Паливо. Для розрахунку процесу згоряння необхідно задати елементарний склад палива і визначити його теплоту згоряння

Для розрахунку процесу згоряння необхідно задати елементарний склад палива і визначити його теплоту згоряння.

Елементарний склад рідких палив можна прийняти:

бензин: С – 0,85; Н – 0,15; О=0

Тут С; Н; О – масові долі відповідно вуглецю, водню і кисню в 1 кг палива.

Вибиравши елементарний склад палива, по формулі Д.І. Менделєєва можна визначити приблизне значення теплоти згоряння (КДж/кг).

Н _и = (33,91×С+125,6×H-10,89(O-S)-2,51(9H-W))= =33,91×0,85+125.6×0.15– 2,51× (9×0,15-0)=43,9(МДж/кг).

де S і W – відповідна кількість сірки і водяної пари в продуктах згоряння.

1.3.2. Параметри робочого тіла

Визначивши елементарний склад палива потрібно визначити теоретично необхідну і дійсну кількість повітря для згоряння 1 кг палива, склад продуктів згоряння, середньомольні теплоємкості продуктів згоряння.

Теоретично необхідну кількість повітря для згоряння 1 кг палива можна визначити по формулі:

кмоль пов./кг.палива

Для карбюраторного двигуна дійсна кількість повітря визначається за формулою:

М₁ = a×L₀+ 1/ m_T 0,91× 0,514+1/115=0,470 кмоль/кг

де m_T – умовна молекулярна маса палива

m_{T = 115} кг/ кмоль

a- коефіцієнт надлишку повітря

Загальна кількість продуктів неповного згоряння палива (кмоль/кг.пал) складає:

Кількість відповідних компонентів продуктів згоряння

визначається по формулах:

кмоль/кг пал

кмоль/кг пал

кмоль/кг пал

кмоль/кг пал

кмоль/кг пал

де k – постійна величина яка залежить від відношення кількості водню і окису вуглецю, які зберігаються в процесі згоряння.

k = 0,48

Теплоємність робочої суміші може бути визначена за формулою:

Середню мольну теплоэмнысть при постыйному обэмы продуктыв згоряння визначають використовуючи формулу:

m = (m₀+g_r)/( 1 +g_r)=

1.3.3. Параметри кінця процесу згоряння.

В карбюраторному двигуні потрібно визначити температуру Т_z і тиск Р_z кінця згоряння.

Температуру кінця згоряння визначають використовуючи формулу:

Теплота згоряння робочої суміші (кДж/(кмоль роб.сум.)):

де DН_и – втрати теплоти від хімічного не догоряння палива (кДж/кг)

Середня мольна теплоємність при постійному об’ємі продуктів згоряння [кДж/(кмоль град)]:

Середня мольна теплоємність при постійному об’ємі:

Дійсний тиск кінця згоряння (МПа).

P_zб = 0,85 P_z =4,437мПа

1.4. Процеси розширення і випуску.

Вибираємо показник політропи розширення n₂. Тиск кінця розширення для карбюраторного двигуна знагодимо:

Тиск кінця розширення:

1.5 Індикаторні показники робочого циклу.

Середній теоретичний індикаторний тиск (МПа) для карбюраторного двигуна:

Дійсний індикаторний тиск менший теоретичного і рівний:

де j_и – коефіцієнт повноти індикаторної діаграми, j_и = 0,95;

Індикаторний ККД:

Індикаторна питома витрата палива (г/кВт.год)

1.6. Ефективні показники двигуна.

Тиск механічних втрат (МПа) залежить в основному від середньої, швидкості поршня і його визначають за емпіричними формулами:

Р_м = 0,049+0,0152V_n.ср.=0,237мПа

V_пср.=6…15м/с=15м/с

Середній ефективний тиск (МПа):

Р_е = Р_і-Р_μ=0,8274-0,237=0,5904 мПа

Механічний ККД:

h_м = Р_е/Р_і =0,5904/0,8274=0,7135

Ефективний ККД двигуна:

h_е = h_і×h_м=0,31·0,7135=0,221

Ефективна питома витрата палива:

1.7 Розміри циліндру і питомі показники двигуна.

Робочий об’єм одного циліндра (л):

V_h = 30tN_e/(P_en×i)

Діаметр циліндра залежить від відношення ходу поршня до діаметру циліндра S / D і визначається за формулою

Приймаємо D=144мм, S=115мм

Літраж двигуна (л):

Ефективну потужність (кВт):

N_e = P_e V_л n/30 =

Ефективний крутний момент (Н·м):

)

Годинна витрата палива (кг/год):

G_T = N_e×q_е×10^-3=195·367,943=71,748кг/год

Середня швидкість поршня (м/с):

V_n.cp. = S×n/(3×10⁴)=115·3350/3×10⁴=12,84м/с

Літрова потужність двигуна (кВт/л):

N_л = N_e/і·V_л =115/14,97=7,682кВт/л

1.8. Побудова індикаторної діаграми.

На основі розрахункових даних робочого процесу будується індикаторна діаграма.

Перш ніж приступити до побудови діаграми необхідно вибрати її масштаб.

На початку побудови на осі абсцис відкладають відрізок АВ, що відповідає робочому об’єму, який визначають:

АВ=S_n=86мм,

Відрізок ОА, що відповідає об’єму камери згоряння, визначається із співвідношення:

Максимальна висота діаграми (точка Z', Z) і положення точки Z по осі абсцис:

При побудові діаграми рекомендується вибирати масштаби тиску:

По даних теплового розрахунку на діаграмі відкладають в вибраному масштабі величини тиску в характерних точках: а, с, z', z, b, r.

Криві політроп стиску і розширення можна побудувати також графоаналітичним методом., скориставшись формулами політроп стиску та розширення:

Результати теплового розрахунку і основні розміри двигуна заносять в таблицю

№ п/п

За таблицею 1.1 будуємо індикаторну діаграму показану на рис.1.1

Момент відкриття і закриття клапанів і кути випередження запалення вибираємо з таблиці 1.2

Таблиця 1.2

,мм;