Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания.

Определение параметров в конце процесса наполнения.

Точка а на индикаторной диаграмме.

 

Определяем абсолютное давление в цилиндре в начале сжатия

                                             Р_а=1-                                                                Р_а=1-      кг/см² =0.089МПа                        

                         

С₂ – максимальная скорость протекания воздуха через всасывающий клапан

                                             С₂ = 1, 57                                                                           С₂ = 1, 57 м/сек                        

  

- отношение площади поперечного сечения цилиндра к проходному сечению впускного клапана.

=9 ÷ 2 для тихоходных двигателей при данном всасывающем клапане. Принимаем = 6

. С_м – скорость поршня (по заданию) С_м =9.6 м/сек

                     С₂ =90.24  м/сек

                     Р_а =0.89 кг/см²=0.089 МПа

Определяем температуру смеси воздуха и остаточных газов в конце процесса наполнения

                                                                                 

                                 Т^/₀ = Т₀ + Δ Т                                               

Т₀ – 290÷ 300 – температура в МО. Принимаем 293К

Δ Т – повышение температуры воздуха за счет нагревания о стенки впускного тракта        Принимаем Δ Т =12 К

                                 Т^/₀ =293+12=305 К

 

γ _r – коэффициент остаточных газов

                                 γ _r =                                               (2.5.)

                                                                                                

Т_r – температура остаточных газов. выбирается по справочной литературе. Принимаю Т_r =750К

Р_r – 1.10 кг/см² – давление воздуха в выпускном тракте

ε - 15-18 - степень сжатия; величина ее выбирается близкой к степени сжатия прототипа. Принимаю ε =13

При выбранных значениях

          γ _r = =

 

Температура в конце наполнения

 

          323^о К

Процесс наполнения характеризуется также и коэффициентом наполнения.

                                                          

 

Р₀ – атмосферное давление – 1 кг/см²

 

 

конец наполнения характеризуется давлением Р_а =   кг/см² и              

 V_а = 150 мм представляющих собой полный объем.

Если эти и другие параметры в масштабе изобразить в координатах Р – V, то получится индикаторная диаграмма расчетного цикла.

Для начало постройки диаграммы (нанесение точки а):

1. выбираю масштаб давления и объемов.

Масштаб давления:

m = 1 кгс/см² = 2 см.

Масштаб объемов выбираю следующим образом: полный объем V_а, соответствующий ходу поршня и высоте камеры сжатия проектируемого дизеля, принимается равным 150 мм. 

 V_а = 150 мм

 

Процесс сжатия.

Давление

                                             Р_с = Р_а × ξ ⁿ¹                           

n₁ – 1, 35÷ 1, 42 – показатель политропы сжатия

Принимаем n₁ =1.375

При ранее выбранных и рассчитанных числительных значениях

                     Р_с =0.89∙ 13^1.375 =30.2 кгс/см² =3.02МПа

Полученные значения Р_с необходимо сравнить с данными прототипа.

Разница не должна более 5 – 8 кгс/см²

Температура в конце сжатия

                                 Т_с = Т_а × ξ ^n1-1                                                      (2.8.)

                                          Т_с = 323× 13^1.375-1 = 846К

Т.к                        ξ = V_a/V_c,

 

то                          V_c = V_а/ξ                                                                 (2.9.)

 

                                 V_с = 150 / 13 ≈ 12 мм  

 

Определение давление сгорания. ( т. Z )

Процесс сгорания характеризуется степенью повышения давления

                                 λ = Р_z / Р_с                                                             (2.10.)

Откуда

                                 Р_z = Р_z/ = λ × Р_с                                                                    

λ – выбирается по справочной температуре в зависимости от оборотности дизеля (МОД, СОД, ВОД). Принимаем λ = 1, 7

                                 Р_z/ = 1, 7 × 30, 2 = 51, 4кгс/см² = 5, 1МПа

 

Определение основных параметров в конце сгорания.

Давление до конца сгорания остается неизменным.

                                            Р_z = P_z/

Температуру конца сгорания выбирают по справочной литературе в зависимости от оборотности дизеля.

Для:                         МОД = 1700 – 1800⁰ К

                                 СОД = 1800 – 1900⁰ К

                                 ВОД = 1900 – 2000⁰ К

Принимаю Т_z = 2000 К                                                                                         

Объем газов в цилиндре в конце сгорания

                                            V_z = ρ × V_c                                               (2.11.)

ρ – степень предварительного расширения.

                                 ρ = (Т_z / Т_с) × (β / λ )                                               

β – расчетный мольный коэффициент сгорания.

                                            β = М₂ / М₁                                             (2.12)

М₂ – количество молей смеси газов после сгорания

М₁ – количество молей смеси до сгорания.

                                            М₂ = М + γ _r × L                                                       

                                            М₁ = L(1 + γ _r)                                             

L – действительное количество воздуха в молях, необходимого для сгорания 1 кг топлива

                                            L =  × L₀                                                               

L₀ – теоретически необходимое количество воздуха, в молях, для сгорания 1 кг топлива.

                                 L₀ =                                                      

С, Н, О – компоненты химического состава топлива. Для дизельного топлива можно принять:

С = 87%

                                 Н = 12, 6%

                                 О = 0, 4%

          L₀ = к × моль / кг

α – коэффициент избытка воздуха; выбирается по справочной литературе в зависимости от быстроходности дизеля.

Принимаю         α =1.8

                     L =1.8∙ 0.495=0.89к × моль / кг

М – количество молей продуктов сгорания в 1 кг топлива.

 

М = к × моль / кг

 

                     М₂ = 0.923+0.04∙ 0.89=0.961к × моль / кг

 

                     М₁ =0.89(1+0.04)=0.929 к × моль / кг

 

β =

 

ρ =

 

V_z = 1.438∙ 12=16.6мм

Давление газов в конце сжатия

Параметры в конце расширения.

                                        Р_b = P_z (ρ / ξ )ⁿ²                                        (2.13.)

n₂ – показатель политропного расширения; следует уточнить методом последовательных приближений по формуле

n₂ =                       

Принимаем n₂ = 1, 282

n₂ =  

Р_b 51∙ (1.44/13)^1.282=0.305 МПа

           

Температура в конце расширенияв цилиндре дизеля

                                 Т_b = Т_z (ρ / ξ )^{n2 -1}                                               (2.14.)

                     Т_b =2000(1.44 / 13)^{1.282 -1} =1075К

Температура отработавших газов принимается как у прототипа

                                 t_{r прототипа} =600 ⁰ C

Объем в конце расширения

                                            V_b = V_а                                                        

Степень последовательного расширения

 

⇐ Предыдущая1234Следующая ⇒

Поделиться: