистика

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Дипломная работа по теме:

Двигатель мощностью Ne = 100 кВт для привода генератора

Введение

 

В современном мире двигатель внутреннего сгорания занимает одно из основных мест по энергопроизводству. По сравнению с любыми другими тепловыми двигателями он является наиболее экономичным. Высокая экономичность, малая металлоёмкость, надёжность и относительная долговечность делает этот тип тепловых двигателей универсальным в различных областях промышленности.

Одним из определяющих факторов при проектировании и выборе типа двигателя является экономичность. Топливо в ряде случаев составляет ощутимую долю массы транспортного средства и требует для своей перевозки увеличения габаритов средства, а, следовательно, и мощности двигателя. Кроме того, в виду современной ситуации на нефтяном рынке, ожидается постоянное удорожание горюче-смазочных материалов. Улучшение экономичности двигателя связано с ростом давлений и температур цикла, что ведёт в свою очередь к росту токсичности и шума. А это ещё одна проблема, с которой приходится постоянно сталкиваться, особенно при разработке двигателей используемых в крупных населённых пунктах. Таким образом, при проектировании двигателя учитываются следующие факторы:

Мощность должна обеспечивать технические параметры изделия, и в конструкцию должна быть заложена возможность повышения мощности.

Частота вращения вала отбора мощности должна обеспечиваться та, которую задаёт потребитель.

Число цилиндров выбирается минимальным для заданных эффективной мощности Ne и частоты вращения n при допустимом по параметрам вырабатываемой энергии значений среднего эффективного давления Pe.

Масса и габариты зависят от назначения двигателя, определяются литровой массой, числом и расположением цилиндров.

Экономичностью по горюче-смазочным материалам.

Так же при проектировании необходимо учитывать развитие науки и средств производства, применять новые технологии, обеспечивающие лучшие показатели по всем вышеуказанным параметрам, а также учитывать развитие существующих двигателей с учетом времени.

1. Выбор исходных параметров

 

Тип двигателя: дизель-генератор мощностью , .

 

1.1 Выбор прототипа

 

В качестве прототипа выбран двигатель 6V90Ч13/14 ЯМЗ-236Г имеющий следующие характеристики:

Количество цилиндров: i = 6;

Расположение цилиндров: V-образное под углом 90;

Диаметр цилиндра/ход поршня, см: 13/14;

Рабочий объем всех цилиндров, л: 11,15;

Степень сжатия ?: 16,5;

Номинальная мощность, кВт: 110;

Частота вращения коленчатого вала на номинальном режиме, об/мин: 1700.

 

1.2 Исходные данные

 

Мощность двигателя: ;

Условия окружающей среды: ; ;

Действительная степень сжатия: ;

Коэффициент избытка воздуха: ;

Частота вращения коленчатого вала: ;

Давление отработанных газов: ;

Коэффициенты использования теплоты: ;

Температура отработанных газов: ;

Механический КПД: ;

Теплотворная способность топлива: ;

Подогрев заряда от стенок цилиндров: ;

Состав топлива: ;

Максимальное давление цикла: ;

Коэффициент полноты диаграммы: .

Коэффициенты дозарядки и очистки объема цилиндра сжатия: ; .

2. Расчет рабочего процесса

 

.1 Расчет процесса наполнения

 

Определим давление в начале сжатия:

.

Определим коэффициент наполнения (для дизеля: и , ):

Расчёт ?г (4-тактный двигатель без наддува):

.

Найдем температуру рабочей смеси в конце наполнения:

- это температура свежего заряда, получившего теплоту от внутренних стенок цилиндра и остаточных газов, оставшихся в цилиндре от предыдущего цикла.

.

 

2.2 Расчет процесса сжатия

 

В действительном рабочем цикле сжатие представляет процесс с переменным показателем политропы. Практически переменный показатель заменяется средним показателем , величина которого обычно лежит в пределах 1,32-1,39. Сжатие в большинстве случаев сопровождается в среднем некоторым теплоотводом от рабочего тела. Однако общая отдача теплоты незначительна и поэтому процесс сжатия в двигателях мало отличается от адиабатного.

 

;

 

определим из форумулы:

 

;

 

Пусть тогда в первом приближении:

, тогда .

Второе приближение:

, тогда .

Третье приближение:

, тогда .

Следовательно:

Температура в конце сжатия:

Давление в конце сжатия:

Средняя теплоемкость при сжатии:

.

2.3 Термохимический расчет и термодинамический расчет процесса сгорания

 

Для 1 кг топлива среднего состава массовые количества углерода, водорода и кислорода:

С = 0,870; H = 0,126; О = 0,004; S = 0; С + Н + O + S = 1;

Количество воздуха, теоретически необходимое для полного сгорания 1 кг топлива (в кмоль/кг):

.

Количество свежего заряда для дизеля (в кмоль/кг):

.

Количество продуктов полного сгорания (в кмоль/кг):

Теоретический коэффициент молекулярного изменения:

Действительный коэффициент молекулярного изменения:

.

Коэффициент молекулярного изменения в точке z:

.

Максимальная температура сгорания (термодинамическое уравнение сгорания для дизелей):

;

Степень повышения давления:

;

;

;

Подставляем в уравнение:

;

Р