Министерство образования и науки Российской Федерации

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО

ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ АКАДЕМИКА С.П. КОРОЛЕВА

(НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)»

(СГАУ)

Контрольная работа

на тему

Тепловой расчёт автомобильного двс (расчёт действительного цикла)

Вариант №

Студент группы 9231

Пупкин В.В.

Преподаватель: Крашенинников С.В.

Самара 2013

Содержание

Введение………………………………………………………………………3

I. Исходные данные для расчёта…………………………………….……….4

II. Выбор расчётных режимов………………………………..………………5

III. Тепловой расчёт………………………………………………..………….6

1. Низшая теплота сгорания топлива……………………………………..6

2. Параметры рабочего тела……………………………………….………6

3. Параметры окружающей среды и остаточные газы……………...…...8

4. Процесс впуска…………………………………………………………..9

5. Процесс сжатия…………………………………………………..…….11

6. Процесс сгорания…………………………………………..…………..14

7. Процессы расширения и выпуска…………………………………….17

8. Индикаторные показатели двигателя…………………………..…….19

Список литературы…………………………………………………………..21

ВВЕДЕНИЕ

Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) являются наиболее распространенными тепловыми двигателями. Благодаря компактности, экономичности и долговечности эти двигатели находят массовое применение во всех отраслях мирового хозяйства.

Тепловой расчет позволяет аналитическим путем определить основные параметры вновь проектируемого двигателя или проверить степень совершенства действительного цикла реально работающего двигателя.

I. Задание Вариант №3

Студенту Пупкину В.В. группы 9231

Выполнить расчет действительного рабочего цикла поршневого ДВС с построением индикаторной диаграммы на номинальном режиме. По результатам расчета определить основные размеры двигателя и его эффективные параметры. Рассчитать и построить внешнюю скоростную характеристику двигателя и его тепловой баланс.

Исходные данные:

- тип двигателя: с искровым зажиганием;

- номинальная мощность Ne= кВт

при номинальной частоте оборотов коленчатого вала n_N= мин^-1;

- число и расположение цилиндров i= 4, рядное;

- коэффициент избытка воздуха  ₁= ; _{2, 3, 4} = ;

- степень сжатия = ;

отношение S/D= ;

- атмосферные условия: давление р₀ = мм. рт. ст.,

температура Т₀=^оС;

- вид топлива: бензин.

Консультант Крашенинников С.В.

Замечания после проверки:

II. Выбор расчётных режимов

При проведении теплового расчета выбирают несколько скоростных режимов. Для автомобильных ДВС такими режимами обычно являются:

1) режим минимальной частоты оборотов при работе двигателя под нагрузкой n_min = мин^-1;

2) режим максимального крутящего момента n_M = 0,5n_N = мин^-1;

3) режим максимальной (номинальной) мощности при n_N = мин^-1;

4) режим максимальной частоты оборотов n_max = 1,2n_N = мин^-1.

В дальнейшем расчёт ведётся для каждого выбранного режима.

III. Тепловой расчёт

1. Низшая теплота сгорания топлива

МДж/кг

где С, Н, О, S - массовые доли компонентов топлива.

Для бензина С=0,855; Н= 0,145; О=0; W=0

2. Параметры рабочего тела

2.1 Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива (стехиометрический коэффициент):

- мольный: ,_{кмоль возд./кг топл.}

L₀=4,8077×(0,07125+0,03625)= 0,51683 кмоль возд./кг топл.

_{- массовый} , кг возд./кг топл.

l₀= 4,348×(2,28+1,16)= 14,957 кг возд./кг топл.

2.2 Количество горючей смеси

_{, ,}

_где

 - принимается по заданию.

_{mТ - молекулярная масса топлива, находится по известному элементарному составу. Для бензина} m_т=120 кг/кмоль

для режима №1

М₁=0,91×0,51686+1/120=0,4703426+0,0083333=0,479

для режимов №2,3,4

М₁=1,03×0,51686+1/120=0,5323658+0,0083333= 0,541

2.3 Количество отдельных компонентов продуктов сгорания, кмоль/кг топл.:

- при режиме 1 ( < 1):

М_СО2= 0,05835

М_СО= 0,00129

М_Н2О= 0,06605

М_Н2= 0,00645

М_N2= 0,3725

- при режимах 2,3,4 ( ≥ 1):

;

М_СО2= 0,07125

;

М_Н2О= 0,0725

М_O2= 0,003225

М_N2= 0,4216

_{К – постоянная величина, для бензина К= 0,50.}

_{2.4 Общее количество продуктов сгорания, кмоль пр.сг./кг топл}

- при режиме 1 ( < 1):

++++=

М₂=0,516

_{- при режимах 2,3,4 ( ≥ 1):}

+++=

М₂=0,569

Левая и правая части уравнения равны - расчёт - правильный.

3. Параметры окружающей среды и остаточные газы

1. Давление и температура окружающей среды

р₀иТ₀заданы (см. исходные данные).

р₀ = 750 мм. рт. ст. = 0,1 МПа, Т₀ = 20°С = 293 К.

2. Температура остаточных газов

Для предварительной оценки температуры остаточных газов T_r используются графические зависимости.

Для режимов:

1 - Т_r =800К

2 - Т_r =900К

3 - Т_r =950К

4 - Т_r =1000К

3. Давление остаточных газов

МПа;

Где ;

_,.

Большие значения принимаются при повышенных значенияхn_N.

p_rN=1,2 p_k МПа

Для режимов:

1 - p_r= 0,104МПа

2 - p_r= 0,108МПа

3 - p_r= 0,12МПа

4 - p_r= 0,128МПа