Главная Случайная страница



Полезное:

Как сделать разговор полезным и приятным Как сделать объемную звезду своими руками Как сделать то, что делать не хочется? Как сделать погремушку Как сделать неотразимый комплимент Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами Как сделать идею коммерческой Как сделать хорошую растяжку ног? Как сделать наш разум здоровым? Как сделать, чтобы люди обманывали меньше Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили? Как сделать лучше себе и другим людям Как сделать свидание интересным?


Категории:

АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника







Контрольная работа “Термодинамика, теплопередача и двигатели внутреннего сгорания” (20 часов)





 

Контрольная работа выполняется в 6 семестре. Итоговый контроль – защита.

Цель контрольной работы:

- закрепление практических навыков использования основных законов и зависимостей термодинамики в практике расчёта и анализа термодинамических циклов тепловых машин;

- закрепление знаний и приобретение практических навыков в области исследования теплового состояния элементов энергетического оборудования на основе пройденного курса.

 

5.1. СОДЕРЖАНИЕ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

 

5.1.1. Расчёт частоты вращения вала и мощности, развиваемой двигателем автомобиля, движущегося с заданной скоростью (марка автомобиля задаётся).

5.1.2. Расчёт для найденных частоты вращения и мощности двига­теля его рабочего цикла и построение индикаторной диаграммы.

5.1.3. Расчёт теплового баланса двигателя.

 

5.2. ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ

 

5.2.1. Прежде чем приступать к выполнению расчётов, необходимо:

1) ознакомиться с содержанием задания;

2) проработать теоретический материал по теме контрольной работы (см. список рекомендуемой литературы);

3) ответить на все контрольные вопросы, приведённые в конце данных методических указаний.

5.2.2. Вариант работы определяется порядковым номером, под которым фамилия студента записана в кафедральном журнале. Исходные данные для расчёта выбираются изтаблицы 1.

5.2.3. Расчёты производить, пользуясь, системой единиц СИ.

5.2.4. Выполненная и оформленная курсовая работа должна содер­жать:

1) номер варианта и исходные данные для расчёта;

2) расчётные формулы, использованные при расчёте и подробный ход решения;

3) сводную таблицу результатов расчёта (см. табл. 2);

4) рисунки и графики, требуемые заданием.

5.2.5. Контрольную работу необходимо оформлять в соответствии с требованиями ГОСТ 7.32-81 (образец оформления работы вывешен в лаборатории теплотехники).

5.2.6. Работа в полностью оформленном виде должна быть сдана на проверку преподавателю и защищена в сроки, установленные кафедрой.



При защите студент должен:

1) уметь изложить весь ход расчёта;

2) свободно владеть теоретическим материалом по теме контрольной работы.

 

5.3. УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

 

5.3.1. Частота вращения коленчатого вала двигателя при извест­ном передаточном числе коробки перемены передач (КПП) и главной передачи связаны со скоростью движения автомобиля соотношением:

(1)

где wa- скорость движения автомобиля, м/с;

iк - передаточное число К.П.П.;

i0 – радиус колеса автомобиля, м.

Радиус колеса определяется по уравнению

(2)

где d – внутренний диаметр шины, м;

- коэффициент, учитывающий вертикальную деформацию шин (принимается обычно равным 0,8 – 0,9);

h – высота профиля шины, м;

(значения d и h шин приведены в табл. 1).

 

Таблица 1

вариант   Марка авто-мобиля Тип дви­гателя   Ско-рость движе-ния Wa, км/ч Передаточ-ные числа Размеры шин, м
Глав-ной переда­чи, i0 Кор. передач, iк Внутренний диа-метр, d Высота профиля шин, h
ЗИЛ-130-76 ЗИЛ-130 6,32 1,47 0,508 0,235
ЗИЛ-130-76 карбюрат. 6,32 1,00 0.508 0,235
3ИЛ-I30-76 4-тактный 6,32 2,29 0,508 0,235
ЗИЛ-130-76 8-цилиндр. 6,32 2,29 0,508 0,235
ЗИЛ-130-76 8-цилиндр. 6,32 1,00 0,508 0,235
ЗИЛ-130-76 8-цилиндр. 6,32 1,47 0,508 0,235
ГАЗ-52-03 ГАЗ-52-010 6,67 1,00 0,508 0,200
ГАЗ-52-03 карбюрат. 6,67 3,09 0,508 0,200
ГАЗ-52-03 4-х тактн. 6,67 1,71 0,508 0,200
ГАЗ-52-03 6 цилиндр. 6,67 1,00 0,508 0,200
ГАЗ-52-03 6 цилиндр. 6,67 1,71 0,508 0,200
ГАЗ-24 24Д/24-01 4,10 2,26 0,355 0,165
"Волга" карбюрат. 4,10 1,0 0,355 0,165
"Волга" 4-х тактн. 4,10 2,26 0,355 0,165
"Волга" 4-цилиндр. 4,10 1,0 0,355 0,165
ГАЗ-24 4-цллиндр. 4,10 1,0 0,355 0,165
"Волга" 4-цилиндр. 4,10 2,26 0,355 0,165
"Москвич-412" 412 - Э 4,22 1,0 0,330 0,160
"Москвич-412" 412 - Э 4,22 1,33 0,330 0,160
"Москвич -412" 412 - Э 4,22 1,33 0,330 0,160
"Москвич-412" 412 - Э   4,22 1,33 0,330 0,160
"Москвич -412" 412 - Э 4,22 2,04 0,330 0,160
ВАЗ-2103 4,1 1,49 0,320 0,160
Жигули карбюрат. 4,1 1,0 0,320 0,160
Жигули 4-х тактн. 4,1 1,49 0,320 0,160
Жигули 4 цилиндр. 4,1 1,0 0,320 0,160
ГАЗ-53А ЗМЗ-53 6,83 1,71 0,508 0,230
ГАЗ-53А карбюрат. 6,83 1,0 0,508 0,230
ГАЗ-53А 4-х тактн. 6,63 3,09 0,508 0,230
ГАЗ-53А 8 цилиндр. 6,83 1,71 0,508 0,230

Таблица 2



 

вариант   Марка авто­моби­ля   Скорость движения Wa, км/ч Тип дви­га­теля Мощность двигате­ля   Nw, кВт КПП перед. Число iк Часто-та враще-ния ко-лен. вала nw, 1/с Параметры цикла       Индикат. показат.
Pa, МПа Ta, K -- Pc, МПа   Tc, К Pz, МПа Tz, К Pb, МПа Tb, К TГ, К Pi, МПа Ni, кВт gi, г/кВт∙ч --
        .                                                                          
 
Эффективные показатели Составляющие теплового баланса
Pe МПа N кВт -- ge г/кВт∙ч Gт кг/ч Q кДж/с q % Qe кДж/с qe % Qохл кДж/с qохл % QГ кДж/с qГ % Qнс кДж/с qнс % Qост кДж/с qост %
                                 
                                                                     

 


Подсчитанное значение nw используется для определения мощнос­ти, развиваемой двигателем. Предполагается, что двигатель рабо­тает при полном открытии дроссельной заслонки.

Для этого предварительно строят внешнюю скоростную характе­ристику двигателя, используя единую относительную внешнюю харак­теристику, построенную по данным таблицы 3 и 4.

 

Таблица 3

Карбюраторный двигатель Дизель
Относительное значение n (n/nN), % Относительное значение Ne (Ne/Ne макс), % Относительное значение n (n/nN ), % Относительное значение Ne (Ne/Ne макс), %
-- --

 

 

5.3.2. Рекомендуется следующий порядок определения мощности, развиваемой двигателем:

1) используя относительную внешнюю скоростную характеристику, построить внешнюю скоростную характеристику двигателя данного автомобиля;

2) с помощью построенной характеристики определить мощ­ность двигателя Nw при соответствующей частоте вращения вала nw (рассчитана в пункте 5.3.1).

 

Таблица 4

Марка автомобиля Ne макс кВт nN мин-1 D/S, мм/мм Vh, дм3 ε Марка топлива
ЗИЛ-130 110,3 100/96 6,0 6,5 А-76
ГАЗ-52-03 55,2 82/110 3,48 6,2 А-76
24Д/24-01 69,9 92/92 2,445 8,2 АИ-93
"Москвич-412" 55,2 82/70 1,48 8,8 АИ-93
ВАЗ-2103 56,6 76/80 1,45 8,5 АИ-93
ЗМЗ-53 84,6 92/80 4,25 6,7 А-76

 

5.4. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РАСЧЁТУ РАБОЧЕГО ЦИКЛА ДВИГАТЕЛЯ

 

5.4.1. Исходные данные.

Расчёт рабочего цикла проводится для режима работы двигателя, обеспечивающего заданную скорость движения автомобиля, т.е. при N=Nw и n=nw.

Давление окружающей среды принимается равным P0=0,1 МПа, а температура T0 = 293 К. Необходимые для расчёта характеристики двигателей приведены в табл. 4.

При работе двигателя по внешней скоростной характеристике коэффициент избытка воздуха для карбюраторных двигателей принимается равным 0,95 - 0,98, а для дизельных двигателей без наддува - 1,4 – 1,5.

Маркатоплива и его элементарный состав приведены в табл. 5.

 

 

Таблица 5

Топливо Содержание, кг/кг топлива Молекулярная масса mт, кг /кмоль Низшая теп­лота сгорания Qн, МДж/кг
С H O
Дизельное топливо 0,870 0,126 0,004 180-200 42,5
Бензин 0,85 0,15 - - 110-120 44,0

 

5.4.2. Потребное количество воздуха и состав продуктов сгорания. Параметры рабочего тела.

1). Теоретически необходимое количество воздуха (в ) определяется по уравнению

(3)

где С, Н, О - массовые дели соответственно углерода, водорода и кислорода в топливе (кг/кг толива, см. табл. 5)

0,21 - объёмная доля кислорода в воздухе.

2). Определяется количество свежего заряда, (в )

(4)

где mт - молекулярная масса топлива;

- коэффициент избытка воздуха.

 

3). Рассчитывается количество и состав продуктов сгорания.

При ≥ I количество продуктов сгорания (в ) определяется по уравнению:

(5)

где

При <1 имеет место неполное сгорание жидкого топлива, поэто­му количество и состав продуктов сгорания (в ) рассчитывают по приведённым ниже формулам:

, (6)

где

Коэффициент К - соотношение между H2 и СО в продуктах неполного сгорания. Для бензина можно принять

4). Определяется теоретическое значение коэффициента мо­лекулярного изменения при сгорании

(7)

 

5.4.3. Процесс впуска.

 

1). Давление в цилиндре в конце впуска принимать равным (МПа)

(8)

 

2). Определяется коэффициент остаточных газов , который характеризует качество очистки цилиндра от продуктов сго­рания и представляет собой отношение числа киломолей остаточных газов к числу киломолей свежего заряда.

Для 4-х тактных двигателей без учёта продувки и дозарядки коэффициент остаточных газов определяется по уравнению:

, (9)

где PГ – давление остаточных газов;

- степень сжатия;

TГ – температура остаточных газов, которая обычно имеет следующие значения:

для карбюраторных двигателей – 900 – 1100 К;

для дизеля – 600 – 900 К.

Давление остаточных газов PГ для автомобильных двигателей с выпуском отработавших газов в атмосферу принимается согласно экспериментальным данным:

(10)

 

3). Определяется температура в конце впуска (К)

, (11)

где - подогрев свежего заряда в процессе впуска за счёт теплообмена с нагретыми деталями двигателя. Величина подогрева зависит от конструктивных особенностей двигателя, системы охлаждения, быстроходности и ряда других факторов.

Величина AT определяется по следующей приближённой формуле:

(12)

где

- соответственно величина подогрева свежего заряда и час­тота вращения коленчатого вала при номинальном режиме работы двигателя.

Величина при номинальном режиме работы может принимать сле­дующие значения:

для карбюраторных двигателей - 0 - 20 К;

для дизелей без наддува - 10 - 40 К.

 

4). Определяется коэффициент наполнения , который представляет собой отношение действительного количества свежего заряда, поступившего в цилиндр, к тому количеству, кото­рое могло бы поместиться в нём при температуре и давлении окружа­ющей среды, из которой поступает свежий заряд. Для 4-х тактных двигателей коэффициент наполнения рассчитывается по уравнению:

(13)

 

5.4.4. Процесс сжатия

 

1). При тепловом расчёте процесс сжатия условно представ­ляется в виде политропного процесса с постоянным показателем по­литропы n1. Расчёт процесса заключается в определении давления PС, температуры TС и теплоёмкости рабо­чего тела в конце сжатия.

 

2). Давление в конце сжатия определяется (в МПа) по

формуле:

, (14)

где - степень сжатия;

n1 - показатель политропы сжатая, который определяется по эмпирическим формулам:

для карбюраторных двигателей n1=1,497 – 590/nw;

для дизелей n1=1,41-100/ nw,

где nw - частота вращения коленчатого вала, мин.-1.

 

3). Температура в конце процесса сжатия рассчитывается по формуле:

. (15)

4). Средняя мольная изохорная теплоёмкость рабочей смеси (свежая смесь + остаточные газы) определяется по формуле:

, (16)

где , , - соответственно мольная изохорная теплоёмкость рабочей смеси, свежей сме­си и остаточных газов.

Средняя мольная изохорная теплоемкость свежей смеси в конце сжатия принимается равной теплоёмкости воздуха и определяется по таблице 6.

Средняя мольная изохорная теплоёмкость остаточных газов определяется по формуле:

(17)

Средние мольные теплоёмкости отдельных компонентов продуктов сгорания в формуле (17) определяются из таблицы 6.

 

5.4.5. Процесс сгорания.

 

1). Процесс сгорания - важнейший процесс рабочего цикла двигателя, в течение которого теплота, выделяющаяся вследствие сгорания топлива, идёт на повышение внутренней энергии рабочего тела и совершение работы.

Целью расчёта процесса сгорания является определение темпера­туры (Тz) и давления (Pz) в конце видимого сгорания.

2). Температура газа Тz в конце видимого сгорания опреде­ляется из уравнения первого закона термодинамики, которое при­менительно к двигателям внутреннего сгорания записывается в следующем виде:

для карбюраторного двигателя -

(18)

для дизеля -

(19)

где - коэффициент использования теплоты на участке видимого сгорания;

- теплота сгорания рабочей смеси;

- средняя мольная теплоёмкость рабочей смеси в конце процесса сжатия;

, - соответственно изохорная и изобарная средние мольные теплоёмкости продуктов сгорания;

- коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси;

- степень повышения давления.

 

3). Теплота сгорания рабочей смеси (горючая смесь + остаточные газы) , определяется в зависимости от коэффициента избытка воздуха по следующим уравнениям:

при (20)

при , (21)

где - низшая теплота сгорания топлива;

М1 - число молей свежего заряда;

- коэффициент остаточных газов;

- потери теплоты из-за химической неполноты сгорания топлива.

Величина определяется по формуле (в кДж/кг):

(22)

 

4). Коэффициент использования теплоты показывает какая доля теплоты сгорания рабочей смеси используется на повыше­ние внутренней энергии газа и совершение работы на участке види­мого сгорания. Его величина принимается на основе экспериментальных данных:

для карбюраторных двигателей = 0,85 - 0,90;

для дизелей = 0,70 - 0,85.

 

5). Средняя мольная теплоёмкость продуктов сгорания ( ) определяется по формуле:

(23)

Мольная теплоёмкость компонентов продуктов сгорания подставляет­ся в формулу (23) в виде двучлена , конкретный вид которого для СО2, СО, Н2О, H2 и N2 приведён в таблице 7.

 

6). Действительный коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси , представляет собой отношение количества газов в цилиндре двигателя после сгорания (продуктов сгорания M2 и остаточных газов предыдущего цикла МГ) к количеству рабочей смеси перед сгоранием (свежего заряда М1 и остаточных газов предыдущего цикла МГ). Он вычисляется по формуле:

(24)

 

7). Давление рz (МПа) в конце сгорания определяется:

для карбюраторных двигателей

(25)

где - коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси;

для дизелей pz (МПа):

(26)

где - степень повышения давления. Для дизелей =1,4-2,2.

 

5.4.6. Процесс расширения.

 

1). Также как и процесс сжатия при тепловом расчёте процесс расширения условно принимается политропным. Целью расчёта про­цесса расширения является определение температуры ТВ (К) и давления pВ (МПа) в конце процесса.

 

2). Давление в конце процесса расширения определяется по уравнению:

для карбюраторного двигателя:

(27)

для дизеля:

, (28)

где - степень предварительного расширения в дизеле.

 


Таблица 6


Таблица 7

 

Наименование газа Формулы для определения средних мольных теплоёмкостей отдельных газов при постоянном объёме, кДж/(кмоль∙К), для температур
от 0 до 1500 ºС от 1501 до 2800 ºС
Воздух   Кислород   Азот   Водород   Окись углерода   Углекислый газ   Водяной пар                        

 


Определяется уравнению:

; (29)

где n2 - показатель политропы расширения.

Величина п2, определяется по эмпирическим формулам:

для карбюраторного двигателя

; (30)

для дизеля

(31)

где - частота вращения коленчатого вала, мин-1:

 

3). Температура рабочего тела в конце расширения рассчиты­вается по уравнению:

для карбюраторного двигателя

, (32)

для дизеля

(33)

 

5.4.7. Процесс выпуска.

 

На данном этапе теплового расчёта проводится только проверка правильности выбора значений рГ и ТГ . Проверка осуществляется по формуле

(34)

В случае расхождения найденного значения ТZ с ранее принятым более чем на 18 % проводят корректировку исходного значения с последующим перерасчётом цикла.

 

5.4.8. Индикаторные показатели рабочего цикла.

 

Совершенство процессов, происходящих в цилиндрах двигателя, оценивается с помощью индикаторных показателей, к которым отно­сятся: среднее индикаторное давление (pi), индикаторная мощ­ность (Ni) и индикаторный к.п.д. ( ).

 

1). Среднее индикаторное давление - это условно-постоянное давление на поршень, которое в течение одного его хода совершает работу, равную индикаторной работе газов за весь цикл. Теоретическое среднее индикаторное давление определяется по уравнениям:

для карбюраторного двигателя

(35)

для дизеля

(36)

Действительное среднее индикаторное давление цикле, определяется по формуле:

(37)

где - поправочный коэффициент (коэффициент полноты индикаторной диаграммы), учитывающий отличие действительного цикла от теоретического. Анализ экспериментальных данных позволяет заключить, что величина находится в следующих пределах:

для карбюраторных двигателей - 0,94 - 0,97;

для дизелей - 0,92 – 0,93.

 

2). Индикаторная мощность двигателя Ni - работа, совер­шаемая газами внутри цилиндра в единицу времени (кВт).

Для многоцилиндрового двигателя

(38)

где pi - среднее индикаторное давление, МПа;

- рабочий объём одного цилиндра, л (дм3);

i - число цилиндров;

, частота вращения коленчатого вала, мин-1;

- тактноcть двигателя.

 

3). Индикаторный к.п.д. характеризует степень использования в действительном цикле теплоты топлива для получения полезной рабо­ты и представляет собой отношение теплоты, эквивалентной индикатор­ной работе цикла, ко всему количеству теплоты, внесённой в ци­линдр с топливом.

Для автомобильных двигателей, работающих на жидком топливе индикаторный к.п.д., определяется по формуле:

(39)

где - теоретически необходимое количество воздуха для сгорания одного кг топлива (кг/кг.топлива);

определяется по уравнению:

(40)

- коэффициент избытка воздуха;

- плотность заряда на впуске, кг/м3;

- коэффициент наполнения.

4). Помимо индикаторного к.п.д. для оценки экономичности действительного цикла используется величина индикаторного удельного расхода топлива (г/кВт∙ч).

Для автомобильных двигателей, работающих на жидком топливе индикаторный удельный расход топлива определяется по уравнению:

(41)

 

5.4.9. Эффективные показатели двигателя.

 

1). С вала двигателя снимается мощность, меньшая, чем т.к. часть индикаторной мощности, развиваемой в цилиндрах двига­теля, расходуется в самом двигателе и не может быть полезно ис­пользована. Эта мощность, затрачиваемая на преодоление различных сопротивлений внутри двигателя, называется мощностью механических потерь . Для двигателей без наддува она складывается, в основном, из следующих составляющих: мощности, затрачиваемой на преодоление трения между деталями двигателя; мощности, затрачи­ваемой на преодоления трения между движущимися деталями и воздухом (например, движении шатунов, вращение коленчатого вала и махови­ка и т.п.); мощности, затрачиваемой на приведение в действие вспо­могательных агрегатов и устройств двигателя; мощности, расходуе­мой на осуществление процессов впуска и выпуска (насосные потери). Мощность, снимаемая с вала двигателя, называется эффективной Ne, она равна

Ne = Ni – NM. (42)

 

2). Мощность механических потерь, по аналогии с индикатор­ной мощностью, может быть выражена через среднее давление меха­нических потерь pм.

Среднее давление механических потерь (МПа) определяется по следующим эмпирическим формулам:

для карбюраторных двигателей

; (43)

для дизелей

, (44)

где - средняя скорость поршня, м/с. Средняя скорость поршня определяется по уравнению

(45)

где S - ход поршня (приведен в табл. 4), м;

- частота вращения коленчатого вала двигателя, мин-1.

 

3). Определяется среднее расчётное эффективное давление, которое представляет собой величину условного постоянного давле­ния в цилиндрах двигателей, при котором работа, произведённая в них за один такт, равнялась бы эффективной работе (удельной эф­фективной работе) на валу двигателя:

, (46)

 

4). Определяется действительное среднее эффективное дав­ление по уравнению:

, (47)

где, - мощность, развиваемая двигателем на расчётном режиме, кВт;

- рабочий объём цилиндра, л (дм3) (приведён в табл.4);

- частота вращения коленчатого вала двигателя, мин-1;

i - число цилиндров;

- тактность двигателя.

Тепловой расчёт считается выполненным с удовлетворительной точ­ностью, если значение pe, рассчитанное по уравнению (46) отличается от не более, чем на 15 %. В случае большого рас­хождения значений pe и необходимо уточнить значения величин, принимаемых в расчёте по опытным данным и провести перерасчёт.

 

5). Механические потери в двигателях характеризуются ме­ханическим к.п.д. , который определяется как отношение сред­него эффективного давления к индикаторному:

(48)

6). Параметрами, характеризующими экономичность работы двига­теля являются эффективный к.п.д. и эффективный удельный рас­ход топлива .

Эффективный к.п.д. представляет собой отношение теплоты, преобразованной в полезную эффективную работу на валу двигателя, к теплоте, внесённой в двигатель с топливом:

(49)

Для определения эффективного к.п.д. может быть использовано следующее уравнение:

. (49)

 

7). Эффективный удельный расход топлива (г/(кВт∙ч)), т.е. расход топлива для получения единицы эффективной мощности, опре­деляется по уравнению, аналогичному уравнению для определения ин­дикаторного расхода жидкого топлива:

(50)

8). Определяется часовой расход топлива (кг/ч)

(51)

 

5.5. ПОСТРОЕНИЕ ИНДИКАТОРНОЙ ДИАГРАММЫ ЦИКЛА

 

Индикаторная диаграмма строится аналитическим методом с использованием данных теплового расчёта на миллиметровой бумаге формата А4. При построении диаграммы её масштабы рекомендуется выбирать такими, чтобы высота диаграммы получилась равной 1,5-1,7 её основания.

 

Порядок построения:

1) На оси абсцисс (рис. 1) откладывается отрезок (мм), соответствующий объёму камеры сгорания в масштабе , который в зависимости от величины хода поршня может быть принят 1:1, 1,5:1, 2:1;

2) в таком же масштабе откладывается отрезок AВ, соответствую­щий рабочему объёму цилиндра , по величине равный ходу порш­ня S;

3) по оси ординат в масштабе откладывается давление в харак­терных точках цикла: а, с, z', z, b, r;


Рис. 6.1

 

4) строятся политропы расширения и сжатия. Для построения политроп используется уравнение политропы которое для политропы сжатия будет иметь вид:

, (52)

а для политропы расширения

. (53)

Давление в искомых точках (берётся 8-10 точек) процесса сжатия (расширения) находится из уравнений:

(54)

процесс расширения

(55)

гдз Vx - объём в искомой точке процесса.

Действительная индикаторная диаграмма (рис. 1) отличается от расчётной, т.к. в реальном двигателе за счёт опе­режения зажигания (точка ) рабочая смесь воспламеняется до прихода поршня в В.М.Т. и повышает давление в конце процесса сжатия (точка ). Процесс видимого сгорания происходит при изменяющемся объёме и протекает по кривой , а не по прямой cz. Открытие выпускного клапана до прихода поршня в Н.М.Т. (точка ) снижает давление в конце расширения - точка . Эта точка обычно располагается между точками b и a. Положение точки определяется из выражения

, (56)

действительное давление сгорания

Максимальное давление сгорания достигается ориентировочно через 10° после В.М.Т.

 

5.6. ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС ДВИГАТЕЛЯ

 

В общем виде уравнение внешнего теплового баланса имеет вид:

(57)

где Q - располагаемая теплота (кВт); определяется по низшей теплоте сгорания и расходу топлива.

(58)

Qe - теплота, эквивалентная эффективной работе за 1 с (кВт)

Qе = Ne, (59)

Qохл - теплота, передаваемая охлаждающей среде (кВт). У 4-х тактных двигателей с жидкостным охлаждением Qохл определяют по эмпирической формуле:

(60)

где i - число цилиндров;

c = (0,45 – 0,53)∙l0-3 - коэффициент пропорциональности; D - диаметр цилиндра, см;

nw - частота вращения коленчатого вала, мин-1;

m = 0,6 - 0,7 - показатель степени;

Qг - теплота, теряемая с отработанными газами (кВт):

(61)

где M2, M1 - соответственно количество продуктов сгорания и свежего заряда, кмоль;

- теплоёмкость остаточных газов (кДж/(кмоль∙К));

определяется по уравнению, аналогичному уравнению 17;

- теплоёмкость свежего заряда, определяется из табл. 6 для воздуха, кДж/(кмоль∙К);

tГ, t0 - соответственно температура остаточных газов и свежего заряда, °С;

Qнс - теплота, потерянная из-за химической неполноты сгорания топлива ( кВт):

(62)

Qост - неучтённые потери теплоты ( кВт):

(63)

Абсолютные значения составляющих теплового баланса, а также их относительное значение в процентах по отношению к располагаемой теплоте Q ( ; ) заносятся в таблицу 2.

 

Список рекомендуемой литературы

 

1. Железко Б.Е., Адамов В.М., Есьман "Термодинамика, теплопередача и двигатели внутреннего сгорания. Высшая шк. 1985, 272 с.

2. Колчни А. И., Демидов В.П. Расчёт автомобильных и тракторных двигателей: Высш. шк. I980, 400 с.








Date: 2015-05-22; view: 1125; Нарушение авторских прав



mydocx.ru - 2015-2021 year. (0.151 sec.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав - Пожаловаться на публикацию