Конструирование четырехтактного двигателя внутреннего сгорания с одним цилиндром, работающего по схеме вращающегося цилиндра-клапана
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
орода Содержание кислорода Теплота сгорания Молекулярная масса С Н О Нu mT 0,855 0,145 0,000 43961 115 кДж/кг кг/кмоль
Стехиометрическое количество воздуха, теоретически необходимое для полного сгорания 1 кг топлива и состава С+Н+О (воздух принимают как 0,21 объёмных частей кислорода и 0,79 объёмных частей азота)
=0,5119 кмоль.(4.1)
Количество свежей смеси на 1 кг топлива для двигателей с внешним смесеобразованием
=0,4694 кмоль.(4.2)
Неполное сгорание при a<1
Принимают, что продукты неполного сгорания состоят из углекислого газа СО2, окиси углерода СО, водяного пара Н2О, водорода Н2 и азота N2
=0,0148(4.3)
=0,0564
=0,0067
=0,0658
=0,3640.
где К - коэффициент зависящий от Н/С водорода и углерода, содержащихся в топливе. Для бензинов при Н/С=0,170,19, K=0,4490.
Общее количество продуктов сгорания
=0,5077(4.4)
Коэффициент молекулярного изменения свежей смеси
=1,0816(4.5)
Давление в начале сжатия
=0,086 МПа(4.6)
Коэффициент наполнения
0,8086 (4.7)
где - коэффициент, учитывающий неодинаковость теплоёмкостей смеси и остаточных газов и равный 1,064 .
Коэффициент остаточных газов
=0,0445 (4.8)
Температура рабочей смеси в начале сжатия
=350,3 К(4.9)
Действительный коэффициент молекулярного изменения
=1,078 (4.10)
Давление в конце сжатия =1,996 МПа(4.11), n1=1,365.
Показатель политропы сжатия и расширения находится из трансцендентного уравнения
(4.12)
где (4.13)
для процесса сжатия i=1, к=c, n=a, m=e,
при адиабатном сжатии , следовательно
для процесса расширения i=2, к=b, n=z, m=e, ;
Rm=8,1343 кДж/(кмоль*К)- универсальная газовая постоянная.(4.15)
Температура в конце сжатия =812,0 К(4.16)
Теплота сгорания продуктов неполного сгорания при a<1 =5797,2 кДж/кг(4.17)
Коэффициент выделения теплоты при сгорании, если a<1
=0,8681(4.18)
Уравнение сгорания для бензиновых двигателей:
(4.19)
где - коэффициент использования теплоты при сгорании,; uс с.з - молярная внутренняя энергия свежей смеси в конце процесса сжатия (свежего заряда), uс п.с - молярная внутренняя энергия продуктов сгорания.
Степень повышения давления
=3.75(4.20)
Молярная внутренняя энергия свежего заряда при температуре tc, (температура в уравнение молярной внутренней энергии подставляется в С)
=11804 кДж/кмоль(4.21)
где Сv c.з - молярная теплоёмкость свежего заряда (воздуха) при температуре tc,
Молярная внутренняя энергия продуктов сгорания при температуре tc
=12946 кДж/кмоль(4.22)
где rк п.с - объёмная доля компонента продуктов сгорания, Сv п.с - молярная теплоёмкость компонента продуктов сгорания при температуре tс.
Молярная внутренняя энергия продуктов сгорания при температуре при температуре tz
=75974 кДж/кмоль(4.23)
где Сv п.с - молярная теплоёмкость компонента продуктов сгорания при температуре tz.
Объёмная доля компонента продуктов сгорания
(4.24)
где Мк - количество компонента продуктов сгорания, кмоль; например, .
Решая уравнение сгорания, определяем температуру Tz=2821,6 K.
Теоретическое давление в цилиндре в конце сгорания
=7,478 МПа. (4.25)
Действительное давление в цилиндре в конце сгорания =6,730 МПа.
Давление конца расширения =0,357 МПа(4.26), n2=1,321 (n2 - показатель политропы расширения)
Температура конца расширения
=1348,8 K(4.27)
Среднее индикаторное давление
=0,957 МПа(4.28)
Индикаторная мощность двигателя (где Vh - рабочий объём одного цилиндра)
=7,83 кВт(4.29)
Индикаторный к.п.д.
=0,3009(4.30)
Удельный индикаторный расход топлива
=0,2722 кг/(кВт*ч)(4.31)
Мощность механических потерь
=2,05 кВт(4.32)
где Рмех=A+BСм - среднее давление механических потерь, где A и B - коэффициенты устанавливаемые экспериментально, средняя скорость поршня -
Эффективная индикаторная мощность двигателя
=5,78 кВт(4.31)
Механический к.п.д.
=0,8306(4.32)
Эффективный к.п.д.
=0,2499(4.33)
Удельный эффективный расход топлива
=0,3277 кг/(кВт*ч)(4.34)
Литровая мощность
=33,13 кВт/л(4.35)
Часовой расход топлива
=1,89 кг/ч.(4.36)
Рисунок 4.1 - Индикаторная диаграмма
4.2 Кинематический расчет кривошипно-шатунного механизма и динамический расчёт двигателя
Исходные данные [ 30, стр 18.]
1). Тип двигателя: бензиновый
). Частота вращение коленвала при номинальной мощности(об/мин)
). Число и расположение цилиндров (рядный) k=1
). Степень сжатия
). Диаметр цилиндра (м)
). Отношение S/Dц
). Рабочий объём цилиндра (л)
). Критерий подобия
). Плотность железа кг/м3
). Конструктивная масса шатуна кг/м2
). Конструктивная масса поршня кг/м2
14). Давление на впуске Па
). Давление на выпуске Па
). Показатели политропы расширения и сжатия ( из теплового расчёта)
). Диаметр коренной шейки (м)
). Длина коренной шейки (м)
). Диаметр шатунной шейки (м)
). Длина шатунной шейки (м)
). Толщина щеки (м)
). Механический КПД
). Степень повышения давления
Определение основных размеров КШМ
) Находим перемещение поршня
(4.37)
) Находим радиус кривошипа
&nbs