Результаты расчётов индикаторных параметров рабочего тела.

параметры		nmin	nм	nN	nmax
1	n, min^-¹	875	2250	4500	4950
2	Pi^'	1,35431	1,43620	1,33602	1,28775
3	Pi	1,32723	1,40748	1,30930	1,26199
4	ηi	0,402	0,434	0,422	0,403
5	gi	203,613	188,763	194,388	203,561
6	Pм	0,03838	0,11282	0,19164	0,20740
7	Vп.ср	2,713	6,975	13,950	15,345
8	Pe	1,28885	1,29466	1,11767	1,05460
9	ηм	0,9711	0,9198	0,8536	0,8357
10	ηе	0,3908	0,3993	0,3599	0,3364
11	gе	209,676	205,212	227,718	243,594

15. Мощностные, форсажные, массогабаритные показатели и параметры тепловой, механической и динамической напряжённости двс.

Vh = iVh/τ = 2,52/4 = 0,63, где τ – тактность двигателя

D = 2·(10³)·(Vh/(π·S))^1/2 = 2·(10³)·(2,52/(3,142·93))^1/2=92,87 мм = 93мм.

Fп = π·(D²)/(4·100) = 3,142·(93²)/(4·100) = 67,9291 см²

Окончательно принимаем:

S = 93 мм.

D = 93 мм.

Vл = π·(D²)·S·i/(4·10⁶) = 3,142 · (93²)·93·4/(4·10⁶) = 2,527

15.1. Определение эффективной мощности ДВС.

N_е = P_е· V_л·n/30·τ

N_е (n_min) = (1,28885·2,527·875)/(30·4) = 23,748 кВт

N_е (n_м) = (1,29466·2,527·2250)/(30·4) = 61,3417 кВт

N_е (n_N) = (1,11767·2,527·4500)/(30·4) = 105,911 кВт

N_е (n_max) = (1,05460·2,527·4950)/(30·4) = 109,928 кВт

15.2 Определение литровой мощности.

N_л = N_е/ V_л

N_л (n_min) = 23,74803/2,527 = 9,3979 кВт/л

N_л (n_м) = 61,34173/2,527 = 24,2749 кВт/л

N_л (n_N) = 105,9113/2,527 = 41,9125 кВт/л

N_л (n_max) = 109,9281/2,527 = 43,5021 кВт/л

15.3. Определение эффективного крутящего момента.

М_е =3·10⁴·(N_е/π·n)

М_е (n_min) = 3·10⁴·(23,748/3,14159·875) = 259,174 Н·м

М_е (n_м) = 3·10⁴·(61,3417/3,14159·2250) = 260,342 Н·м

М_е (n_N) = 3·10⁴·(105,911/3,14159·4500) = 224,751 Н·м

М_е (n_max) = 3·10⁴·(109,928/3,14159·4950) = 212,068 Н·м

15.4. Определение часового расхода топлива.

G_т = N_е·g_е·10^-3

G_т (n_min) = 23,748·209,676·10^-3 = 4,979 кг/ч

G_т (n_м) = 61,3417·205,212·10^-3 = 12,588 кг/ч

G_т (n_N) = 105,911·227,718·10^-3 = 24,118 кг/ч

G_т (n_max) = 109,928·243,594·10^-3 = 26,778 кг/ч

Таблица 7

Результаты расчётов мощностных, форсажных, массогабаритных показателей и параметры тепловой, механической и динамической напряжённости ДВС

параметры		nmin	nм	nN	nmax
1	n, min^-¹	875	2250	4500	4950
2	ε	10,1
3	Nе	23,748	61,342	105,911	109,928
4	Nл	9,398	24,275	41,912	43,502
5	Ме	259,174	260,342	224,751	212,068
6	Gт	4,97938	12,58808	24,11789	26,77785
7	gе	209,676	205,212	227,718	243,594
8	Fп	67,929

16. Тепловой баланс проектируемого ДВС.

16.1. Определение теплоты эквивалентной эффективной мощности.

Q_е = 1000·N_е

Q_е (n_min) = 1000·23,748 = 23748 Дж/с

Q_е (n_м) = 1000·61,342 = 61341,7 Дж/с

Q_е (n_N) = 1000·105,911 = 105911 Дж/с

Q_е (n_max) = 1000·109,928 = 109928 Дж/с

q_е = Q_е/Q_o·100%

q_е (n_min) =23748/60761,6·100% = 39,08395 %

q_е (n_м) = 61341,7/153608·100%= 39,93399 %

q_е (n_N) = 105911/294302·100%= 35,98729 %

q_е (n_max) = 109928/326760·100% = 33,6418 %

16.2. Определение теплоты отведенной в охлаждающую среду.

Q_в = C·i·D^1+2m·n^m·(H_u-ΔH_u)/α·H_u, где С = 0,45…0,53-коэффициент пропорциональности для четырёхтактных ДВС, принимаю С = 0,49.

i – число цилиндров.

D – диаметр цилиндров, см.

m = 0,5…0,7 для четырёхтактных ДВС, принимаю при n_min = m = 0,604; при n_м = m = 0,639; при n_N = m =0,652; при n_max = m = 0,654.

Q_в(n_min) =[0,49·4·9^1+2·0,604·875^0,604·(43,93-2,480)]/(0,96·43,93)= 15853,82 Дж/с

Q_в(n_м) =[0,49·4·9^1+2·0,639·2250^0,639·(43,93-0,00)]/(1·43,93)= 43702,36 Дж/с

Q_в(n_N) =[0,49·4·9^1+2·0,652·4500^0,652·(43,93-0,00)]/(1·43,93)=80451,72 Дж/с

Q_в(n_max) =[0,49·4·9^1+2·0,654·4950^0,654·(43,93-1,240)]/(0,98·43,93)= 87121,75 Дж/с

q_в = Q_в/Q_o·100%

q_в (n_min) = 15853,82/60761,6·100% = 26,09185 %

q_в (n_м) = 43702,36/153608·100% = 28,45061 %

q_в (n_N) = 80451,72/294302·100% = 27,33646 %

q_в (n_max) = 87121,75/326760·100% = 26,66227 %

16.3. Теплота, потерянная с уходящими газами.

Q_г = (G_т/3,6)·{M₂·[(mC_v^")^tr+8,315]·t_r-M₁·[(mC_v^")²⁰+8,315]·t₀

t_r = T_r-273

t_r(n_min) = 655,1 ; t_r (n_м) = 719,8 ; t_r (n_N) = 793,6 ; t_r(n_max) = 801,7 .

(mC_v^")²⁰ = 20,775 кДж/кмоль·град.

(mC_v^")_t0⁶⁰⁰(n_min) = 24,44 + (24,586 – 24,44)· 0,01/0,05) = 24,4692 кДж/кмоль·град

(mC_v^")_t0⁷⁰⁰(n_min) = 24,868 + (25,021 – 24,868)· 0,01/0,05) = 24,8986 кДж/кмоль·град

(mC_v^")_t0^tr(n_min) = 24,4692 + (24,8986 – 24,4692)· 55,14/100) = 24,706 кДж/кмоль·град

(mC_v^")_t0⁷⁰⁰(n_м) = 25,021 + (24,905 – 25,021)· 0,05/0,05) = 24,905 кДж/кмоль·град

(mC_v^")_t0⁸⁰⁰(n_м) = 25,441 + (25,319 – 25,441)· 0,05/0,05) = 25,319 кДж/кмоль·град

(mC_v^")_t0^tr(n_м) = 24,905 + (25,319 – 24,905)· 19,81/100) = 24,987 кДж/кмоль·град

mC_v^")_t0⁷⁰⁰(n_м) = 25,021 + (24,905 – 25,021)· 0,05/0,05) = 24,905 кДж/кмоль·град

(mC_v^")_t0⁸⁰⁰(n_м) = 25,441 + (25,319 – 25,441)· 0,05/0,05) = 25,319 кДж/кмоль·град

(mC_v^")_t0^tr(n_м) = 24,905 + (25,319 – 24,905)· 93,56/100) = 25,2923 кДж/кмоль·град

(mC_v^")_t0⁸⁰⁰(n_max) = 25,28 + (25,441 – 25,28)· 0,03/0,05) = 25,3766 кДж/кмоль·град

(mC_v^")_t0⁹⁰⁰(n_max) = 25,68 + (25,847 – 25,68)· 0,03/0,05) = 25,7802 кДж/кмоль·град

(mC_v^")_t0^tr(n_max) = 25,3766 + (25,7802 – 25,3766)· 1,75/100) = 25,3837 кДж/кмоль·град

Q_г(n_min) = (4,979/3,6)·{0,5367·(24,706+8,315)·655,1- 0,50485·(20,775+8,315)·20} = 16059,4 Дж/с

Q_г(n_м) = 12,59/3,6·{0,55308·(24,9877+8,315)·719,8-0,52552·(20,775+8,315)·20} = 46358,99 Дж/с

Q_г(n_N) = 24,12/3,6·{0,55308·(24,2923 +8,315)·793,6 -0,52552·(20,775+8,315)·20} =98817,76 Дж/с

Q_г(n_max) = 26,78/3,6·{0,54489·(24,3837+8,315)·801,7-0,51519·(20,775+8,315)·20} =109505 Дж/с

q_г = Q_г/Q_o·100%

q_г (n_min) = 16059,4/60761,6·100% = 26,43018 %

q_г (n_м) = 46359/153608·100% = 30,18009 %

q_г (n_N) = 98817,8/294302·100% = 33,577 %

q_г (n_max) = 109505/326760·100% = 33,51232 %

16.4. Теплота потерянная от химической неполноты сгорания.

Q_н.с. = ΔH_u·G_т/3,6

Q_н.с.(n_min) = 2479,74·4,979/3,6 = 3429,87 Дж/с

Q_н.с.(n_м) = 0·12,59/3,6 = 0 Дж/с

Q_н.с.(n_N) = 0·24,12/3,6 = 0 Дж/с

Q_н.с.(n_max) = 1239,87∙26,78/3,6 = 9222,5 Дж/с

q_н.с. = Q_н.с./Q_o·100%

q_н.с. (n_min) = 3429,87/60761,6·100% = 5,644807 %

q_н.с. (n_м) = 0/153608·100% = 0 %

q_н.с. (n_N) = 0/294302·100% = 0 %

q_н.с. (n_max) = 9222,5/326760·100% = 2,822404 %

16.5. Теплота, введённая в ДВС.

Q_о = H_u·G_т/3,6

Q_о(n_min) = 43929,5·4,979/3,6 = 60761,58 Дж/с

Q_о(n_м) = 43929,5·12,588/3,6 = 153607,8 Дж/с

Q_о(n_N) = 43929,5·24,118/3,6 = 294301,9 Дж/с

Q_о(n_max) = 43929,5·26,778/3,6 = 326760,5 Дж/с

16.6. Неучтённые потери теплоты.

Q_неучт. = Q_о- (Q_е+ Q_в+ Q_г+ Q_н.с.)

Q_неучт. (n_min) = 60761,5788- (23748 +15853,8+16059,4 +3429,87) = 1670,466 Дж/с

Q_неучт. (n_м) = 153607,829- (61341,7+43702,4+46359+0) = 2204,756 Дж/с

Q_неучт. (n_N) =294301,943- (105911+80451,7+98817,8+0) = 9121,177 Дж/с

Q_неучт. (n_max) = 326760,49- (109928+87121,8+109505 +9222,5) = 10983,11 Дж/с

q_неуч. = Q_неуч./Q_o·100%

q_неуч. (n_min) =1670,47/60761,6·100% = 2,749 %

q_неуч. (n_м) = 2204,76/153608·100% = 1,435 %

q_неуч. (n_N) = 9121,18/294302·100% = 3,099 %

q_неуч. (n_max) = 10983,1/326760·100% = 3,361 %

16.7. Проверка расчётов.

q_о = q_е+ q_в+ q_г+ q_н.с.+ q_неуч = 100%

q_о (n_min) = 39,08 +26,09+26,43+_.5,64+2,75 = 100 %

q_о (n_м) = 39,93+ 28,45 + 30,18 + 0,00 + 1,44= 100 %

q_о (n_N) = 35,99+ 27,34+ 33,58 + 0,00+ 3,10 = 100 %

q_о (n_max) =33,64+26,66+33,51+2,82+3,36 = 100 %

Таблица 8

Составляющие теплового баланса	nmin, мин ^-1		nм, мин ^-1		nN, мин ^-1		nmax, мин ^-1
	Q, Дж/с	q, %	Q, Дж/с	q, %	Q, Дж/с	q, %	Q, Дж/с	q, %
Теплота, эквивалентная эффективной работе	23748,03	39,08	61341,73	39,93	105911,3	35,99	109928,1	33,64
Теплота, передаваемая окружающей среде	15853,82	26,09	43702,36	28,45	80451,72	27,34	87121,75	26,66
Теплота, унесённая отработанными газами	16059,4	26,43	26358,99	30,18	98817,76	33,58	109505	33,51
Теплота, потерянная от хим. неполноты сгорания	3429,874	5,645	0	0	0	0	9222,5	2,822
Неучтённые потери теплоты	1670,466	2,749	2204,756	1,435	9121,177	3,099	10983,11	3,361
Общее кол-во теплоты, введенной в двигатель	60761579	100 __	153607,8	100 __	294301,9	100 __	326760,5	100 __

Министерство образования РФ