Введение

Тепловой расчет позволяет аналитически с достаточной степенью точности определить основные параметры вновь проектируемого или модернизируемого двигателя.

Рабочий цикл рассчитывают для определения индикаторных, эффективных показателей работы двигателя и температурных условий работы деталей, основных размеров, а также выявления усилий, действующих на его детали, построения характеристик и решения ряда вопросов динамики двигателя.

Результаты теплового расчета зависят от совершенства оценки ряда коэффициентов, используемых в расчете и учитывающих особенности проектируемого двигателя.

В методической разработке рассмотрен пример расчета дизельного двигателя, пример построения индикаторной диаграммы и пример кинематического и динамического расчетов аналитическим методом. В примерах расчетов не учитывается до зарядки и продувки цилиндров.

Задание

При выполнении расчета задаемся рядом параметров с учетом пределов их изменений, а также их значений для двигателей, принятых в качестве прототипов.

Произвести тепловой расчет дизеля Д-240 для следующих условий:

Тип двигателя	Д-240
Мощность	Ne= 57 кВт
Частота вращения	n=2200 мин-1
Степень сжатия
Коэффициент избытка воздуха
Температура окружающего воздуха	T0 = 305 К
Температура остаточных газов
Коэффициент выделения теплоты
Давление окружающего воздуха	P0 = 0,115 МПа
Коэффициент тактности
Низшая удельная теплота сгорания топлива	=42500
Средний элементарный состав топлива	С=85,7% Н=13,3% О=1%

---

Состав топлива задается массовым или объемным содержанием основных элементов: углерода С, водорода Н, и кислород О. Нужно иметь ввиду, что в топливе присутствуют также сера S, азот N и элементы химических соединений в виде антидетонационных, противодымных и других присадок. Расчет ведут для условий сгорания 1 кг топлива.

1. 
   Тепловой расчет двигателя Д-240 (без турбонаддува)
   
   1. 
      Параметры рабочего тела
      

На основе химических реакций сгорания углерода и водорода рассчитывают теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива:

, (1)

.

Или

, (2)

,

где .

Количество свежего воздуха:

(3)

,

-молекулярная масса паров топлива (для дизельных топлив . В связи с малым значением по сравнению с для упрощения его не принимают в расчет.

-коэффициент избытка воздуха.

Общее количество продуктов сгорания(при т.е. при полном сгорании топлива).

(4)

,
При сгорании в двигателях жидкого топлива всегда происходит приращение кмолей газа . Приращение числа кмолей газов происходит в следствии увеличение суммарного количества молекул при химических реакциях распада молекул топлива и образования новых молекул в результате сгорания водорода и участия в реакциях кислорода, содержащегося в топливе.

---

Химический коэффициент молекулярного изменения горючей смеси:

(5)

.
1.2 Параметры окружающей среды и остаточные газы

Принимаем атмосферные условия: для дизелей без наддува р_к=р₀=0,115 МПа.

Для автотракторных двигателей без наддува и с наддувом при выпуске в атмосферу давление остаточных газов:

(6)

МПа.
1.3 Процесс впуска

Принимаем температуру подогрева свежего заряда ( варьируется в пределах 10- 40 .

Плотность заряда на впуске:

(7)

,

где R_B - газовая постоянная Дж/кг·К,

Т_к – температура остаточных газов (Т_к=Т_о=305 К). 



Принимаем . Тогда потери давления на впуске в двигатель:

(8)

,

где - коэффициент затухания скорости движения заряда в рассматриваемой сечении цилиндра,

коэффициент сопротивления впускной системы, отнесенный к наиболее узкому ее сечению,

средняя скорость движения заряда в наименьшем сечении впускной системы (как правило, в клапане или продувочных окнах).

По опытным данным, в современных автотракторных двигателях на номинальном режиме

Сопротивление впускной системы зависит от многих факторов, в том числе от длины трубопроводов и их сечения, наличия во впускной системе колен, их радиуса и числа, от шероховатостей стенок трубопроводов, сопротивлений при просасывании заряда через воздухоочиститель, клапаны. С увеличением частоты вращения вала двигателя аэродинамические сопротивления увеличиваются.

---

Давление в конце впуска:

(9)

.

Коэффициент остаточных газов:

(10)

.

Температура в конце впуска:

(11)

.

Коэффициент наполнения:

(12)

.

1.4 Процесс сжатия

С учетом характерных знаний показателя политропы сжатия для заданных параметров двигателя принимаем .

По опытным данным для дизелей без наддува .

Давление в конце сжатия:

(14)

.

Температура в конце сжатия:

(15)

.

Средняя молярная теплоемкость заряда (воздуха) в конце сжатия:

(16)

.

Число молей остаточных газов:

(17)

.

Число молей газов в конце сжатия до сгорания:

(18)

.
1.5 Процесс сгорания

Средняя молярная теплоемкость продуктов сгорания в дизеле:

(19)

.

Число молей газов после сгорания:

(20)

.

Расчетный коэффициент молярного изменения:

---

(21)

.

Принимаем коэффициент использования теплоты ????=0,89. Тогда количество теплоты, передаваемой газом во время впрыска при сгорании 1 кг топлива:

(21)

.

На значение коэффициента использования теплоты ????влияют конструктивные параметры, режимы работы и регулировки двигателя. Чем совершеннее процесс смесеобразования и выше скорость распространения фронта пламени, тем выше ????. Снижение ???? обусловливается рядом факторов: обеднение или обогащения смеси- из-за снижения скорости сгорания; поздний угол впрыска топлива и увеличение частоты вращения – из-за возрастания догорания на такте расширения. Повышение степени сжатия и выбор рациональной формы камеры сгорания с возможно меньшим отношением поверхности к ее объему обуславливается повышением ????.

Значение коэффициента использования теплоты ????варьируется для дизелей в пределах 0,7-0,9.

Давление в конце сгорания:

(23)

.

Для дизелей с неразделенными камерами сгорания и объемным смесеобразование для дизелей с разделенными камерами сгорания (вихрекамерных и предкамерных), а также для дизелей с неразделенными камерами и пленочным смесеобразованием для дизелей с наддувом определяют допустимыми значениями температуры и давления в конце видимого процесса сгорания.

Температуру в конце сгорания определяют из уравнения сгорания:

(23)

=

.

Решаем уравнение относительно

0,0026T_z²+21,71T_z-76498=0

1266,9

T_z1,2=

---

Смотрите также файлы

• Из чего получается хлеб.docx

• Понимание вопроса о местонахождении предметов Где на картинках.docx

• Практическая работа к теме Страна патриотизм.docx

• Гормон биологически активные вещества, продукты желёз внутренней секреции.pptx

• Учебник История Древнего мира.docx