- •Введение
- •Для решения поставленных задач были произведены расчеты при помощи методических указаний, а так же учебных пособий, представленных в списке используемых источников.
- •1 Методика подбора двигателей по внешним характеристикам
- •2 Расчет основных показателей двигателя
- •2.1. Расчет количества воздуха и продуктов сгорания
- •2.2. Расчет параметров процесса наполнения
- •2.3. Расчет параметров процесса сжатия
- •2.4. Расчет параметров процесса сгорания
- •2.5. Расчет параметров процесса расширения
- •2.6. Построение индикаторной диаграммы
- •2.7. Расчет индикаторных показателей рабочего процесса
- •2.8. Расчет эффективных показателей
- •Список используемых источников
2 Расчет основных показателей двигателя
Входные данные для расчета в соответствии с вариантом задания приведены в таблице 1.
Таблица 1 – Входные данные для расчета основных показателей ДВС
Параметр |
15 |
Тактность, |
4 |
Число цилиндров, |
8 |
Диаметр цилиндра, (м) |
0,13 |
Ход поршня, (м) |
0,14 |
Частота вращения коленчатого вала, , мин-1 |
2100 |
Действительная степень сжатия, |
16,5 |
Давление воздуха перед впускными органами, , МПа |
0,16 |
Температура воздуха перед впускными органами, , К |
326 |
2.1. Расчет количества воздуха и продуктов сгорания
Принимаем средний элементарный состав 1 кг дизельного топлива: углерод = 0,870; водород = 0,126; кислород = 0,004.
Теоретически необходимое количество воздуха для полного сгорания 1 кг топлива:
где 0,21 – объемное содержание кислорода в 1 кмоль воздуха.
Действительное количество воздуха:
где – коэффициент избытка воздуха для сгорания топлива. Для двигателя с наддувом
Суммарное количество продуктов сгорания:
Изменение объемов продуктов сгорания:
Коэффициент молекулярного изменения:
2.2. Расчет параметров процесса наполнения
Давление в конце наполнения для четырехтактных двигателей
Температура в конце процесса наполнения:
где – подогрев свежего заряда от стенок цилиндра и поршня. . Принимается ;
– температура остаточных газов. Для четырехтактных двигателей . Принимается ;
– коэффициент остаточных газов. Для четырехтактных двигателей с наддувом . Принимается .
Коэффициент наполнения:
2.3. Расчет параметров процесса сжатия
Давление в конце процесса сжатия, МПа
где – показатель политропы сжатия. . Принимается .
Температура в конце сжатия:
2.4. Расчет параметров процесса сгорания
Действительный коэффициент молекулярного изменения:
Степень повышения давления при сгорании:
где – максимально допустимое давление рабочего цикла. Рекомендуемые значения при . Принимается .
Решение уравнения сгорания:
где – коэффициент эффективного выделения теплоты в точке 4. ;
– низшая теплота сгорания дизельного топлива. ;
– средняя мольная теплоемкость продуктов сгорания при постоянном объеме и соответствующая максимальной температуре рабочего цикла;
– средняя мольная теплоемкость воздуха при постоянном объеме и соответствующая температуре конца процесса сжатия;
– максимальная температура цикла;
– температура в конце процесса сжатия.
После подстановки известных значений получается постоянная величина,
а уравнение сгорания принимает вид:
Решение уравнения сгорания сводится к определению величины . Это уравнение является квадратным относительно величины и решается методом последовательных приближений. Задаваясь значением температуры из интервала 1400 ÷ 2000 °C, определяют соответствующее значение по таблице 2 и подставляют в уравнение сгорания. Если значение правой части уравнения оказалось больше левой, то задаются меньшей величиной и выбирают соответствующее значение и так далее, до равенства обеих частей уравнения (допускается расхождение 1,5 %).
Таблица 2 – Зависимость средней мольной теплоемкости от величины
Температура, °C |
Теплоемкость воздуха ,
|
Теплоемкость продуктов сгорания , |
1550 (значения теплоемкостей для данной температуры определены методом линейной интерполяции) |
24,5705 |
28,0305 |
800 |
22,713 |
25,498 |
Так как погрешность вычислений находится в допустимых пределах, то значение определено верно и равняется .
Степень предварительного расширения: