Тепловой расчет

Для передкамерних  – 1,4…1,6;

Для вихрекамерних  – 1,6…1,8;

Для однокамерних з плівковим сумішоутворенням – 1,6…1,8;

Для однокамерних з об’ємним сумішоутворенням – 1,8…2,2.

Приймаємо λ = 1,8.

Коефіцієнт  ефективного тепловикористання.

     Коефіцієнт  ефективного тепловикористання  ξ_z – це параметр, що враховує витрати теплоти в процесі згоряння. Величина ξ_z змінюється на номінальному режимі і знаходиться в межах ξ_z = 0,70…0,85 (для дизелів). З підвищенням частоти обертання колінчатого вала двигуна беруться більші значення ξ_z, що свідчить про поліпшення сумішоутворення і згоряння палива. Приймаємо ξ_z = 0,8.

Середній  показник політропи  розширення.

     Середній  показник політропи розширення n₂ для дизелів лежить в межах n₂=1,18…1,28.

     Треба врахувати, що показник політропи розширення залежить від інтенсивності теплообміну  між робочим тілом і стінками циліндра. В таких випадках, коли збільшується тривалість догоряння  палива, тобто знижується коефіцієнт ефективного тепловикористання ξ_z, знижується відносний теплообмін і витрати газів, що призводить до зменшення значення показника політропи розширення n₂.

Таблиця 1.1 – Технічні характеристики двигуна  прототипу.

 

Вихідні данні для розрахунку:

Ефективна потужність                                                             N_e = 40…50 кBт

Частота обертання колінчастого вала двигуна                       n = 4500 хв^-1

Діаметр циліндра                                                                      D = 88 мм

Хід поршня                                                                               S = 82 мм

Довжина шатуна                                                                      L_ш = 136 мм

Ступінь стиску                                                                            ε = 17,5

Коефіцієнт  надлишку повітря                                                    α = 1,51

Ефективний  прохідний переріз клапана                                f_sm = 0,6 10^-3 м³

Фази  газорозподілу, ⁰ПКВ

     

     

       
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2 РОЗРАХУНОК РОБОЧОГО ЦИКЛУ ДВЗ.

     Метою розрахунку робочого циклу ДВЗ є  визначення параметрів стану робочого тіла в його характерних точках (a, с, z, b, r) для побудови індикаторної діаграми та визначення техніко-економічних показників роботи двигуна.

2.1 Допоміжні розрахунки.

2.1.1 Зміна над поршневого  об’єму в залежності  від кута повороту кривошипа, м³

де  - робочий об’єм циліндра, м³

;

- відносне переміщення поршня

- кінетичний параметр кривошипно-шатунного механізму

     Результати  розрахунку над поршневого об’єму наведені в таблиці 2.1

Таблиця 2.1 – розрахунку над поршневого об’єму

 

     2.1.2 Теоретично необхідна  кількість повітря  для повного згорання 1 кг рідкого палива, кмоль

        
 

де С, Н, О – елементарний склад палива.

для дизельного палива С = 0,87; Н = 0,126; О = 0,004

2.1.3 Кількість компонентів  продуктів згорання 1 кг палива, кмоль

При

Двооксид вуглецю 

Водяна пара

Азот повітря

Вільний кисень повітря 

2.1.4 Сумарна кількість  продуктів згорання, кмоль

2.1.5 Коефіцієнт молекулярної  зміни

       .

2.1.6 Теплоємність продуктів згорання, кДж (кмоль К)

,

Таким чином, теплоємність продуктів згорання

2.1.7 Теплоємність свіжого  заряду (повітря)

кДж/(кмоль К)

2.1.8 Параметри повітря у випускній системі

Тиск Р_s перед впускним клапаном, МПа

      

,

де Р_о- тиск навколишнього середовища (Р_о= 0,1013МПа)

Р_вс- втрата тиску у впускній системі, МПа

Р_вс= 0,003…0,008

Температура Т_s – температура навколишнього середовища К (Т_о= 293 К)

Т – підігрів повітря на впуску ( Т = 5…25).

Показник  адіабати К_s= 1,4 повітря.

Газова  стала повітря R_s = 287,4 Дж/(кГ К)

2.1.9 Параметри газів  у випускній системі  двигуна без надування

,

де Р_т – втрати тиску у випускному тракті, МПа

Р_т = 0,002…0,006;

Р_т = 0,1013 + 0,005 = 0,1063. 

2.1.10 Параметри залишкових  газів, МПа

де  =0,3-0,5.

Температура залишкових газів для бензинових двигунів

. 

2.2 Процес наповнення

2.2.1 У першому наближенні  умовний середній  тиск у циліндрі  двигуна при наповнені,  МПа

Відношення Р_сер/Р_s=0,865

2.2.2 Тиск у кінці  наповнення (точка  а) МПа

2.2.3 Підігрів свіжого  заряду внаслідок перетворення кінетичної енергії потоку в теплоту при гальмуванні і стиску робочого тіла від Р_сер до Р_s, К

2.2.4 Підігрів заряду  внаслідок теплообміну  зі стінками, К

= 0…10 К

= 0

(при = 0)

2.2.5 Підігрів заряду  при наповненні, К

,

2.2.6 Коефіцієнт наповнення

де m = 1,4 – показник політропи;

2.2.7 Середній прохідний переріз впускних клапанів на ділянці від ПКВ до ПКВ, м²

f_sm = 0,6 10^-3

2.2.8 Стала

де μ_s – середній коефіцієнт витрати впускних клапанів (μ_s=0,66…0,8)

2.2.9 Функція витрати газу на ділянці наповнення

де М_h – потенційний заряд циліндра, кмоль

2.2.10 Уточнення значення  Р_сер, Па, визначаємо з формули

.

Так як прийняте значення збігається зі значенням отриманим в кінці розрахунку, з точністю до четвертого знака, то розрахунок процесу наповнення можна закінчити.

2.2.11 Коефіцієнт залишкових  газів

2.2.12 Кількість свіжого  заряду, кмоль