Как сделать тепловой расчет двигателя
Курсовая работа: Тепловой расчет двигателя
Название: Тепловой расчет двигателя Раздел: Промышленность, производство Тип: курсовая работа Добавлен 21:51:04 02 февраля 2011 Похожие работы Просмотров: 983 Комментариев: 14 Оценило: 3 человек Средний балл: 5 Оценка: неизвестно Скачать | ||||||||
ВАЗ-2107 | 55,6 | 5600 | 4-Р | 8,5 | 76 | 66 | 1,197 | 313 |
По заданным параметрам двигателя произвести тепловой расчет, определить параметры состояния рабочего тела, соответствующие характерным точкам цикла, индикаторные и эффективные показатели двигателя, диаметр цилиндра и ход поршня, построить индикаторную диаграмму. Тепловой расчет для карбюраторного двигателя произвести для режима максимальной мощность.
При проведении теплового расчётадля карбюраторного двигателя выбираем следующие параметры:
Давление окружающей среды р о = 0,1 МПа
Температура окружающей среды То = 293 К
Давление остаточных газов р r = 0,114 МПа
Температура остаточных газов Тr = 1050 К
Подогрев свежего заряда ∆Т = 20۫С
Коэффициент наполнения ηv = 0,8
Коэффициент избытка воздуха α = 0,96
В соответствии с заданной степенью сжатия ε = 8,5 можно использовать бензин АИ 93
Молекулярная масса топлива: С = 0,855; Н = 0,145; mt = 115 кг/моль
Низшая теплота сгорания: Нu= 33,891*C+125,6*H-2,51*9*H= 44 МДж/кг
Средний показатель политропны сжатия n1 = 1,37
Средний показатель политропны расширения n2 = 1,24
Коэффициент использования тепла ξ = 0,9
тепловой карбюраторный двигатель индикаторный
2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ СОСТОЯНИЯ РАБОЧЕГО ТЕЛА В ХАРАКТЕРНЫХ ТОЧКАХ ИНДИКАТОРНОЙ ДИАГРАММЫ
Давление в конце впуска
, где
— потери давления в следствие сопротивления впускной системы и затухания скорости движения заряда в цилиндре.
где
— коэффициент сопротивления впускной системы;
– средняя скорость движения заряда в наименьшем сечении впускной системы;
— плотность заряда на впуске;
;
Коэффициент остаточных газов
Температура в конце впуска
Давление в конце сжатия:
Температура в конце сжатия:
2.3 ПРОЦЕСС СГОРАНИЯ
кмоль воз/кг топл
С, Н, О – массовые доли углерода, водорода и кислорода в элементарном составе топлива;
0,21 – объёмное содержание кислорода в 1 кг воздуха;
0,23 – массовое содержание кислорода в 1 кг воздуха;
Действительное количество молей свежего заряда:
где
— действительное количество воздуха, необходимое для сгорания 1кг воздуха.
— молекулярная масса паров автомобильных бензинов.
Количество молей продуктов сгорания, ,
Действительный коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси:
, где
— коэффициент молекулярного изменения горючей смеси.
Тепловой расчет двигателя
Расчетно-пояснительная записка к курсовой работе
«Тепловой расчет ДВС»
По дисциплине «Автомобильные двигатели»
Выполнил: студент гр. 1372
ОГЛАВЛЕНИЕ.
1. Выбор расчетных режимов. 3
3. Параметры рабочего тела. 4
4. Параметры окружающей среды и остаточные газы. 5
6. Процесс сжатия. 7
7. Процесс сгорания. 8
8. Процесс расширения. 10
9. Процесс выпуска. 10
10. Индикаторные параметры рабочего цикла. 11
11. Эффективность параметров двигателя. 11
12. Основные параметры цилиндров и двигателей. 12
13. Построение внешней скоростной характеристики (график). 18-19
14. Построение расчетной индикаторной диаграммы (график). 20
15. Скругление расчетной индикаторной диаграммы (график). 20
16. Список используемой литературы. 21
Исходные данные.
1. Мощность двигателя, Ne = 87 кВт;
2. Частота вращения коленчатого вала, nN = 6000 об/мин;
3. Тактность двигателя, τ = 4;
4. Количество цилиндров, i = 4;
5. Степень сжатия, ε = 10,3;
6. Тип охлаждения – жидкостное.
Режимы для проведения теплового расчета:
а) режим минимальной частоты вращения nmin = 1000об./мин.
б) режим максимального крутящего момента nM =0,53nN = 3200 об./мин.
в) режим максимальной (номинальной) мощности nN = 6000об./мин.
г) режим максимальной скорости движения автомобиля
nmax = 1.05nN = 6300 об./мин.
Подбор аналогов
Величина | Проектируемый двигатель |
Ne, кВт | 86/4/6000 |
Ме, Н*м | 136,2/6000 |
ε | 10,3 |
Vл, л | 1,9 |
D/S | 88/78 |
Nл = Nе/Vл | 45,1 |
Тепловой расчет двигателя
Расчет проводится для заданной частоты вращения коленчатого вала карбюраторного двигателя n = 6000об/мин.
Топливо. В соответствии с заданной степенью сжатия ε = 10,3 можно использовать бензин марки АИ-93. ПРЕМИУМ-95 и АИ-98 ЭК
Средний элементарный состав и молекулярная масса бензина
С = 0,855; Н = 0,145; mт = 115 кг/кмоль.
Определим низшую теплоту сгорания топлива
Нu = 33,91С+125,60Н-10,89(O-S)-2,51(9H+W) = 33,91*0,855+125,6*0,145-2,51*9*0,145 = 43,93 МДж/кг = 43930кДж/кг.
Параметры рабочего тела. Теоретическое необходимое количество воздуха для сгорания 1кг. топлива
кмоль возд/кг топл.
кмоль
Коэффициент избытка воздуха α = 0,96 на основных режимах
(литература 1). На режимах минимальной частоты вращения α = 0,86.
Количество горючей смеси.
кмоль гор.см./кг. топл.
Количество отдельных компонентов продуктов сгорания при К = 0,5
кмольСО/кгтопл.
кмольN2/кгтопл.
Общее количество продуктов сгорания:
М2 = МСО2 + МСО + МН2О + МН2 + МN2 = C/12 + H/2 + 0,79αL0 = 0,0655 + 0,0057 + 0,0696 + 0,0029 + 0,3923 = 0,5361 кмоль пр.сг/кг топл.
Результаты занесем в таблицу
Рабочее тело; карбюраторный двигатель
Параметры окружающей среды и остаточные газы.
Давление и температура окружающей среды при работе двигателей без наддува
Рк = Ро = 0,1 МПа и Тк = То = 293 К
Температура остаточных газов.
(рис. 5.1 литература 1 принимаем).
При номинальных режимах карбюраторного двигателя Тr = 1070 К
Давление остаточных газов.
Для карбюраторного двигателя на номинальном скоростном режиме:
PrN = 1,18 Po = 1,18*0,1 = 0,118 МПа.
Температура подогрева свежего заряда. С целью получения хорошего наполнения карбюраторных двигателей на номинальных скоростных режимах принимается Δ ТN = 8єС. (1)
Плотность заряда на выпуске.
Ρr = Ро *106 / (RBTO) = 0,1*106 / (287*293) = 1,189 кг / м3,
где RB – 287 Дж / (кг.град.) – удельная газовая постоянная для воздуха.(1)
Потери давления на впуске.
При учете качественной обработки внутренних поверхностей впускных систем для карбюраторного двигателя можно принять β2 + ξВП = 2,8 и
β – коэффициент затухания скорости движения заряда в рассматриваемом сечении цилиндра.
ξВП – коэффициент сопротивления впускной системы, отнесенный к наиболее узкому ее сечению.
ωВП – средняя скорость движения заряда в наименьшем сечении впускной системы. (1)
Тогда ΔРа на всех скоростных режимах двигателя рассчитывается по формуле:
ΔРа = (β2 + ξвп) А2nn2ρо10-6/2, где Аn = ωвп / nN
Аn = 95 / 6000 = 0,0158
ΔРа = 2,8 * 0,01582 * 60002 * 1,189 * 10-6 / 2 = 0,0150
Давление в конце пуска.
В карбюраторном двигателе при nN = 6000 мин-1.
Ра = Ро – ΔРа = 0,1 – 0,0150 = 0,085 Мпа.
Коэффициент остаточных газов.
φоч = 1 – коэффициент очистки.
φдоз = 1,12 – коэффициент дозарядки на номинальном скоростном режиме.
Температура в конце впуска.
Та = (То + ΔТ + γr * Tr) / (1 + γr) = (293+8+0,0385*1070) / (1+0,0385) = 329
Результаты вычислений занесем в таблицу.
Процесс впуска и газообмена
При ε = 10,3 и Та = 329 К, nN = 6000 мин-1 определяем по монограмме средний показатель адиабаты сжатия к1 = 1,3765 и средний показатель политропы сжатия n1 = 1,37. (1)
Давление в колнце сжатия.
Рс = Раεn = 0,085*10,31,376 = 2,1036 Мпа.
Температура в конце сжатия.
Тс = Таεn-1 = 329*10,31,376-1 = 792 К.
Средняя мольная теплоемкость в конце сжатия.
а) свежей смеси (воздуха)
20,6 + 2,638 * 10-3 * 519 = 21,969 кДж / (кмоль град).
б) остаточных газов
(m )
= 24,014+(24,150 – 24,014)*0,01/0,05 = 24,0412 кДж/(кмоль град).
(m )
= 24,44+(24,586 – 24,44)* 0,01/0,05 = 24,469 кДж/(кмоль град).
(m )
= 24,041+(24,469 – 24,041)* 19/100 = 24,122 кДж/(кмоль град).
кДж/(кмоль град).
(m )
=
кДж/(кмоль град).
Результаты вычислений заносим в таблицу.
Коэффициент молекулярного изменения горючей смеси:
Коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси:
Количество теплоты, потерянное вследствие химической неполноты сгорания:
ΔНu = 119950*(1-α)*L0 кДж/кг. = 119950*(1-0,96)*0,516 = 2476 кДж/кг.
Теплота сгорания рабочей смеси:
Нраб.см. = кДж/кмоль раб.см.
Средняя мольная теплоемкость продуктов сгорания:
(m )
=
Определяется по эмпирическим формулам таб. 3.7 литература 1.
(m )
=
*[0,0655*(39,123+0,003349tz)+0,0057*(22,49+0,00143tz)+0,0696*(26,6++0,004438tz)+0,0029*(19,678+0,001758tz)+0,3923*(21,951+0,001457tz)=24,657+ 0,002077tz] кДж/кмоль град.
Коэффициент использования теплоты ξz принимаем = 0,88:
Температура в конце видимого процесса сгорания: при n = 6000 мин
ξz Нраб.см + (m )
tc = μ(m
)
tz :
0,88*79193+22,049*519 = 1,061*(24,657+0,002077) tz,
0,002204 +26,165 tz – 81132 = 0, откуда
tz =
Tz = tz + 273 = 2825 К;
Максимальное давление сгорания теоретическое:
pz = pc*μ* Tz/ Тс = 2,1036*1,061*2825/792 = 7,963 МПа.
Максимальное давление сгорания действительное: