2017-12-14
674
Оглавление
Введение…………………………………………………………………………………..3
Задание на проект………………………………………………………………………...4
1. Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания………………………………….5
1.1 Определение общих показателей характеризующих работу двигателя в целом..9
1.2 Определение эффективных показателей двигателя……………………………....10
1.3 Тепловой баланс двигателя………………………………………………………...11
1.4 Определение основных размеров двигателя……………………………………...13
Перечень использованной литературы………………………………………………..15
Введение
Целью курсовой работы является систематизация и закрепление знаний,
полученных студентами при изучении теоретического курса дисциплины «Тракторы и автомобили», а также при выполнении практических и лабораторных работ; освоение методики и получение практических навыков теплового и динамического расчета автомобильного (тракторного) двигателя.
Приведенная в настоящем курсовом проекте последовательность расчета двигателя базируется на известных методиках, изложенных в литературе.
Основными задачами курсовой работы являются:
– получение практики применения теоретических знаний для решений задач проектирования с использованием литературных источников;
– развитие творческих способностей и инициативы при решении инженерных задач в области двигателестроения;
– привитие навыков обоснованного принятия инженерных решений на основании анализа и критической оценки параметров и конструктивных особенностей существующих двигателей.
– обретение навыков владения компьютером для выполнения инженерных задач.
Задание на проект
З А Д А Н И Е № _19__
Прототип ___Д-240____
N; кВТ ______50______
e
n ___________2000_____
ε____________15______
i ____________4_______
Дизель Д-240
P =0,108, МПа
r
T = 825, К
r
P =, Мпа
a
α = 1,55
ξ = 0,76
n = 1,2
Р =0,1033, МПа
Т = 288, К
Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания
Задачей теплового расчета является определение индикаторных и
эффективных показателей, построение индикаторной диаграммы, определение
| составляющих теплового баланса и основных размеров двигателя. | |
| а) Процесс впуска | |
| Давление, или коэффициент наполнения и температура в конце впуска | |
| двигателей без наддува: | |
| Ра=ɳh(ε-1)РоТо`+РrТо/εТо, МПа | (1) |
| Ра=0,84х(15-1)х0,1033х300+0,108х288/15х288=0,09 МПа. | |
| То` = То + ∆Т, | (2) |
| То` =288+12=300 К. |
где ∆Т -температура подогрева свежего заряда, для дизельных двигателей
10-400.
| Та=Раε/ɳh(ε-1)Ро/То+Рr/Тr, К | (3) |
Та=0,09х15/0,84х0,1033(15-1)/288+0,108/825=321 К.
б) Процесс сжатия
Давление (МПа) и температура (К) в конце сжатия:
| Рс= Ра εn1 | (4) |
Рс=0,09х151,35 =3,48 МПа
| Тс= Та εn1-1 | (5) |
Тс=321х151,35-1 =828 К
Средний показатель политропы сжатия n1 зависит от частоты вращения коленчатого вала двигателя, степени сжатия, формы камеры сгорания, размеров цилиндра, материала поршня и головки цилиндров, теплообмена и других
факторов.
Показатель пилотропы сжатия n1 определяем из соотношения
| n1 =1.41-100/n | (6) |
n1 =1.41-100/2000=1.36
в) Процесс сгорания
Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива:
| lо=1/0,23(8/3С+8/1Н-От), | (7) |
lо=1/0,23(8/3х0,87+8/1х0,126-0,004)=14,4.
Это же количество в молях:
| Lo=lo/28.96, моль | (8) |
Lo=14.4/28.96=0.49 моль
где 0,23 – массовое содержание кислорода в 1 кг воздуха; µ в мольная масса воздуха (28,9 кмоль).
Действительное количество свежего заряда в молях, поступившее в двига-
| тель для сгорания 1 кг топлива (кмоль): | |
| М1= αLo, кмоль | (9) |
М1=1,55х0,49=0,76 кмоль
Коэффициент остаточных газов для карбюраторных двигателей и двигателей без наддува:
| Yr=PrTo/PoTr(ε-1)ɳh | (10) |
Yr=0.108х288/825х0,1033х(15-1)х0,84=0,031
Число молей остаточных газов:
| Mr = Yr M1 | (11) |
Mr=0.031х0,76=0,024 кмоль
Число молей газа, находящегося в цилиндре двигателя в конце сжатия
(кмоль):
| Mc = M1 + Mr, кмоль | (12) |
Мс=0,76+0,024=0,78 кмоль
Число молей продуктов сгорания (кмоль):
М2 = М1 + Н2/4 + О2/32+0,21Lo(1- α), кмоль (13)
М2 = 0,76+0,126/4+0,004/32=0,79 кмоль
Число молей продуктов сгорания и остаточных газов (кмоль):
| Mz = М2 + Мr, кмоль | (14) |
Mz = 0,79+0,024 =0,82 кмоль
Действительный коэффициент молекулярного изменения:
| µ=Мz/Mc | (15) |
µ=0.82/0.78=1.05
Теплоемкость свежепоступившего заряда (рабочей смеси или воздуха)
| Cvc = 20,76+ 1,74х10-3Т | , кДж/кмоль град | (16) |
| c |
Cvc = 20,76+1,74х10-3х828 =35,2 кДж/кмоль.град
Теплоемкость продуктов сгорания:
Cpz = (8,32 + (20,112+ 0,922/α) + (13,83/α+ 15,55)10-4. Tz, кмоль.град (17)
Температура T в конце сгорания, определяется из уравнения сгорания:
z
| (Сvc+8,32ƛ)Тс+ ξHu103/ М1(1+Yr)= µ Cpz Tz | (18) |
В эти уравнение входят две неизвестные величины Cpz и T, для его решения
z
подставляется значение Cpz по уравнению, выраженное через T. Тогда выражение
z
приводится к квадратному уравнению относительно T вида:
z
АТz 2+ВТz+С=0 (19)
Откуда:
| Тz= | -В± √ | ||||
| В-4АС | (20) | ||||
| 2А |
где для дизельного топлива с составом: С = 0,87; Н = 0,126; О = 0,004 низшая теплота сгорания Н = 42437 кДж/кг.
| u | ||||||
| 41410 ± | ||||||
| Тz = | 414102 -4х40168х1,05 | = 1029 К | ||||
| 2х40168 | ||||||
Cpz = (8,32 +(20,112+ 0,922/1,55)+(13,83/1,55+15,55)х10-4х1029=54,1, кмоль.град
| Давление в конце сгорания (МПа): | |
| Рz=ƛРс | (21) |
| Рz=1,6х3,48=5,7 МПа | |
| г) Процесс расширения. | |
| Давление (МПа) и температура (К) в конце расширения: | |
| Рв=Рz.𝛅 n2, МПа | (22) |
| Тв=Тz/ 𝛅 n2-1, К | (23) |
где ε/ρ = – степень последующего расширения, ρ- степень предварительного расширения для дизельных двигателей: ρ= 1,2 –1,7.
𝛅=15/1,5=10.
Рв=5,7/101,2=0,36 МПа
Тв=1029/100,2=651 К
