- •Расчёт цикла теплового двигателя
- •Требования к выполнению курсовой работы.
- •Пояснения и задание к выполнению ч. I курсовой работы «Термодинамический расчёт цикла теплового двигателя».
- •Задание на курсовую работу
- •Требуется выполнить.
- •Пояснения и задания к выполнению II части курсовой работы «Тепловой расчёт поршневого дизельного двигателя внутреннего сгорания». Общие сведения.
- •Основные параметры, характеризующие рабочие процессы двс:
- •Технико-экономические показатели двс.
- •Исходные данные к расчёту дизельного двс.
- •Требуется выполнить.
- •Методика теплового расчёта двс.
- •1. Расчет параметров процесса впуска.
- •2. Расчет параметров процесса сжатия.
- •3. Расчет параметров процесса горения.
- •4. Расчёт параметров процесса расширения.
- •5. Индикаторные показатели рабочего цикла дизельного двс.
- •6. Эффективные показатели д.В.С.
- •7. Основные размеры и параметры двигателя.
- •8. Построение индикаторной диаграммы двигателя
- •Литература.
- •170026, Г. Тверь, наб. А.Никитина, 22
Требуется выполнить.
Рассчитать давления и температуры в характерных точках цикла.
Определить коэффициенты, характеризующие рабочие процессы двигателя: γr, ηv, μ (μ – коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси).
Определить индикаторные и эффективные показатели двигателя, а также часовой расход топлива ВТ.
Определить основные размеры и параметры двигателя: диаметр D и ход S поршня, рабочий объём цилиндра Vh, литраж Vл и литровую мощность Nл двигателя.
Построить индикаторную диаграмму двигателя.
Методика теплового расчёта двс.
1. Расчет параметров процесса впуска.
Давление в конце впуска: ,
где
- Ро – барометрическое давление, принимаемое равным 0,1 МПа;
- ψa – коэффициент, учитывающий аэродинамическое сопротивление впускной системы, отнесенное к сечению клапана; в зависимости от частоты вращения ψa = 2,5…4;
- Wa – средняя скорость движения заряда в проходном сечении клапана, принимаемая в пределах 50…150 м/с;
- ρo – плотность свежего заряда, которую с достаточной точностью можно принять равной плотности воздуха, то есть .
Здесь
- То – температура атмосферного воздуха, принимаемая равной 288,К (15,оС);
- Rв – газовая постоянная воздуха, равная 287,Дж/(кг К).
Температура в конце впуска: .
где для дизелей , ,
где - Рr –давление остаточных газов;
- Tr – температура остаточных газов, принимаемая для дизелей 600…900,К.
Необходимо учесть, что Tr снижается при увеличении степени сжатия ε и при уменьшении частоты вращения n.
Коэффициент наполнения: .
2. Расчет параметров процесса сжатия.
Давление в конце сжатия: ,
где n1 – средний показатель политропы сжатия, определяемый по соотношению:
.
Температура в конце сжатия: .
Таким образом, Тс и Рс растут с повышением Та и Ра, а также с увеличением степени сжатия ε и показателя политропы n1.
3. Расчет параметров процесса горения.
Теоретически необходимое количество воздуха для полного сгорания 1 кг топлива:
или .
Элементарный состав дизельного топлива (С, Н и О) по массе:
С = 0,870, Н = 0,126, О = 0,004.
Средняя молекулярная масса: .
Низшая теплота сгорания топлива: .
Коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси: ,
где - М1 – количество киломолей свежего заряда, равное: ;
- М2 – количество киломолей продуктов сгорания: ;
- Мr = γr·М1 – количество киломолей остаточных газов.
Температура Тz в конце процесса сгорания может быть найдена из уравнения баланса тепла при горении топлива:
где ξ – коэффициент использования теплоты, принимаемый для дизеля с неразделенной камерой сгорания, равным 0,70……0,82;
– средняя мольная теплоемкость рабочей смеси при V = const в интервале температур от 0 до tc: ;
– средняя мольная теплоемкость продуктов сгорания при Р=const в интервале температур от 0 до Тz: .
Подставив выражение в уравнение баланса тепла, получим квадратное уравнение относительно Тz: решение которого позволяет рассчитать температуру Tz:
где .
Давление в конце процесса горения: .