Оценка технико-экономических и экологических показателей F4R

На основании паспортных данных двигателя-прототипа (выбирается по желанию студента) заполняется таблица 1 по установленной форме

Таблица 1.

Техническая характеристика двигателяRenaultDuster (F4R) 2, 0

 

Nп/п	Показатель	Обозначение	Численное значение
	Номинальная мощность	Ре, кВт
	Номинальная частота вращения	n, мин-1
	Максимальный вращающий момент при частоте вращения	Te, Hм n, мин-1	(3750)
	Тип двигателя	Д.И.З.(Дизель)	Д.И.З.
	Компоновка двигателя	Р (V)	P
	Число цилиндров	i
	Размерность двигателя	S/D	1, 12
	Диаметр цилиндра	D, мм	82, 7
	Ход поршня	S, мм
	Число одноименных клапанов и их привод		8, цепь
	Тип охлаждения двигателя	Жидкостное (воздушное)	Жидкостное
	Наличие наддува		-
	Степень сжатия двигателя	ε
	Литраж двигателя	Vл, л

 

С учетом параметров технической характеристики двигателя-прототипа и предлагаемых формул проводится его технико-экономическая и экологическая экспертиза (табл.2.)

 

Таблица 2.

Технико-экономическая и экологическая экспертиза двигателя F4R

 

Nп/п	Показатель	Формула (обозначение)	Численное значение	Соотв. нормат.
Факт.	Нормат.
	Литровая мощность двигателя	Рл=Ре/Vл, кВт/л		40…70 (Д.И.З) 20…25 (Дизель)	Соотв.
	Среднее эффективное давление газов на номинальном режиме		1, 4	> 1, 1МПа	Соотв.
	Средняя скорость поршня		17, 8	< 15м/с	Не соотв.
	Поршневая мощность двигателя		7, 4	20…40 (Д.И.З) 20…30 (Дизель)	Не соотв.
	Оптимальная степень сжатия (Д.И.З)				Соотв.
	Требуемое октановое число топлива				Соотв.
	Оптимальный эффективный удельный расход топлива (Д.И.З)		155, 38		Соотв.
	Экологические показатели:	уменьшение выбросовза счет:	ЕВРО-5	ЕВРО-5, 6	Соотв.
	СО	катализатора	0, 08
	СН	катализатора	0, 05
	NOx	нейтрализатора   системы «EGR»	1, 2
системы «Adblue-Bluetec»

 

Расчет термодинамических процессов рабочего цикла двигателя F4R

 

Процессы впуска и выпуска

а). Задаются значениями: Т_о; р_о; Т_r; р_r; DТ; р_а.

ТемператураТ_о и давление р_оокружающей среды принимаются в соответствии со стандартными атмосферными условиями: Т_о=273+25=298К; р_о=0, 1 МПа.

 

Температура Т_r и давление р_r остаточных газов зависят от частоты вращения и нагрузки двигателя, сопротивления выпускного тракта, способа наддува.

р_r=1, 12 (1, 05…1, 20)

Температура остаточных газов зависит в основном от коэффициента избытка воздуха a, степени сжатия e, частоты вращения коленчатого вала, нагрузки.

Т_r=800 К (900…1100) К;

DТ- степень подогрева свежего заряда во впускном тракте зависит от частоты вращения:

DТ=20 (10…30 )

 

Давление в конце впуска р_апринимается из следующего соотношения:

р_а= р_к- Dр_а;

р_а=0, 1 - 0, 0159 = 0, 0841МПа

У двигателей потери давления Dр_а за счет сопротивления впускного тракта находятся в пределах: (0, 05…0, 2)

Dр_{а =} 0, 0159

б). Определяем величины: g _r (коэффициент остаточных газов), Т_a (температура конца наполнения) и h_v (коэффициент наполнения):

(0, 05…..0, 12) (1)

(320.....380) (2)

(0, 75…..0, 85) (3)

Т_к= Т_о; р_к= р_о.

в). В зависимости от принятого значения коэффициента избытка воздуха a определяют массу свежего заряда, введенного в цилиндры двигателя (ориентировочно):

М₁ = 1, 05*15/ 29 = 0, 54, кмоль(4)

 

Масса воздуха в кмолях: L_o=15/29 = 0, 54.

(29 –масса 1 кмоль воздуха), a = 1, 05

 

 

Процесс сжатия

Определяют параметры процесса сжатия: n₁; р_с; Т_с; М_с.

а). Показатель политропы сжатия п₁определяется из соотношения:

n₁ = 1, 41 – 100/3750=1, 39; (5)

б). Давление конца сжатия:

= 2, 2 (6)

в). Температура конца сжатия:

. (7)

г). Масса рабочей смеси в конце сжатия:

, кмоль. (8)

 

д). Теплоемкость рабочей смеси в конце сжатия:

С_v.c=20, 16+1, 74× 10 ^-3928, 24 = 21, 77514, кДж/(кмоль.град). (9)

Процесс сгорания

а). Определяем массу продуктов сгорания в цилиндрах двигателя.

, (10)

 

б). Определяем температуру газов в цилиндре в конце процесса сгорания из уравнений:

, (11)

 

Теплоемкость продуктов сгорания при постоянном объеме:

С_vz =(18, 4+2, 6· 1, 05) + (15, 5 + 13, 8·1, 05)10 ^{– 4}·2912, 546=21, 133; (12)

 

Теплоемкость продуктов сгорания при постоянном давлении:

С_rz =(20, 2 + 0, 92/1, 05) + (15, 5 + 13, 8/1, 05) 10 ^–42912, 546 + 8, 314; (13)

 

m -коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси в ходе сгорания m= =1, 05 (значения m находятся в пределах 1, 01…1, 1)

 

x - коэффициент использования теплоты в ходе сгорания,

x = 0, 85(0, 85… 0, 95);

 

Н_u- низшая теплотворная способность топлива:

для бензина - 44 × ; DН_u = 0

.

(-0, 0029)·Т_z² + (-21, 13)·Т_z +86142, 6 =0, (14)

T_z = . (15)

в). Определяем максимальное давление газов в цилиндре:

. (16)

Процесс расширения

Определяют параметры процесса расширения: n₂; р_b; Т_b.

а). Показатель политропы расширения n₂определяется из соотношения:

n₂ = 1, 22 + 130 / 3750=1, 24(20) (17)

б). Давление и температура конца расширения:

; (18)

; (19)

Полученные расчетные значения термодинамических параметров процессов цикла необходимо сопоставить с данными табл. 3.

Таблица 3

Предельные значения параметров процессов цикла

Тип двигателя	pc , МПа	pz, , МПа	Тс, К	Тz, К	Тb, К
Бензиновые и газовые двигатели	0, 9…2, 2	3…5, 5	600…800	2400…2900	1400…1700

 

⇐ Предыдущая123Следующая ⇒

Поделиться: