Автор: Пользователь скрыл имя, 20 Февраля 2013 в 17:30, курсовая работа
Двигуни внутрішнього згорання належать до найбільш розповсюдженого типу теплових двигунів, але є такі двигуни, в яких теплова енергія перетворюється при згоранні палива в механічну енергію.
Першим етапом курсового проекту являється розрахунок двигуна внутрішнього згорання 6ЧН 13/11,5, в якому ставлять задачу по розрахунку робочого процесу в циліндрі дизеля, який розподіляє прямоточну послідовну сукупність розрахунків процесу стискання робочого тіла, згорання, розширення, випуску і наповнення циліндра повітрям.
Метою розрахунку являється визначення параметрів стану робочого тіла в циліндрі по куту розвороту колінчатого валу, в результаті чого можна в процесі розрахунку оцінити показники газообміну, індикаторні та ефективні показники двигуна.
Вступ………………………………………………………………………………….3
1 Розрахунок чотирьохтактного дизеля з газотурбінним наддувом
6ЧН13/11,5………………………..……………………………………………….4
1.1 Вихідні данні……………………………………………………………………..4
1.2 Попередні допоміжні розрахунки…………………………………………........5
1.2.1 Визначення теоретично необхідної та дійсної кількості повітря
для згоряння одиниці маси або об’єму палива …………………………………..5
1.2.2 Визначення хімічного коефіцієнта молекулярної зміни…………………….5
1.2.3 Визначення поточного об’єму циліндра при зміні кута повороту колінчастого вала…………………………………………………………………….6
1.2.4 Визначення тиску Рт в випускному колекторі перед
турбіною……………………………………………………………………………...9
1.2.5 Розрахунок середнього прохідного перерізу впускних клапанів ………10
1.3.Розрахунок газообміну…………………………………………………………11
1.4 Розрахунок процесу стискання ………………………………………………16
1.5 Розрахунок процесу ефективного згоряння …………………………………19
1.6 Розрахунок процесу розширення робочого тіла у циліндрі ДВЗ……………21
1.7 Побудова розгорнутої та згорнутої індикаторної діаграми робочого
процесу дизеля……………………………………………………………………...24
1.8 Визначення середньо індикаторного тиску, а також
індикаторних та ефективних показників робочого циклу ДВЗ………………....24
1.9 Визначення температури випускних газів Тт………………………………...27
2 Розрахунок турбокомпресора ТК-23……... …………………………………30
2.1 Вихідні дані для розрахунку турбіни ………………………………………..30
2.2 Конструкція турбокомпресора ТК -23………………………………………31
2.3 Розрахунок турбіни турбокомпресора ………………………………………..32
Список використаних джерел………………………
отвору, на удар, на тертя, на завихрення і т. н.. Для визначення середнього значення ефективного прохідного перерізу впускних клапанів (mfs)ср треба накреслити за даними таблиці графік mfs = f (j) (рисунок 1.3).
Величина середньо інтегрального значення ефективного прохідного перерізу впускних клапанів (mfs)ср:
, (19)
(μƒs)ср=((16+23,5+32+40+45,5+
1.3 Розрахунок газообміну
Задаємося у першому наближенні коефіцієнтом залишкових газів g =0,01.
Задаємося у першому наближенні середнім тиском повітря при наповненні.
рср = kcppK , (20)
kcp - коефіцієнт для визначення середнього тиск у першому наближенні.
рср 1 = 0,92·0,27= 0,2484 МПа
Температура залишкових газів:
Тост= 850 К.
Для розрахунку другого наближення слід прийняти отримані дані з першого наближення. Тоді коефіцієнт залишкових газів:
g =0,03
З графіка визначаємо:
рср =0,2484 МПа.
Тиск повітря у впускній системі після ОНП:
рS
= рК - DрОХ ,
де DРОХ – втрати тиску у ОНП, МПа.
рS = 0,27– 0,0025=0,2675 МПа
Тиск газів у циліндрі на такті випуску:
рr = рТ + DрВ , (22)
де DрВ – з вихідних даних, МПа;
рТ – з формули (18).
рr= 0,222931 +0,0035=0,226431 МПа
Адіабатний ККД компресора:
hKад = 0,98hK,, (23)
hKад = 0,98·0,78=0,7644.
Температура повітря після компресора:
ТК =То[1+(pк(k-1)/k –1)/hK], , (24)
де К=1,4-коефіцієнт адіабати повітря
ТК =293[1+(2,719(1,3942-1)/1,3942 –1)/0, 7644]=415,78 К.
Температура повітря у впускному колекторі:
ТS = TK – E(TK –TX) , (25)
де ТК - з формули (24);
ТХ – з вихідних даних;
Е – з вихідних даних.
ТS = 415,78 – 0,8(415,78–318)=337,57 К.
Тиск на початку процесу стискання:
ра= 0,5(рср.+ рS) , (26)
де Рср - середній тиск повітря у циліндрі при його наповненні (приймаємо);
РS - з формули (21).
ра= 0,5(0,2484+ 0,2675)=0,25795 МПа
Температура залишкових газів у результаті їх розширення:
T’ост= Тост (ра /рr)(m-1)/m , (27)
де Тост - температура залишкових газів наприкінці процесу випуску;
Ра – з формули (26);
Рr - з формули (22);
m =1,425.
T’ост= 900 ( 0,25795 /0,226431)(1,425-1)/1,425=935,
Мольна теплоємкість повітря:
mсvв=19, 84+427×10-5Тs, (28)
де ТS – з формули (25).
mСvв=19, 84+427×10-5337,57=21,28 кДж/(кмоль×К)
Коєфіціент адіабати для повітря:
ks = 1+ 8,314/mСvв
де mсvв - з формули (1.27).
ks = 1+ 8,314/21,28=1,391
Температура підігріву заряду від гальмування потоку повітря наприкінці наповнення:
,
де Рср.- приймаємо;
кS – з формули (29).
DTкін = 337,57 [( 0,25795 /0,2484)(1,391 –1)/1,391 –1]=3,596 К
Підігрів заряду при наповнені:
DT =DТT +DT (31)
де DТT – температура підігріву за рахунок тепловиділення від стінок циліндра, (приймаємо значення);
ТКІН - з формули (30).
DT =14 +3,596=17,596 К
Температура заряду наприкінці наповнення:
Та = (ТS + DТ + g×Т’ост) / (1+ g) , (32)
де DT– з формули (31);
– з формули (27);
γ – коефіцієнт залишкових газів(задаємося в першому наближенні).
Та = (337,57+ 17,596 + 0,03×935,67 ) / (1+0,03)=372,06К
, (33)
де кS – з формули (29);
R – газова постійна;
(μfs)ср - з формули (19);
n– з вихідних даних.
Коефіцієнт наповнення:
де ε – з вихідних даних;
x – з вихідних даних.
=
Константа В:
aS - з формули (33);
ηVS - з формули (34).
В = = 0,1036.
Далі накреслимо графік АРср = f(Рср) (рисунок 1.4). Проведемо константу В = const до перерізання з кривою АРср = f(Рср). Точка перерізу і є функцією при розшукуваному значенні Рср.
АРср=(Рср/РS)1/КS√1-(Рср/РS)(K
Таблиця 2 – Результати розрахунку наближень.
Pcp · 106, Па |
Ap cp |
|
0,26750 |
0 |
0,26250 |
0,07173 |
0,25750 |
0,10039 |
0,25250 |
0,12166 |
0,24750 |
0,13896 |
0,24250 |
0,15365 |
0,23750 |
0,16642 |
0,23250 |
0,17769 |
0,22750 |
0,1872 |
0,22250 |
0,1967 |
Визначаємо остаточний коефіцієнт залишкових газ:
Визначаємо приблизну величину середнього тиску насосних ходів:
рнх= рср – рr , (38)
де Рср – останнє наближення, МПа.
рнх= 0,2565 – 0,22631=0,0301МПа
Визначаємо витрату повітря:
де i– з вихідних даних.
= 1.5553.
Результати розрахунку процесу газообміну наведено в таблиці 3.
Таблиця 3. - Результати розрахунку наближень.
РК, бар |
рS, бар |
рТ, бар |
рr, бар |
рср, бар |
ра, бар |
ТК, К |
ТS, К |
Та, К |
hvs |
g |
рнх, бар |
GS,кг/с |
2.7 |
2.675 |
2.2293 |
2.643 |
2.565 |
2.6255 |
419.8 |
338.36 |
361.46 |
0.9785 |
0.00122 |
0.0301 |
1.555 |
1.4 Розрахунок процесу стискання
Об’єм в точці „а”:
,
де Vc– з формули (7).
= 0,001624.
У першому наближенні приймаємо
Тс=900 К
У результаті наближень отримали
Тс=907,66 К
.
Середня температура у процесі стискування:
де Та – з формули (32);
Тс – температура наприкінці процесу стискання в першому наближенні.
Тсж=0,5(907,66+361,46)= 634,56 К
Теплоємкість повітря:
mСvсж=19,84+427×10-5Тсж
Тст – з формули (41).
mСvсж=19,84+427×10-5630,73= 22,53321 кДж/(кмоль×К)
Показник адіабати процесу стискування:
– з формули (42).
Середній показник політропи процесу стискування:
де кСТ – з формули (43);
Dnc - приймаємо.
nc=1,3687–0,01=1,3587
Уточнення першого наближення температури повітря наприкінці процесу стискування:
,
де ncт – з формули (44).
Тс= 361,46 ×131,3587 –1=907,04 К
Тиск робочого тіла наприкінці процесу стискування:
, (46)
рс= 0,26255 ·13 1,35872=8,55566 МПа
Залежності рj та Тj від кута повороту колінчастого вала та від величини об’єму циліндра:
, (47)
, (48)
Розрахунок вводиться у таблицю 4.
Таблиця 4 – Розрахунок поточних параметрів у процесі стискування
φ |
Vj, |
Pj |
Тj | |||
540 |
0,015521805 |
0,26225 |
361,455433 | |||
550 |
0,015437011 |
0,264209195 |
362,166405 | |||
560 |
0,015183445 |
0,270222217 |
364,324519 | |||
570 |
0,014762287 |
0,280750221 |
368,019453 | |||
580 |
0,014177422 |
0,296602155 |
373,395094 | |||
590 |
0,013435315 |
0,319080052 |
380,666387 | |||
600 |
0,012544977 |
0,350235041 |
390,145412 | |||
610 |
0,011521678 |
0,393160561 |
402,23765 | |||
620 |
0,010386307 |
0,452675047 |
417,488709 | |||
630 |
0,009167379 |
0,536353205 |
436,609434 | |||
640 |
0,007898997 |
0,656634588 |
460,566926 | |||
650 |
0,006621564 |
0,834482534 |
490,653435 | |||
660 |
0,005381067 |
1,106183865 |
528,558137 | |||
670 |
0,004225392 |
1,536366796 |
576,446417 | |||
680 |
0,003202312 |
2,23918231 |
636,722393 | |||
690 |
0,002354395 |
3,400895966 |
711,000023 | |||
700 |
0,001719592 |
5,211898027 |
795,826521 | |||
710 |
0,001326973 |
7,412043432 |
873,367816 | |||
720 |
0,001193985 |
8,555657664 |
907,08776 | |||