- •Учебно-методическое пособие
- •Введение
- •1 Общие положения
- •Цель и содержание работы
- •1.2 Оформление работы
- •Задание 1. Расчет основных параметров двигателя внутреннего сгорания
- •2.1 Выбор и расчет исходных параметров
- •2.2 Термохимический расчет и параметры наполнения
- •2.3 Расчет процессов сжатия, сгорания и расширения
- •2.4 Индикаторные и эффективные показатели двигателя
- •2.5 Определение размеров цилиндров двигателя
- •2.6 Построение индикаторных диаграмм двигателя
- •2.7 Исходные данные к заданию 1
- •3 Задание 2. Составление схемы теплового баланса двигателя внутреннего сгорания
- •3.1 Теоретические основы и порядок расчета
- •3.2 Схема теплового баланса двигателя внутреннего сгорания
- •3.3 Исходные данные к заданию 2
- •Приложение
- •Вопросы к заданию 1
- •Литература
- •Содержание
2.7 Исходные данные к заданию 1
Исходные данные к заданию 1 берутся в таблице 1 приложения.
3 Задание 2. Составление схемы теплового баланса двигателя внутреннего сгорания
3.1 Теоретические основы и порядок расчета
Распределение теплоты, полученной при сгорании вводимого в цилиндр топлива, называют тепловым балансом. Тепловой баланс обычно определяется экспериментальным путем.
Уравнение теплового баланса имеет вид
Q = Qе + Qохл + Qг + Q н.с. + Qост
где Q – теплота топлива, введенная в двигатель;
Qе – теплота, превращенная в полезную работу;
Qохл – теплота, потерянная при охлаждении двигателя;
Qг – теплота, унесенная отработавшими газами;
Qн.с. – теплота, теряемая вследствие неполного сгорания топлива;
Qост – остаточный член баланса, который равен сумме всех неучтенных потерь.
Количество располагаемой (введенной) теплоты в течение секунды находится по формуле
Q = B QPн , кДж/с
где В – расход топлива (расчетные данные), кг/с;
QPн – низшая теплота сгорания топлива (исходные данные), кДж/кг
Теплота, превращенная в полезную работу находится по формуле
Qe = Ne ,кДж/с
где Nе – эффективная мощность двигателя (исходные данные), кВт.
Теплота, потерянная с охлаждающей средой (Дж/с) рассчитывается по эмпирической формуле
, Дж/с
где С = 0,41 0,47 – коэффициент пропорциональности;
i – число цилиндров (исходные данные);
D – диаметр цилиндра (расчетные данные), см;
n – частота вращения вала (исходные данные) об/мин.;
- коэффициент избытка воздуха (расчетные данные);
h – показатель степени, выбирается в диапазоне 0,60,7.
Теплота, потерянная с отработавшими газами (кДж/с) определяется приближенно по формуле:
где В – расход топлива, кг/с;
М – количество продуктов сгорания топлива газа, кмоль/кг;
СРг – средняя мольная изобарная теплоемкость продуктов сгорания, рассчитывается, как теплоемкость смеси, кДж/(кмольград);
Сз – средняя мольная изобарная теплоемкость свежего заряда, кДж/ (кмольград) выбирается по таблице приложения;
tг – температура продуктов сгорания, 0С;
tа – температура свежего заряда, 0С.
Для смеси газов средняя мольная изобарная теплоемкость продуктов сгорания СРг при температуре tг определяется по формуле:
где Сip – средняя мольная изобарная теплоемкость i-го компонента продукта сгорания (выбирается по таблице приложения), определяется интерполяцией;
Мi – количество i-го компонента продукта сгорания.
В состав продуктов сгорания (выхлопных газов) входит углекислый газ, водяные пары, кислород, азот. Количество отдельных компонентов продуктов сгорания (кмоль/кг) определяется по формулам:
Остаточный член теплового баланса Qост включает в себя потери теряемые вследствие неполного сгорания топлива, потери рассеиваемые внешней поверхностью двигателя в окружающую среду, потери тепла на нагрев смазочного масла во всех трущихся деталях и т.д.
Qост = Q – (Qe + Qохл + Qг), кДж/с