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