Материал: 1524

внутренняя энергия продуктов сгорания для расчетной температуры рабочего тела в конце сгорания и для выбранного коэффициента избытка воздуха.

1.5.Тепловые расчеты двигателей, работающих на легких топливах с принудительным воспламенением рабочей смеси

Тепловые расчеты данных двигателей выполнены по расчетному циклу, имеющему следующему особенности:

1)рабочее тело – реальный газ;

2)процесс сжатия и расширения осуществляется политропно;

3)показатели политроп постоянные величины;

4)процесс подвода и отвода теплоты осуществляется при постоянных объемах;

5)учет переменной теплоемкости;

6)такты соответствуют ходам поршня;

7)наличие гидравлических потерь, то есть на впуск и выпуск;

8)цикл разомкнут.

Vа

Рис. 1. Расчетный цикл при V = const

Глава 2. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ КАРБЮРАТОРНОГО ДВИГАТЕЛЯ

Произвести тепловой расчет карбюраторного двигателя, предназначенного для грузового автомобиля. По данным расчета определить размеры цилиндра двигателя и предполагаемую экономичность.

Исходные данные для расчета:

эффективная мощность Ne = 85 кВт;

частота вращения коленчатого вала nN = 3200 мин –1;

применяемое топливо – бензин А-80;

низшая теплотворная способность топлива Ни = 44 МДж/кг;

молекулярная масса топлива mТ = 114;

состав топлива С = 0,855, Н = 0,145, ОТ = 0;

степень сжатия ε = 7;

коэффициент избытка воздуха на номинальном режиме работы двигателя αN = 0,9.

2.1.Определение параметров рабочего тела

Теоретический расход воздуха, необходимый для сгорания одного килограмма топлива

Действительный расход воздуха, необходимый для сгорания одного килограмма топлива на номинальном режиме работы двигателя

L N Lо 0,9 0,514 0,463кмоль.

При изменении скоростного режима двигателя от n = nN, где n = 0,7nN значения коэффициента избытка воздуха можно принять постоянным и равным 0,9. При скоростном режиме двигателя n < 0,7nN имеет место уменьшение значения коэффициента избытка воздуха, которое можно определить по формуле:

Количество свежего заряда

Количество отдельных компонентов, входящих в состав продуктов сгорания, полученных в результате сгорания 1 кг топлива:

Суммарное количество продуктов сгорания

M2 MCО MCО2 MH2 MH2О MN2 0,0148 0,0564 0,006660,0658 0,336 0,5096 кмоль

Химический коэффициент молекулярного изменения

' M2 0,5097 1,082.

M1 0,471

2.2. Процесс впуска

Параметры окружающей среды: Pо=0,1 МПа, То=293 К. Плотность воздуха, поступающего в двигатель:

Среднюю скорость поршня на номинальном режиме работы двигателя принимаем равной: СN = 8,6 м/с.

Ход поршня

Отношение площадипоршня кпроходномусечению впускного клапана

Fn / fкл 5,5.

Скорость свежего заряда в проходном сечении клапана

Wвп 0,05433Sp nN Fn / fкл 0,05433 0,0794 3250 5,5 77,1м/с.

Сопротивление впускной системы с учетом коэффициента затухания скорости принимаем

( 2+ξ)=3,6.

Давление в цилиндре двигателя в конце впуска

Давление остаточных газов при номинальной мощности

PrN 0,1 0,539 10 5 nN 0,1 0,539 10 5 3250 0,1175МПа.

Давление остаточных газов для различных скоростных режимов можно определять по формуле:

принимаем равной Tr =1050 К. Для различных скоростных режимов температура остаточных газов может быть определена по формуле:

принимаем TN = 15 C. Для различных скоростных режимов степень подогрева свежего заряда можно определять по формуле:

110 0,0125nT TN 110 0,0125nN .

Коэффициент дозарядки для номинальной мощности принимаем φN = 1,07. Для различных скоростных режимов можно определять по формуле:

nд N 0,18 0,18 n .

N

Коэффициент остаточных газов

где ν =Ср2/Сp1 =1,1 – для карбюраторных двигателей; Ср2 – изобарная теп-

лоемкость продуктов сгорания; Ср1 – изобарная теплоемкость свежего заряда.

Коэффициент наполнения

2.3. Процесс сжатия

Показатель адиабаты сжатия определяется на основании значений теплоемкостей рабочего тела в начале и в конце сжатия. После определения показателя адиабаты, определяем показатель политропы сжатия. При этом учитывается тот факт, что теплоемкость бензовоздушной смеси больше теплоемкости воздуха, а поэтому при определении показателя политропы показатель адиабаты уменьшаем на 0 0,4.

Минимальную температуру рабочего тела в конце сжатия принимаем равной tc1 = 400 С, а действительную температуру рабочего тела в конце сжатия принимаем равной 450 С.

Теплоемкость рабочего тела в конце сжатия (см. табл.1): (mcv)'c=21,475+0,00306(tc tc1)=21,475+0,00306(450 400) = 21,628 кДж/кмоль.

Теплоемкость рабочего тела в начале сжатия:

(mcv)'а=20,759+0,0008ta=20,759+0,0008·85=20,827 кДж/кмоль,

Показатель политропы сжатия

n1 К1 0,02 1,381 0,02 1,361.

Температура рабочего тела в конце сжатия:

Tc Ta n1 1 358 71,361 1 722,7 K.

Ошибка в выборе температуры рабочего тела в конце сжатия

что вполне допустимо.

Если ошибка составляет больше 5 %, задают новое значение tc и расчет повторяют.

Давление в конце сжатия

Pc Pa n1 0,0873 71,361 1,236МПа.