Тепловой и динамический расчет двигателя

Краткие сведения по автомобильным двигателям

Приложение 5

Рассчитать рабочий цикл четырехтактного дизеля, предназначенного для трактора общего назначения тягового класса 3.

Эффективная мощность N_e=115 кВт при частоте вращения коленчатого вала n_н=2000 мин^-1. Отношение S/D=0,95. Из рис.1.1 видно, что диапазон возможного изменения диаметра цилиндра - 110…140 мм.

Выбираем D=130мм. Следовательно,

S=D (S/D) =0,130,950,125 м.

Ориентировочная средняя скорость поршня по формуле (1.1.)

м/с

По рис.1.2 выбираем значение литровой мощности N_ел=9 кВт/л.

Цилиндровая мощность

кВт.

Требуемое число цилиндров

.

Принимаем число цилиндров i=8. Уточняем значение литровой мощности по формуле (1.4.)

кВт/л.

Плотность воздуха _k, требуемую для реализации N_eл, определим по формуле (1.6)

кг/м³.

Учитывая, что при 293 К плотность воздуха ₀=1,21 кг/м³, определяем, что наддув данного двигателя не требуется (_k=₀, р_k =р₀, Т_k=Т₀).

Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива формула (2.1.)

кг/кг топлива;

.

Количество свежего заряда формула (2.3)]

М₁=1,80,501=0,902 кмоль/кг топлива.

Химический коэффициент молекулярного изменения горючей смеси определим по формуле (2.5)

.

Давление в конце процесса наполнения (начале сжатия) по формуле (2.6.)

МПа.

Коэффициент остаточных газов

.

Температура заряда в конце процесса впуска определяется по формуле (2.9)

К.

Коэффициент наполнения по формуле (2.10)

.

Выбираем показатель политропы сжатия n₁=1,36. Давление в конце сжатия по формуле (2.11)

р_с=0,093516^1,36=4,06 МПа

и температура заряда в конце сжатия формула (2.12)

Т_с=31716^1,36-1=860,1 К.

Средняя мольная теплоемкость свежего заряда

mC_v=20,16+1,738860,110^-3=21,65Дж/ (мольград),

средняя мольная теплоемкость продуктов сгорания

.

Примем значение степени повышения давления при сгорании _р=1,8 и коэффициента использования теплоты =0,75. Тогда, подставляя полученные значения в уравнение сгорания топлива (2.15) получим

или

24,0210^-4T_z²+29,97T_z-65809,2=0.

Решая это квадратное уравнение, находим T_z=2076 К.

Максимальное давление в цилиндре в конце сжатия

р_z=1,84,06=7,31 MПа.

Степень предварительного расширения формула (2.16)

.

Степень последующего расширения

.

Давление газов в конце процесса расширения определяем по формуле (2.18)

МПа.

Температура газов в конце расширения формула (2.19)

К.

Проверка по формуле (2.20)

К.

Относительная ошибка составляет

.

Таким образом, достоверность расчета рабочего цикла обеспечена.

Пример 5.2 Рассчитать рабочий цикл четырехтактного бензинового двигателя автомобиля грузоподъемностью 2 т. Эффективная мощность двигателя N_e=90 кВт при частоте вращения коленчатого вала n=3200 мин^-1. Отношение S/D=1. По рис.1.1 выбираем D=90 мм

S=D (S/D) =901=90 мм; _е=0,25; _v=0,8.

Ориентировочная средняя скорость поршня по формуле (1.1)

м/с

По рис.1.3 выбираем литровую мощность двигателя N_ел=20 кВт/л.

Цилиндровая мощность двигателя формула (1.3)

кВт.

Требуемое число цилиндров формула (1.3)

.

Принимаем i=8. Уточняем значение литровой мощности по формуле (1.4)

кВт/л.

Плотность воздуха, требуемая для реализации N_ел, определяется по формуле (1.6)

кг/м³

Учитывая, что при 293 К плотность воздуха ₀=1,21 кг/м³, определяем, что наддув данного двигателя не требуется (_k=₀), (р_k=р₀), (Т_k=Т₀). Теоретическое количество воздуха, необходимое для сгорания 1 кг топлива

кг/кг топлива,

кмоль/кг топлива.

Действительное количество воздуха, необходимое для сгорания 1 кг топлива

L=L₀=0,950,516=0,419 кмоль/кг топлива.

Количество свежего заряда (горючей смеси)

кмоль/кг.

Общее количество продуктов сгорания

кмоль/кг.

Химический коэффициент молекулярного изменения

.

Давление заряда в конце процесса наполнения (начале сжатия) по формуле (2.6)

МПа0,09 МПа.

Принимаем значение ДТ=15 К, Т_r=1100 K, P_r=0,12 Мпа.

Коэффициент остаточных газов формула (2.8)

.

Температура заряда в конце впуска формула (2.9)

К.

Коэффициент наполнения формула (2.10)

.

Давление газов в конце процесса сжатия (показатель политропы сжатия n₁=1,35) по формуле (2.11)

р_с=0,097^1,35 МПа,

температура формула (2.12)

Т_с=355,77^1,35-1=702,8 К.

Принимаем H_u=44000 кДж/кг. Тогда

mC_v=20,16+1,73810^-3702,8=21,38 кДж/кмольград,

средняя мольная теплоемкость продуктов сгорания

= (18,42+2,610,95) + (15,4+13,830,95) 10^-4Т_z=20,9+30,1810^-4Т_z.

Принимаем _т=0,9. Тогда уравнение сгорания топлива (3.1) после подстановки в него численных значений величин имеет вид

,

где H_u=119950 (1-0,95) 0,516=3094,7 кДж/кг,

или

30,310^-4Т_z²+21,00Т_z-99206,5=0.

Решая данное квадратное уравнение, получаем Т_z=3224,2 К.

Давление в конце сгорания

МПа.

Выбираем показатель политропы расширения n₂=1,30.

Температура газов в конце процесса расширения формула (2.19)

К,

давление в конце расширения формула (2.20)

МПа.

Проверка по формуле (2.20)

К.

Относительная ошибка

.

Таким образом, достоверность результатов рабочего цикла подтверждена.

Приложение 6

Рекомендации по выполнению и оформлению курсовой работы.

1. При выполнении курсовой работы в пояснительной записке необходимо проводить все расчеты с указанием численных значений величин, входящих в формулу. Если расчеты по одной формуле многократно повторяются, то в пояснительной записке проводятся примеры расчетов 2…3 значений. Все расчеты должны сопровождаться необходимыми текстовыми пояснениями.

2. В конце каждого раздела должен проводится самостоятельный анализ полученных результатов.

3. В состав графической части должны входить графики, диаграммы, схемы и чертежи, указанные в задании.

4. Графики и диаграммы традиционно удобно выполнять на миллиметровой бумаге формата А1. На первом листе изображается индикаторная диаграмма и характеристики двигателя, а на втором - графики сил Р_Г, P_j, Р_рез, график определения сил P_jI, P_jII и P_j, график силы R_ш, график тангенциальных сил.

Размещено на Allbest.ru