Курсовая работа на тему: «Рабочие процессы, конструкция и основы расчёта тепловых двигателей и энергетических установок»

Стр 1 из 2Следующая ⇒

Санкт - Петербург

Содержание

Исходные данные

Введение

1. Выбор прототипа

1.1 Обоснование выбора прототипа

1.2 Краткая характеристика прототипа

2. Обоснование и выбор параметров рабочего цикла ДВС

2.1 Степень сжатия

2.2 Потери давления между нагнетателями и цилиндром

2.3 Потери давления в охладителе воздуха

2.4 Величина подогрева заряда в цилиндре ДВС

2.5 Перепад температуры воздуха в охладителе надувочного воздуха

2.6 Коэффициент избытка воздуха

2.7 Коэффициент остаточных газов

2.8 Температура остаточных газов

2.9 Условный показатель политропы сжатия

2.10 Коэффициенты использования теплоты в точках b и z индикаторной диаграммы

2.11 Условный показатель политропы расширения

2.12 Максимальное давление сгорания

2.13 Механический КПД

2.14 Коэффициент полноты диаграммы

3. Расчёт параметров рабочего цикла, индикаторных и эффективных показателей двигателя

3.1 Температура воздуха после нагнетания

3.2 Температура воздуха перед впускными органами

3.3 Давление воздуха в начале сжатия

3.4 Температура заряда в начале сжатия

3.5 Коэффициент наполнения

3.6 Давление и температура в конце сжатия

3.7 Степень повышения давления

3.8 Действительное количество воздуха для сгорания 1 кг топлива

3.9 Теоретический коэффициент молекулярного изменения

3.10 Количество продуктов сгорания

3.11 Расчётный коэффициент молекулярного изменения

3.12 Текущее значение коэффициента молекулярного изменения в точке z

3.13 Средняя изобарная теплоёмкость продуктов сгорания

3.14 Средняя изохорная теплоёмкость сжимаемого заряда на интервале 0…Тс

3.15 Температура продуктов сгорания при максимальном давлении цикла Рz

3.16 Степень предварительного расширения

3.17 Степень последующего расширения

3.18 Давление и температура в конце расширения

3.19 Среднее индикаторное и среднее эффективное давления

3.20 Удельный индикаторный и удельный эффективный расходы топлива

3.21 Индикаторный и эффективный коэффициенты полезного действия

3.22 Индикаторная и эффективная мощности двигателя

3.23 Расход воздуха на горение

4. Построение расчётной индикаторной диаграммы

Список использованной литературы

Исходные данные

. Эффективная мощность Nе=65 кВт;

. Частота вращения коленчатого вала n=5600 об/мин;

. Давление окружающей среды Ро=0, 1 МПа;

. Температура окружающей среды То=20 º С;

. Давление наддува (продувки) Рк= б/н;

. Степень сжатия ε =8, 2;

7. Тип двигателя: бензиновый;

.Число цилиндров: 4;

. Расположение цилиндров: 2;

. Вид топлива: бензин.

Введение

Данная работа выполняется с целью углубления и закрепления теоретических знаний по дисциплине «рабочие процессы, конструкция и основы расчёта тепловых двигателей и энергетических установок», освоения методики теплового расчёта ДВС, научиться обоснованно выбирать необходимые параметры и анализировать результаты вычислений, усовершенствовать навыки в выполнении расчётно-графических работ.

Целью работы является освоение и практическое применение расчёта рабочего процесса ДВС с заранее выбранного прототипа.

В соответствии с исходными данными за основу для выбора прототипа будет принят бензиновый двигатель.

Выбор прототипа

Обоснование выбора прототипа

Прототип выберем на основании сравнительного рассмотрения исходных данных и характеристик двигателей, выпускаемых промышленностью. Определяющими параметрами при выборе прототипа являются тактность и частота вращения коленчатого вала двигателя.

Согласно исходных данных в качестве прототипа для расчёта выбираем двигатель Opel X12XE.

Краткая характеристика прототипа

Тип: бензиновый.

Расположение и число цилиндров: 4 цилиндровый

Рабочий объем, л: 1, 196

Диаметр цилиндра и ход поршня, мм: 79/61

Крутящий момент двигателя, Нм при 5600 об/мин: 110.

Бензиновый двигатель данного типа предназначен для применения в качестве автомобильных силовых агрегатов. Двигатель OPEL Х12ХЕ выполняет экологические нормативы ЕВРО-2 и отличается надежностью.

Область применения: двигателя OPEL Х12ХЕ:

Легковые автомобили OPEL.

Обоснование и выбор параметров рабочего цикла ДВС

На основе анализа исходных данных и характеристик прототипа согласно рекомендаций, приведённых в методических указаниях [1], определяем конкретные численные значения каждого параметра рабочего цикла ДВС.

При выборе параметров учтём следующие особенности ДВС:

Рк= 0 МПа - отсутствие наддува в соответствии с исходными данными;

n=5600 об/мин > 1000 об/мин - высокооборотный двигатель в соответствии с исходными данными;

тактность двигателя - 4-х тактный в соответствии с прототипом;

карбюраторный бензиновый двигатели в соответствии с прототипом;

размерность цилиндров - малоразмерные (диаметром менее 200 мм) в соответствии с прототипом.

Степень сжатия

В соответствии с исходными данными степень сжатия ε =8, 2. Согласно [1, с. 6] ε =6…12 - для карбюраторных бензиновых двигателей.

Потери давления между нагнетателями и цилиндром

Согласно [1, с. 6] потери давления между нагнетателями и цилиндром Δ Ра=0, 01…0, 02 МПа - для двигателей без наддува. Отсутствие наддува у прототипа вызывает уменьшение Δ Ра. Однако большое значение n обуславливает увеличение Δ Ра.

Учитывая взаимное влияние указанных факторов принимаем среднее значение Δ Ра в указанном диапазоне: Δ Ра=0, 016 МПа.

Потери давления в охладителе воздуха

Согласно [1, с. 6] потери давления в охладителе воздуха Δ Рх=0, 0005…0, 0015 МПа. Отсутствие наддува у прототипа и отсутствие Δ Рвп вызывает уменьшение Δ Рх. Однако среднее значение Т0 обуславливает некоторое увеличение Δ Рх.

Учитывая взаимное влияние указанных факторов принимаем чуть больше минимального значение Δ Рх в указанном диапазоне: Δ Рх=0, 0006 МПа.

Величина подогрева заряда в цилиндре ДВС

Согласно [1, с. 6] величина подогрева заряда в цилиндре ДВС Δ Та=0…40 К. Отсутствие наддува у прототипа вызывает уменьшение Δ Та. Однако большое значение n обуславливает также уменьшение Δ Та.

Учитывая взаимное влияние указанных факторов принимаем чуть больше минимального значение Δ Ра в указанном диапазоне: Δ Та=8 К.

Перепад температуры воздуха в охладителе надувочного воздуха

Согласно [1, с. 6] перепад температуры воздуха в охладителе надувочного воздуха Δ Тохл=20…120 К. Отсутствие наддува у прототипа вызывает уменьшение Δ Тохл. Однако среднее значение Т0 обуславливает некоторое увеличение Δ Тохл.

Учитывая взаимное влияние указанных факторов принимаем чуть больше минимального значение Δ Тохл в указанном диапазоне: Δ Тохл=33 К.

Коэффициент избытка воздуха

Согласно [1, с. 6] коэффициент избытка воздуха α =0, 85…1, 1 - для карбюраторных двигателей. Отсутствие наддува у прототипа вызывает уменьшение α. Однако большое значение n обуславливает увеличение α.

Учитывая взаимное влияние указанных факторов принимаем среднее значение α в указанном диапазоне: α =1.

Коэффициент остаточных газов

Согласно [1, с. 7] коэффициент остаточных газов γ г=0, 02…0, 06 - для четырёхтактных двигателей. Большое значение у прототипа n и отсутствие наддува вызывает увеличение γ г. Однако отсутствие у прототипа Δ Рвп Δ Рвып обуславливает уменьшение γ г.

Учитывая взаимное влияние указанных факторов принимаем среднее значение γ г в указанном диапазоне: γ г=0, 04.

Температура остаточных газов

Согласно [1, с. 7] температура остаточных газов Тг=800…1000 К. Большое значение у прототипа n вызывает увеличение Тг. Однако среднее значение Т0 и α обуславливает незначительное уменьшение Тг.

Учитывая взаимное влияние указанных факторов принимаем больше среднего значение Тг в указанном диапазоне: Тг=920 К.

Условный показатель политропы сжатия

Согласно [1, с. 7] условный показатель политропы сжатия n1=1, 34…1, 42 - для четырёхтактного двигателя. Наличие у прототипа большого значения n вызывает увеличение n1. Однако среднее значение Т0 обуславливает незначительное уменьшение n1.

Учитывая взаимное влияние указанных факторов принимаем больше среднего значение n1 в указанном диапазоне: n1=1, 41.

Механический КПД

Согласно [1, с. 8] механический КПД η м=0, 7…0, 95. Большое значение n вызывает уменьшение η м. Меньше среднего значение диаметра цилиндра обуславливает незначительное увеличение η м.

Учитывая взаимное влияние указанных факторов, принимаем значительно меньше среднего значение η м в указанном диапазоне: η м =0, 72.

Коэффициент наполнения

Коэффициент наполнения η н рассчитаем по формуле:

Согласно [1, с. 9] для карбюраторных двигателей η н=0, 7…0, 85.

Степень повышения давления

Степень повышения давления λ определим по формуле:

Согласно [2, с. 78] бензиновых двигателей λ =3, 2…4, 4.

Расход воздуха на горение

Проверка правильности расчёта индикаторных и эффективных показателей:

где ρ к=1, 184кг/м³ - плотность воздуха;

Получаем:

Список использованной литературы

1. В.В. Дыбок «Рабочие процессы, конструкция и основы расчёта тепловых двигателей и энергетических установок», методические указания, СПб 2005 г.

. А.И. Колчин, В.П. Демидов «Расчёт автомобильных и тракторных двигателей», Москва, 2002 г.