|
|
Подставляя составляющие в уравнение сгоранияСтр 1 из 3Следующая ⇒ Тепловой расчет двигателя
При тепловом расчете вновь проектируемого двигателя предварительно рассчитывают параметры действительного цикла, строят индикаторную диаграмму и определяют основные размеры: диаметр и ход поршня. Исходными данными являются: В ходе расчета необходимо задаваться некоторыми коэффициентами, принимая во внимание данные по существующим двигателям.
Задние: выполнить тепловой расчет, установить размеры цилиндра, построить индикаторную диаграмму по исходным данным. Эффективная мощность Ne = 132 кВт; Частота вращения коленвала n = 2700 мин-1; Число цилиндров i = 8; Топливо дизельное автотракторное ЦЧ = 45 ед. Прототип двигатель тракторного типа V – образной компоновке с жидкостным охлаждением. Размерность 14/13 см, степень сжатия e = 17, коэффициент избытка воздуха a = 1,4. Элементный состав топлива: С = 0,87, Н = 0,126, ОТ = 0,004; теплотворность Hu = 42000 кДж/кг, PО = 0,1 МН/м2, ТО = 288 К. Параметры наполнения Гидравлическая характеристика согласно
Принимая отношение FП/fкл = 3,5, скорость воздушного потока в проходном сечении впускного клапана
Wвп = 3,5×12,6 = 44,1 м/с. Ра = 0,1 – 0,479×44,12×10--5 = 0,091 МН/м2. Давление и температура газов на выпуске согласно Р
При DТ = 15° в связи с более высоким подогревом в ДВС с воздушным охлаждением, коэффициент остаточных газов согласно
Температура заряда в конце впуска с учетом
И коэффициент наполнения по
Параметры процесса сжатия
При отсутствии достоверной информации о температуре самовоспламенения дизтоплива с ЦЧ = 45 ед. её определяем через уровень октанового числа по ОЧ = 120 – 2 × ЦЧ,, т.е. ОЧ = 120 – 2× 45 = 30 ед. С учетом этого температура самовоспламенения топлива по ТСВ = 1,2 × (ОЧ) + 1,02×10-2 × (ОЧ)2 + 645, К. ТСВ = 1,2×30 + 1,02×10-2×302 + 645 = 690,18, К. Основываясь на
С учетом этого, давление и температура в конце сжатия по Рс = 0,091×171,389 = 4,657 МН/м2; Тс = 315,656×170,893 = 950,296 К.
Параметры процесса сгорания Потребное количество воздуха при стехиометрическом составе смеси по
и свежего заряда М1 = 1,4×0,495 = 0,693 кмоль/кг.топл. Количество компонентов продуктов сгорания согласно
М2 = 0,073 + 0,063 + 0,042 + 0,547 = 0,725 кмоль/кг.топл., т.е. результаты расчетов совпадают. Химический и действительный коэффициенты молекулярного изменения согласно
Термодинамический расчет
Теплоемкость и внутренняя энергия свежего заряда согласно Uс = 23,1×950,296 = 21951,838 кДж/кмоль. И внутренняя энергия продуктов сгорания при a = 1,4 согласно
Для дизельных модификаций ДВС характерно высокое значение показателя динамичности процесса сгорания, оцениваемое по формуле DP/Dj = QV/QP = tg b.. Поэтому скорость нарастания давления DР/Dj выбираем ближе к верхнего пределу DР/Dj = tg b = 8, откуда b = 82052¢; и KV =sin b = 0,992. Подставляя составляющие в уравнение сгорания
откуда согласно
а также по Температура в точке Z процесса сгорания по tZ = AUZV + B, 0C. и TZ = tZ + 273, K. и значениях коэфф. А = 0,031 и В = 253, a = 1,4 tZ = 0,031× ТZ =2629,925 + 273 = 2882,925, К. Степень предварительного расширения по r = 1 + (17 – 1)×(1 – 0,992) = 1 + 16×0,008 = 1,128. Давление сгорания по зависимости
Степень последующего расширения и степень повышения давления по зависимостям d = e /r., d = 17/1,128 = 15,071;
Параметры процессов расширения и выпуска
Значение показателя политропы расширения по упрощенной зависимости
И по методике И.И.Вибе для участка диаграммы прилегающего к точке Z по
Аналогично, для точки в с учетом Х = KV = 1,0 по
Усредненное значение в процессе расширения согласно
Принимая во внимание, что n2 < K2 найдем усредненное по двум методикам значение Давление и температура в точке в индикаторной диаграммы по зависимостям
Индикаторные показатели
Теоретическое среднее индикаторное давление по
При принятом jn = 0,95 среднее индикаторное давление действительного цикла по Pi = jn × P¢i - DPr, МН/м2, где jn - коэффициент полноты диаграммы, учитывающий скругления; DPr - удельная работа газообмена (насосные потери) за цикл и DPr = Pr – Pa, МН/м2. DРr = 0,112 – 0,091 = 0,021 МН/м2; Pi = 0,95×1,272 – 0,021 = 1,187 МН/м2. Индикаторный КПД и удельный расход топлива по
Таблица
Корректирующая поправка f(ar) к функции перемещения по
Величина dn, т.е. значение dХ в точке Z2 диаграммы по
Функция последующего расширения согласно f(an) = f(ax) – f(ar),
Текущее значение степени последующего расширения dХ по dХ= (dn – 1) × f(an) + 1,
И давление на линии расширения в расчетной точке согласно
и в принятом масштабе, в мм PBX = 5,789 /0,06 = 96,483 Положение точки С² определяется из соотношения Рс" = (1,15 ¸ 1,25) × PC. Принимая
Скругления индикаторной диаграммы с учетом фаз газораспределения выполняется с ориентацией на прототип. При отсутствии достоверных данных по прототипу их выбирают в соответствии общепринятыми рекомендациями теории ДВС, базирующихся на статистических данных. Принимая во внимание отсутствие достоверной информации по прототипу, ориентировочно принимаем значения определяющих параметров: начало открытая впускного клапана (точка r') – за 25° до ВМТ и окончание открытого состояния (точка а²) – 60° после НМТ; выпуск – начало (точка в¢) за 50° до НМТ и окончание (точка а¢) – 250 после ВМТ. С учетом уровня быстроходности дизеля принят угол опережения топливоподачи за 20° до ВМТ (точка с') и продолжительности периода задержки воспламенения Da1 = 8,0° (точка f). Расчетные координаты этих точек на индикаторной диаграмме сведены в табл. Таблица
Найденные расчетным путем точки на ветвях сжатия и расширения наносят на график и соединяют лекальными кривыми. На рисунке представлена индикаторная диаграмма поршневого, ДВС дизельной модификации.
F,кН
д). Строим диаграмму вращающего момента, снимаемого с коленчатого вала
Тe = Ft × r, где r – радиус кривошипа, r = S/2. r = 0,05 (м)
Тe; кНм
Для построения диаграммы суммарного вращающего момента многоцилиндрового двигателя следует произвести алгебраическое сложение величин Те одноцилиндрового двигателя с угловым сдвигом Таким образом, диаграмму величин Те (рис..) необходимо разделить на 6 частей и алгебраически сложить их ординаты независимо от порядка работы цилиндров.
е). Строим диаграмму износа шатунной шейки. Результирующая сила Rшш, приложенная к шатунной шейке, определяется графическим сложением силы Fs, действующей по оси шатуна, с центробежной силой вращающихся масс кривошипа Fсш
Fсш = - mшк × rw2, mшк = 0,725 ´ mш. mшк = 0,725 ´ 2,355 = 1,707375 (кг) Fсш = -1,707375 ´ 0,05 ´ 282,62 = -6,82 (кН)
Rшш,кН
Компоновка двигателя
Под компоновкой двигателя понимается процесс определения и увязки размеров и взаимного расположения основных деталей и узлов двигателя. Исходными данными для компоновки являются: D-диаметр цилиндра, S- ход поршня, l=r/lш – кинематический параметр, i-число цилиндров, P- или V-образное расположение цилиндров. Объем курсовой работы предусматривает выполнение компоновки с соответствующими расчетами кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов. Заканчивается компоновка отработкой сборочного чертежа поперечного разреза двигателя согласно требованиям ЕСКД.
Тепловой расчет двигателя
При тепловом расчете вновь проектируемого двигателя предварительно рассчитывают параметры действительного цикла, строят индикаторную диаграмму и определяют основные размеры: диаметр и ход поршня. Исходными данными являются: В ходе расчета необходимо задаваться некоторыми коэффициентами, принимая во внимание данные по существующим двигателям.
Задние: выполнить тепловой расчет, установить размеры цилиндра, построить индикаторную диаграмму по исходным данным. Эффективная мощность Ne = 132 кВт; Частота вращения коленвала n = 2700 мин-1; Число цилиндров i = 8; Топливо дизельное автотракторное ЦЧ = 45 ед. Прототип двигатель тракторного типа V – образной компоновке с жидкостным охлаждением. Размерность 14/13 см, степень сжатия e = 17, коэффициент избытка воздуха a = 1,4. Элементный состав топлива: С = 0,87, Н = 0,126, ОТ = 0,004; теплотворность Hu = 42000 кДж/кг, PО = 0,1 МН/м2, ТО = 288 К. Параметры наполнения Гидравлическая характеристика согласно
Принимая отношение FП/fкл = 3,5, скорость воздушного потока в проходном сечении впускного клапана
Wвп = 3,5×12,6 = 44,1 м/с. Ра = 0,1 – 0,479×44,12×10--5 = 0,091 МН/м2. Давление и температура газов на выпуске согласно Р
При DТ = 15° в связи с более высоким подогревом в ДВС с воздушным охлаждением, коэффициент остаточных газов согласно
Температура заряда в конце впуска с учетом
И коэффициент наполнения по
Параметры процесса сжатия
При отсутствии достоверной информации о температуре самовоспламенения дизтоплива с ЦЧ = 45 ед. её определяем через уровень октанового числа по ОЧ = 120 – 2 × ЦЧ,, т.е. ОЧ = 120 – 2× 45 = 30 ед. С учетом этого температура самовоспламенения топлива по ТСВ = 1,2 × (ОЧ) + 1,02×10-2 × (ОЧ)2 + 645, К. ТСВ = 1,2×30 + 1,02×10-2×302 + 645 = 690,18, К. Основываясь на
С учетом этого, давление и температура в конце сжатия по Рс = 0,091×171,389 = 4,657 МН/м2; Тс = 315,656×170,893 = 950,296 К.
Параметры процесса сгорания Потребное количество воздуха при стехиометрическом составе смеси по
и свежего заряда М1 = 1,4×0,495 = 0,693 кмоль/кг.топл. Количество компонентов продуктов сгорания согласно
М2 = 0,073 + 0,063 + 0,042 + 0,547 = 0,725 кмоль/кг.топл., т.е. результаты расчетов совпадают. Химический и действительный коэффициенты молекулярного изменения согласно
Термодинамический расчет
Теплоемкость и внутренняя энергия свежего заряда согласно Uс = 23,1×950,296 = 21951,838 кДж/кмоль. И внутренняя энергия продуктов сгорания при a = 1,4 согласно
Для дизельных модификаций ДВС характерно высокое значение показателя динамичности процесса сгорания, оцениваемое по формуле DP/Dj = QV/QP = tg b.. Поэтому скорость нарастания давления DР/Dj выбираем ближе к верхнего пределу DР/Dj = tg b = 8, откуда b = 82052¢; и KV =sin b = 0,992. Подставляя составляющие в уравнение сгорания
откуда согласно
а также по Температура в точке Z процесса сгорания по tZ = AUZV + B, 0C. и TZ = tZ + 273, K. и значениях коэфф. А = 0,031 и В = 253, a = 1,4 tZ = 0,031× ТZ =2629,925 + 273 = 2882,925, К. Степень предварительного расширения по r = 1 + (17 – 1)×(1 – 0,992) = 1 + 16×0,008 = 1,128. Давление сгорания по зависимости
Степень последующего расширения и степень повышения давления по зависимостям d = e /r., d = 17/1,128 = 15,071;
  Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...  ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...  Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычислить, когда этот...  Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право... Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
|
- мощность (номинальная), 
- частота вращения (номинальная), 
степень сжатия, 
- число цилиндров, 
- коэффициент избытка воздуха.
и
и давление на впуск по 
м/с
и 
= 0,1(1 + 0,43×10--4×2700) = 0,112 МН/м2;
К.
К.
при DТС = 260° найдем значение показателя политропы сжатая n1 = K + 1
и 
кмоль/кг.топл,
и суммарное количество по 
в кмолях/кг.топлива,
кмоль/кг. топл.
и 
и 
(mСV)с =20,6 + 0,00263×950,296 =23,099 кДж/кмоль. град.
при значении коэффициентов а = 4475,8 и в = 0,0256.
кДж/кмоль.
получим
получим
кДж/кмоль,
) 
кДж/кмоль.
+ 253 = 2376,925 + 253 = 2629,925 °C.
МН/м2.
при условии К2» n2 и X = KV = sin b
и температуре по 
К.
Принимаем n2 = 1,23.
и 
МН/м2.
К.
1,356 МН/м2.
и
г/кВт×ч.
, учитывающая координату точки Z от ВМТ на ветви расширения, являющаяся величиной постоянной
являющаяся также постоянной величиной
МН/м2;
, получим
МН/м2, и с учетом принятого масштаба
мм.
)
(i- число цилиндров).
