Кількість продуктів згоряння.

При згорянні суміші з a/1 вуглець і водень пального повністю окислюються, що призводить до повного згоряння пального і продукти згоряння матимуть такий склад:

, кмоль пр.згор./кг пальн.

Кількість окремих компонентів продуктів згоряння:

, кмоль CO₂ /кг пальн.

, кмоль H₂O /кг пальн.

, кмоль O₂ /кг пальн.

, кмоль N₂ /кг пальн.

Величини C, H і O підставляються в формули в %×10^-2.

При згорянні суміші з a<1 буде мати місце неповне згоряння вуглецю і водню внаслідок попадання меншої кількості кисню. В цьому випадку склад продуктів згоряння буде наступним:

кмоль пр.згор./кг пальн.

Кількість окремих компонентів продуктів згоряння:

, кмоль CO₂ /кг пальн.

, кмоль CO /кг пальн.

, кмоль H₂O /кг пальн.

, кмоль H₂ /кг пальн.

, кмоль N₂ /кг пальн.

Величина k для бензинів знаходиться в межах 0.45 … 0.50.

Правильність розрахунку кількості окремих компонентів продуктів згоряння можна перевірити за формулами:

при a/1,

, кмоль пр. зг./кг пальн.

при a<1,

, кмоль пр. зг./кг пальн.

Різниця між M₂ і SMi не повинна перевищувати 3%.

Параметри дійсного циклу двигуна

Параметри навколишнього середовища і залишкових газів

Тиском та температурою навколишнього середовища необхідно задатися. Якщо двигун працює без наддуву, можна прийняти p₀ = 0.1 МПа, t₀ = 15^ºС або T₀ = 273 + t₀ = 288 К.

У процесі роботи двигуна в його камерах згоряння завжди залишається деяка кількість продуктів згоряння від попереднього циклу. Для двигунів без наддуву, а також з наддувом і випуском відпрацювавших газів в атмосферу тиск залишкових газів можна прийняти рівним:

, МПа.

Більші значення р_r приймаються для двигунів з вищою частотою обертання колінчастого вала.

Температура залишкових газів Т_r залежить від ступеня стиску, коефіцієнта надлишку повітря, частоти обертання колінчастого валу двигуна і ін.

Значення Т_r приймають в межах:

Т_r = 900 … 1100 К – для бензинових двигунів;

Т_r = 600 … 900 K – для дизелів;

Т_r = 750 … 1000 К – для газових двигунів.

При збільшенні ступеня стиску і збагаченні робочої суміші величина Т_r зменшується, а при збільшенні частоти обертання – збільшується.

Параметри процесу впуску

Під час процесу впуску в результаті контакту свіжого заряду з нагрітими стінками каналів системи впуску температура горючої суміші підвищується. Величиною підігріву свіжого заряду D T задаються залежно від типу двигуна:

для бензинових двигунів DT = 0 … 25^°;

для дизелів без наддуву DT = 10 … 40 .

Підвищення температури D T покращує процес випаровування палива, але зменшує густину свіжого заряду і, таким чином, негативно впливає на наповнення циліндрів двигуна. Ці два протилежні фактори потрібно врахувати при виборі величини D T. При збільшенні частоти обертання і ступеня стиску величина D T буде збільшуватись.

Густина заряду на впуску:

, кг/м³,

де B = 287 Дж/(кг×град) – питома газова стала для повітря.

Втрати тиску на впуску за рахунок опору впускної системи і затухання швидкості руху заряду в циліндрі:

, МПа,

де b – коефіцієнт затухання швидкості руху заряду в циліндрі;

x_вп – коефіцієнт опору впускної системи;

w_вп – середня швидкість заряду в найменшому перерізі впускної системи, м/сек.

При розрахунках рекомендується задаватися наступними інтервалами значень:

2.5 … 4; w_вп = 50 … 130 м/с.

Менші значення вказаних параметрів приймаються для малооборотних двигунів.

Величина D p_а повинна лежати в межах:

D p_а = (0.06 … 0.2) p ₀, МПа – для бензинових двигунів;

D p_а = (0.04 … 0.18) p ₀, МПа – для дизелів без наддуву.

Тиск в циліндрі в кінці впуску:

, МПа.

Температура заряду в кінці впуску:

, К,

де - коефіцієнт залишкових газів.

Значення g_r приймають в межах:

g_r = 0.04 … 0.10 – для бензинових і газових двигунів;

g_r = 0.02 … 0.06 – для дизелів без наддуву.

Розрахункові значення T_a повинні знаходитись в межах:

для бензинових двигунів T_a = 320 … 360 К;

для дизелів T_a = 310 … 350 К;

Коефіцієнт наповнення h _vциліндрів двигуна визначає ступінь заповнення об’єму циліндра свіжим зарядом в процесі впуску:

Значення h _v для сучасних двигунів при їх роботі з повним навантаженням повинні знаходитись в наступних межах:

для бензинових двигунів h _v = 0.70 … 0.90;

для дизелів h _v = 0.80 … 0.94;

Параметри процесу стиску

Умовно приймається, що процес стиску в дійсному циклі проходить по політропі з постійним показником n₁. Процес стиску характеризується показником політропи стиску, температурою, тиском і теплоємністю робочого тіла в процесі стиску.

Величина показника політропи стиску:

для бензинових двигунів n₁ = (k₁ – 0.01) … (k₁ – 0.04);

для дизелів n₁ = (k₁ + 0.02) … (k₁ – 0.02),

де k₁ – показник адіабати стиску.

Величина середнього показника адіабати стиску визначається за номограмою, показаною на рис.1 (додаток А) залежно від ступеня стиску двигуна і температури в кінці впуску T_a.

Тиск в циліндрі в кінці процесу стиску:

, МПа

Температура робочого тіла в кінці процесу стиску:

, К

де e – ступінь стиску двигуна.

Значення p_c і T_c повинні лежати в межах:

для бензинових двигунів p_c = 0.9… 2.0 МПа, T_c = 600 … 800 К;

для дизелів p_c = 3.5… 5.5 МПа, T_c = 700 … 900 К;

Параметри процесу згоряння

Коефіцієнт молекулярної зміни горючої суміші

Дійсний коефіцієнт зміни робочої суміші (враховує наявність залишкових газів)

Кількість тепла, що не виділяється при згорянні сумішей з a< 1 внаслідок неповного згоряння

, кДж/кг пального,

при a/1 - DH_u =0.

Теплота згоряння робочої суміші:

, кДж/кмоль роб.суміші,

де H_u – найнижча теплота згоряння палива. Це кількість теплоти, що виділяється при повному згорянні 1 кг палива без врахування теплоти, яка міститься в утвореній в процесі згоряння водяній парі. Таке згоряння відбувається в циліндрах ДВЗ при надлишку повітря.

Величина підставляються в формули в КДж/кг.

Таблиця 1.2 – Приблизні значення нижчої теплоти згоряння

Автомобільних палив

Середня молярна теплоємність продуктів згоряння:

де – середні молярні теплоємності компонентів продуктів згоряння, які визначаються за емпіричними формулами, наведеними в таблиці 1.1 для інтервалу температур 1501…2800⁰С.

Підставляючи в цю формулу замість t_z величину T_z -273 і групуючи відомі члени, одержимо рівняння виду:

Температура в кінці видимого процесу згоряння для бензинового двигуна може бути визначена з виразу:

Для дизелів:

де x_z – коефіцієнт використання тепла:

для бензинових двигунів x_Z = 0.80…0.95;

для дизелів з нерозділеними камерами згоряння x_Z = 0.70…0.85;

для дизелів з розділеними камерами згоряння x_Z = 0.65…0.80;

для газових двигунів x_Z = 0.80…0.85.

– ступінь підвищення тиску.

Для дизелів з нерозділеними камерами згоряння і об’ємним сумішоутворенням l = 1.6…2.5.

Для вихорокамерних і передкамерних дизелів, а також при плівковому сумішоутворенні l = 1.2…1.8.

Після підстановки в рівняння згоряння відповідних числових значень і виконання необхідних перетворень рівняння згоряння прийме вигляд:

Тоді:

, К

Тиск в кінці видимого згоряння:

для бензинових двигунів:

, Мпа;

для дизелів:

, МПа.

Ступінь попереднього розширення для дизеля:

Значення T_z , p_z, l і r для сучасних двигунів знаходяться в межах:

для бензинових двигунів:

T_z = 2400 … 2990 К; p_z = 3.5 … 6.5 МПа; l = 3.2 … 4.2;

для газових двигунів:

T_z = 2200 … 2500 К; p_z = 3.0 … 5.0 МПа;

для дизелів:

T_z = 1800 … 2300 К; p_z = 6.0 … 12 МПа; r = 1.2 … 1.7.

Дійсний максимальний тиск в циліндрах двигуна:

бензинового p_zд = 0.85 p_z, МПа

дизеля p_zд = p_z, МПа

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)...

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: