Содержание

Введение

1.Расчет рабочего процесса двигателя………………………………………5

1.1. Расчет параметров рабочего процесса………………………………….5

1.2. Индикаторные и эффективные показатели рабочего цикла…………..10

2.Основные размеры двигателя……………………………………………...11

3. Внешний тепловой баланс двигателя…………………………………….12

4. Построение расчетной индикаторной диаграммы………………………15

5. Динамический расчет……………………………………………………...17

Заключение

Используемая литература

Ведение

В данном курсовом проекте приводится расчет двигателя с эффективной мощностью, равной и- образным расположением цилиндров. Прототипом проектируемого двигателя является тепловозный двигатель 6 с количеством оборотов, равным .

В данном курсовом проекте приводится расчет рабочего процесса двигателя, тепловой расчет двигателя, процесс выхлопа и продувки.

Данные расчеты необходимы для нормальной эксплуатации и ремонта двигателя, а также при его проектировании и выяснения условий ремонта двигателя.

Также приводится расчет габаритных размеров двигателя, которые необходимо знать при проектирование двигателя

1 . Расчет рабочего процесса двигателя

Т₀=288K; P₀=0,103мПа

Т₂=1000K; Т=10⁰

- геометрическая степень сжатия, для 4-х тактных двигателей =13

Определяем давление наддува P_к, которое выбирается в зависимости от требуемой мощности двигателя:

где P_к, N_e, n, i – параметры проектируемого двигателя;

P^_s, N^_e, n^, i^ – параметры двигателя-прототипа.

1.1. Расчет параметров рабочего процесса

1.1.1. Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива, определяется по формуле:

где С, Н, S, О_т – относительное весовое содержание в топливе водорода, серы и кислорода; _воз =28,95 – молекулярная масса воздуха.

1.1.2. Действительное количество свежего заряда воздуха:

где - коэффициент избытка воздуха для двигателей со струйным смесеобразованием; для 4-х тактного двигателя возьмем =2.

1.1.3.Определим количество молей продуктов сгорания в точке «z»ⁱ и «чистых» продуктов сгорания (при  = 1):

1.1.4. Объемные доли «чистых» продуктов сгорания и избыточного воздуха:

Очевидно, должно соблюдаться равенство: r_o + r_в = 1,0;

Процесс наполнения.

1.1.5. Давление в цилиндре двигателя в конце наполнения р_а примем по опытным данным. При этом справедливы зависимости: р_а = (0,9…0,95)  р_к

(для 4-тактных двигателей):

1.1.6. Температура воздуха во впускном коллекторе:

где Т_охл = 25…95^о – снижение температуры наддувочного воздуха в охладителе. Принимается в зависимости от давления наддувочного воздуха р_к и типа охладителя (воздуховоздушный или водовоздушный).

1.1.7. Определим коэффициент остаточных газов:

1.1.8. Температура свежего заряда воздуха в процессе наполнения:

1.1.9. Коэффициент наполнения:

Процесс сжатия.

1.1.10.Процесс сжатия в реальном двигатели происходит по политропическому закону с переменным показателем политропы (принимаем ). Расчет параметров конца процесса сжатия производится в предположении, что сжатие начинается в НМТ и заканчивается в ВМТ.

Тогда:

Процесс сгорания.

1.1.11. Коэффициент молекулярного изменения  характеризует увеличение числа молей рабочего тела в процессе сгорания. Химический или «чистый» коэффициент _о определяется из условия отсутствия в цилиндре двигателя остаточных газов (т.е. при _о = 0):

где - увеличение числа молей рабочего тела в процессе сгорания

Коэффициент молекулярного изменения (при   0) в точке «z» определяется выражением:

1.1.12. Давление в конце сгорания:

где  – степень повышения давления. Примем =1,6, а при _с=8,75МПа вычисляем:

1.1.13. Температура в конце сгорания. Температура в точке «z» определяется по уравнению процесса сгорания:

где _z – коэффициент эффективного выделения тепла до точки «z». Выбирается по опытным данным. Обычно _z = 0,7…0,85;

Q_н – низшая теплота сгорания, для топлив нефтяного происхождения Q_н = 41900…42500 кДж/кг;

– средняя мольная теплоемкость при постоянном объеме для смеси воздуха и продуктов сгорания;

–средняя мольная теплоемкость при постоянном давлении для продуктов сгорания.

Определим среднюю мольную теплоемкость:

Считая рабочие газы состоящими из «чистых» продуктов сгорания (при =1) и избыточного воздуха можно записать:

где

Мольная теплоемкость «чистых» продуктов сгорания незначительно изменяется в зависимости от сорта топлива, сжигаемого в двигателе. Поэтому для любого состава топлива можно принять:

Подставляя все вычисленные значения в уравнение процесса сгорания найдем :

К

1.1.14. После определения температуры T_z находим степень предварительного расширения  по формуле:

Процесс расширения.

1.1.15. Степень последующего расширения:

1.1.16. Параметры конца процесса расширения (давление и температура в конце расширения) вычисляются по формулам:

1.1.17. Показатель политропы расширения n_z можно определить, исходя из баланса теплоты за период расширения, примем n_z =1,25