Материал: 1524
Pb давление рабочего тела в конце расширения.
Pi среднее теоретическое индикаторное давление.
Pi среднее индикаторное давление.
коэффициент скругления индикаторной диаграммы.
коэффициент полноты насосных потерь.
i индикаторный коэффициент полезного действия. gi индикаторный удельный расход топлива.
Pм среднее давление механических потерь.
Pe среднее эффективное давление.
м механический коэффициент полезного действия.
e эффективный коэффициент полезного действия. ge эффективный удельный расход топлива.
Ni индикаторная мощность двигателя.
Dц диаметр цилиндра двигателя.
Vh рабочий объем цилиндра двигателя.
Mе крутящий момент двигателя.
GТ часовой расход топлива.
Q общее количество теплоты, выделенное при сгорании часового расхода топлива.
Qe количество теплоты, используемой на полезную работу.
Qм количество теплоты, расходуемой на механические потери.
Qог количество теплоты, унесенной с отработавшими газами.
Qн количество теплоты, потерянное за счет неполноты сгорания топлива при 1.
Qw количество теплоты, унесенное с охлаждающей жидкостью.
Qs количество теплоты, расходуемой на неучтенные потери.
Глава 1. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ ЗАВИСИМОСТИ, ПОЛУЧЕННЫЕ НА ОСНОВЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ, ПРИВЕДЕННЫХ В УЧЕБНОЙ И НАУЧНОЙ ЛИТЕРАТУРЕ
1.1. Для двигателей легкого топлива с воспламенением рабочей смеси от электрической искры
1. Коэффициент избытка воздуха.
При уменьшении скоростного режима на 30 % от максимального значения, коэффициент избытка воздуха практически не изменяется. При дальнейшем уменьшении скоростного режима изменение коэффициента избытка воздуха можно определить по формуле
|
|
|
|
n |
2,36 |
|
|
N |
0,78 |
0,7 |
. |
||
|
||||||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
nN |
||
2. Давление остаточных газов
Pr 1,035Pо (PrN 1,035Pо)( n )2. nN
3. Температура остаточных газов
|
n |
0,333 |
|
n |
|
TrN |
360 . |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|||||||
Tr 370 |
|
|
10 |
|
|
|||
nN |
nN |
|
|
|||||
4. Степень подогрева свежего заряда
110 0,0125nT TN 110 0,0125nN .
5. Коэффициент дозарядки цилиндров двигателя
n
д ( N 0,18) 0,18 .
nN
6. Коэффициент использования теплоты
|
|
n |
0,4 |
|
n |
|
N |
0,51 . |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
||||||||
|
|
|
0,49 |
|
|
||||
|
nN |
nN |
|
|
|||||
1.2.Для дизельных двигателей без наддува
1.Коэффициент избытка воздуха
|
|
|
n |
|
|
|
n |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
N |
|
|
|
|
|
|
. |
||||
|
|
|
|
|
|||||||
|
1,672 1 |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
nN |
|
nN |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2. Изменение давления остаточных газов
Pr 1,035Pо (PrN 1,035Pо)( n )2. nN
3. Температура остаточных газов
|
|
|
|
|
n |
|
|
0,42 |
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Tr |
trN |
0,766 |
|
0,4 |
|
|
|
0,4 |
|
273. |
||||
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
0,955 |
|
|
|
||||||
|
|
|
nN |
|
|
|
nN |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4. Степень подогрева свежего заряда
110 0,0125nT TN 110 0,0125nN .
5. Коэффициент использования теплоты
|
|
|
n |
|
|
|
n |
1,5 |
|
|
|
|
|
|
|||||
N |
|
|
|
|
|
|
|
||
1,24 1 |
|
|
|
|
. |
||||
|
|
|
nN |
|
nN |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1.3.Для дизельных двигателей с наддувом
1.Коэффициент избытка воздуха
N 0,6 |
|
n |
|
0,75 |
|
n |
|
|
|
|
0,3 |
|
|
0,3 |
|
||||
|
|
||||||||
|
|
|
0,2357 |
|
. |
||||
|
nN |
|
|
nN |
|
|
|||
2. |
Давление воздуха после компрессора |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Pk tkN 0,056 0,112 |
|
|
0,5 . |
|||||||
|
|
|
|
|
nN |
|
|
||||
3. |
Температура воздуха после компрессора |
|
|
||||||||
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
273. |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
Tk tkN 56 112 |
|
|
0,5 |
|||||||
|
nN |
|
|
|
|
|
|
|
|||
4. |
Давление остаточных газов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,2 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
Pr PrN 0,056 0,07 |
|
|
. |
|||||||
5. |
Температура остаточных газов |
|
|
nN |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
0,5 |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
||||||
|
Tr trN 45 90 |
|
|
273. |
|||||||
|
nN |
|
|
|
|
|
|
||||
6. |
Степень подогрева свежего заряда |
|
|
|
|
|
|
|
|||
110 0,0125n
T TN 110 0,0125nN .
7. Коэффициент использования теплоты
N 0,2 |
|
n |
|
0,75 |
|
n |
|
|
|
|
0,3 |
|
|
0,3 |
|
||||
|
|
||||||||
|
|
|
0,807 |
|
. |
||||
|
nN |
|
|
nN |
|
|
|||
1.4. Теплоемкость, внутренняя энергия воздуха и продуктов сгорания для двигателей с воспламенением рабочей смеси от электрической искры
Использование таблиц теплоемкостей и внутренних энергий, приведенных в учебной литературе, представляет некоторые трудности при составлении программ теплового расчета двигателей. Учитывая, что известны интервалы температур рабочего тела в точках А, С, Z, B, R – индикаторной диаграммы на основании таблиц, приведенных в учебной литературе, выведены уравнения теплоемкостей и внутренних энергий рабочего тела в заданных интервалах температур для точек А, С, Z, B, R. Полученные уравнения учитывают изменения коэффициента избытка воздуха.
Таблица 1
Теплоемкость воздуха, кДж/кмоль
ta1= 0 C |
(mcv)'a1 = 20,759 |
(mcv)'а = 20,759+0,0008tа |
tа2 = 100 C |
(mcv)'а2 = 20,839 |
Δ(mcv)'а = 0,0008 |
tc1 = 400 C |
(mcv)'c1 = 21,475 |
(mcv)'с = 21,475+0,00306(tс-400) |
tc2 = 500 C |
(mcv)'c2 = 21,781 |
Δ(mcv)'а = 0,00306 |
Теплоемкость продуктов сгорания, кДж/кмоль |
||
|
|
|
|
|
(mcv)''1r = 23,8859+0,003671(tr - tr1) |
tr1=700 C |
(mcv)''r1 =23,8859 |
(mcv)''r = (mcv)''r1+Ar2,9[4,965(α-0,7)- |
1,75 |
||
|
Ar=(mcv)''1r / (mcv)''r1 |
-2,906(α-0,7) ] |
tb1=1400 C |
(mcv)''b1 =26,1738 |
(mcv)''1b = 26,1738+0,002664(tb - tb1) |
(mcv)''b = (mcv)''1b+Ab1,7[6(α-0,7- |
||
tz1=2300 C |
Ab=(mcv)''1b /(mcv)''b1 |
-3,516(α-0,7)1,75] |
(mcv)''z1 =28,1099 |
(mcv)''1z = 28,1099+0,003172(tz - tz1) |
|
|
Az=(mcv)''1z / (mcv)''z1 |
|
|
(mcv)''z = (mcv)''1z+Az1,1[6,75(α-0,7)- |
|
|
|
-3,95(α-0,7)1,75] |
Внутренняя энергия воздуха, МДж/кмоль |
||
|
|
|
tc1 = 400 C |
U'c1=8,591 |
U'c = 8,591+0,02299(tc - tc1) |
tc2 = 500 C |
U'c2=10,89 |
U'c = 0,02299 |
Внутренняя энергия продуктов сгорания, МДж/кмоль
tc1 |
= 400 C |
U''c1 = 9,1123 |
|
Ac = U''1c / U''c1 |
|||
tz1=2300 C |
U''z1 = 64,6528 |
||
Az = U''1z / U''z1 |
|||
|
|
||
|
|
|
|
U''1c = 9,1123+0,02459(tc - tc1)
U''c = U''1c+Ac1,25[1,69(α-0,7)- -0,9565(α-0,7)1,65]
U''1z = 64,6528+0,03207(tz - tz1)
U''z = U''1z+Az[16(α-0,7)-9,075(α-0,7)1,65]
Пояснения к таблице 1: (mcv)'a1 – теплоемкость воздуха для 0 C; (mcv)'a2 – теплоемкость воздуха для 100 C; Δ(mcv)'а – изменение теплоемкости воздуха на 1 C в интервале температур от 0 до 100 C; (mcv)'c1 – теплоемкость воздуха для 400 C; (mcv)'c2 – теплоемкость воздуха для 500 C; (mcv)'с изменение теплоемкости воздуха на 1 C в интервале температур от 400 до 500 C; (mcv)''r1 – теплоемкость продуктов сгорания для 700 C и при коэффициенте избытка воздуха α=0,7; (mcv)''1r – теплоемкость продуктов сгорания для заданной температуры отработавших газов при α=0,7; (mcv)''r – теплоемкость продуктов сгорания для заданной температуры отработавших газов и для принятого коэффициента избытка воздуха; (mcv)''b1 – теплоемкость продуктов сгорания в конце расширения для 1400 C; (mcv)''1b – теплоемкость продуктов сгорания для расчетной температуры рабочего тела в конце расширения; (mcv)''b – теплоемкость продуктов сгорания в конце расширения и принятого коэффициента избытка воздуха; (mcv)''z1 – теплоемкость продуктов сгорания при температуре 2300 C и α=0,7; (mcv)''1z – теплоемкость продуктов сгорания для расчетной температуры рабочего тела в конце сгорания и при α=0,7; (mcv)''z – теплоемкость продуктов сгорания для расчетной температуры рабочего тела в конце сгорания и принятого коэффициента избытка воздуха; U'c1 – внутренняя энергия воздуха при температуре 400 C; U'c2 – внутренняя энергия воздуха при температуре 500 C; U'c – изменение внутренней энергии воздуха на 1 C в интервале температур от 400 до 500C; U''c1 – внутренняя энергия продуктов сгорания при 400 C и коэффициенте избытка воздуха α=0,7; U''1с – внутренняя энергия продуктов сгорания для расчетной температуры рабочего тела в конце сжатия при α=0,7; U''с – внутренняя энергия продуктов сгорания для расчетной температуры рабочего тела в конце сжатия и принятого коэффициента избытка воздуха; U''z1 – внутренняя энергия продуктов сгорания при температуре рабочего тела 2300 C и коэффициенте избытка воздуха α=0,7; U''1z – внутренняя энергия продуктов сгорания для расчетной температуры рабочего тела в конце сгорания и α=0,7; U''z –