Материал: 352
При выборе величины Tr необходимо учитывать, что при увеличении степени сжатия и обогащении рабочей смеси Tr снижается и возрастает при увеличении частоты вращения.
Значение T выбирается в зависимости от расположения и конструкции впускного трубопровода, быстроходности двигателя и наличия специального устройства подогрева.
Давление остаточных газов, (МПа):
а) для двигателей с выпуском в атмосферу
Pr =(1,05…1,25)P0;
б) для двигателей с газовой турбиной на выпуске
Pr =(0,75…1,0) PK .
Выбор величины Tr , T и Pr должен быть обоснован и установлен с учетом всех конструктивных и эксплуатационных особенностей двигателя, влияющих на изменение этих величин.
5. Температура в конце впуска (К):
Ta Tк T r Tr .
6. Коэффициент наполнения:
|
|
|
Tк |
|
1 |
|
1 |
( P P ). |
|
|
|
|
|||||
|
v |
|
T T 1 P |
a r |
||||
|
|
|
к |
|
|
|
к |
|
Параметры процесса сжатия
1. Величина среднего показателя политропы сжатия n1 устанавливается в зависимости от частоты вращения рассчитываемого двигателя, степени сжатия, размеров цилиндра, материала поршня и цилиндра, интенсивности охлаждения и других факторов. Величина n1 также может быть оценена с учетом вышеперечисленных факторов, исходя из значения среднего показателя адиабаты сжатия K1, которое определяется по номограмме [1] c учетом выражений:
а) для бензинового двигателя:
n1 K1 0,01... K1 0,04 1,35...1,38;
б) для дизелей:
n1 K1 0,02 ... K1 0,02 1,33...1,38.
При установлении величины n1 необходимо помнить, что с увеличением частоты вращения и уменьшением отношения поверхности охлаждения к объему цилиндра n1 увеличивается, а при повышении
11
средней температуры процесса сжатия и увеличении интенсивности охлаждения двигателя n1 уменьшается.
2.Давление конца сжатия (МПа):
Pc Pa n1 .
3.Температура конца сжатия (К):
|
T T n1 |
1. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
c |
a |
мольная |
теплоемкость |
в |
конце |
сжатия |
|
|||||||||
|
4.Средняя |
|
|
||||||||||||||||
(кДж/кмоль·град): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
а) свежей смеси: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
(mC |
)tc 20,6 2,638 10 3t |
С, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
v |
t0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
где tС Tc |
|
273 C; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
б) остаточных газов: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
(mc |
'')tc |
1 |
|
[M |
|
(mc'' |
|
)tC M |
|
|
(mc'' |
)tC M |
|
(mc'' |
)tC |
||||
M 2 |
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
v t0 |
|
|
CO |
2 |
VCO 2 |
t0 |
|
CO |
|
VCO |
t0 |
H 2O |
VH 2O |
t0 |
||||
M |
(mc'' |
)tC M |
(mc'' |
)tC M |
|
(mc'' |
)tC ], |
|
|
|
|||||||||
|
H 2 |
|
VH 2 t0 |
|
|
N 2 |
VN 2 t0 |
|
|
O2 |
VO2 t0 |
|
|
|
|||||
где средние мольные теплоемкости отдельных компонентов продуктов сгорания определяются по табличным данным или по формулам ( см. табл. 3) в интервале температур от 0 до 15000 С; в) рабочей смеси:
(mcV' )ttc0 1 1 r [(mcV )ttc0 r (mcV'' )ttc0 ].
Параметры процесса сгорания
1. Коэффициент молекулярного изменения горючей смеси:
0 M2 .
M1
2.Коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси:
0 r .
1r
3.Количество теплоты, потерянное вследствие неполного сгорания топлива (только при 1) (кДж/кг):
Hu 119950 1 L0.
12
4. Теплота сгорания рабочей смеси (кДж/кмоль):
Hраб.см Hu Hu .
M1(1 r )
5. Средняя мольная теплоемкость продуктов сгорания (кДж/кмоль)
при 1
(mc'' |
)tz |
1 |
[M |
|
(mc'' |
)tz M |
|
(mc'' |
)tz |
||
|
|
|
|||||||||
V |
t0 |
M2 |
|
CO2 |
|
VCO2 |
t0 |
H2O |
VH2O |
t0 |
|
M |
|
(mc'' |
)tz M (mc'' |
)tz ]; |
|
|
|
||||
|
N2 |
VN2 t0 |
|
O2 |
VO2 t0 |
|
|
|
|||
при 1
(mc |
'' |
)t z |
|
1 |
|
[M |
|
(mc |
'' |
)tz |
M |
|
(mc |
'' |
)t z |
|
||||
V |
|
|
|
VCO 2 |
CO |
VCO |
||||||||||||||
|
t0 |
|
M 2 |
|
|
|
CO 2 |
t0 |
|
|
|
t0 |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
M H |
2 |
O (mc VH'' |
2 |
O )tt z |
M H |
(mc |
VH'' |
)ttz |
M (mc VN'' |
)ttz ], |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
0 |
|
2 |
|
2 |
0 |
|
N 2 |
|
|
2 |
0 |
|||
где средние мольные теплоемкости отдельных компонентов продуктов сгорания определяются по табличным данным или по формулам (см. табл. 3) в интервале температур от 1501 до 2800°С.
|
|
Таблица 3 |
|
Газ |
mcV , кДж/(кмоль·град), для интервалов температур |
||
От 0 до 15000C |
От 1501 до 28000С |
||
|
|||
Воздух |
20,600+0,002638·t |
22,387+0,001449·t |
|
Кислород О2 |
20,930+0,004641·t –0,00000084·t2 |
23,723+0,001550·t |
|
Азот N2 |
20,398+0,002500·t |
21,951+0,001457·t |
|
Водород H2 |
20,684+0,000206·t+0,000000588·t2 |
19,678+0,001758·t |
|
Окись углерода СО |
20,597+0,002670·t |
22,490+0,001430·t |
|
Углекислый газ СО2 |
27,941+0,019·t–0,000005487·t2 |
39,123+0,003349·t |
|
Водяной пар H2O |
24,953+0,005359·t |
26,670+0,004438·t |
|
6.Температура в конце видимого процесса сгорания определяется из уравнений:
а) для бензиновых двигателей:
z Hраб.см (mcV' )ttс0 tc (mcV'' )tt0z tz ,
13
б) для дизелей:
|
z |
H |
раб.см |
[mc' |
)tc 8,315 ] t |
c |
2270 (mc'' |
)tz |
t |
z |
, |
||||
|
|
|
|
V |
t0 |
|
p |
t0 |
|
|
|||||
(mc'' |
)tz |
(mc'' |
)tz |
8,315 |
– теплоемкость при постоянном давле- |
||||||||||
|
|
p |
|
t0 |
|
V |
t0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
нии; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
z и |
|
– соответственно коэффициент использования теплоты на |
|||||||||||||
участке видимого сгорания и степень повышения давления |
|
|
|
|
|||||||||||
для бензиновых двигателей |
z =0,80…0,96; |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
для дизелей |
z =0,70…0,88; |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
=(1,2…2,5). |
|
|
|
|
||
Значение повышается за счет сокращения потерь теплоты от газов в стенки, выбора рациональной формы камеры сгорания, уменьшения догорания в процессе расширения и выбора коэффициента , обеспечивающего увеличение скорости сгорания рабочей смеси. Величина z зависит также от скоростного и нагрузочного режимов двигателя и, как правило, уменьшается при их снижении.
Значение для дизелей устанавливается в основном в зависимости от количества топлива, подаваемого в цилиндр, формы камеры сгорания и способа смесеобразования. На величину также оказывает влияние период задержки воспламенения топлива, с увеличением которого степень повышения давления растет. Величина ограничивается допустимыми значениями температур и давления в конце видимого процесса сгорания.
В уравнения сгорания входят две неизвестные величины: температура в конце видимого сгорания tz и теплоемкость продуктов сго-
tz |
или (mcp |
tz |
при той же температуре tz . Используя для |
рания (mcV )t0 |
)t0 |
определения теплоемкости табличные значения, уравнения сгорания решаются относительно tz методом последовательных приближений (подбором значений tz ). При определении теплоемкости по приближенным формулам (см. табл. 3) уравнения сгорания после подстановки в них числовых значений всех параметров и последующих преобразований принимают вид квадратного уравнения:
A tz2 Btz C 0,
|
B |
B2 4AC |
|
|
откуда tz |
|
|
( C) и |
Tz tz 273К. |
|
|
|||
|
|
2A |
|
|
14
7. Давление конца сгорания, МПа: а) для бензиновых двигателей
Pz Pc Tz ; Tc
б) для дизелей
Pz Pc
8.Степень повышения давления (для бензиновых двигателей)
pz и степень предварительного расширения (для дизелей)
Pc
Tz .
Tc
Параметры процессов расширения и выпуска
1.Величина среднего показателя политропы расширения n2 устанавливается в зависимости от частоты вращения рассчитываемого двигателя, интенсивности охлаждения, коэффициента использования теплоты на линии видимого сгорания и коэффициента избытка воздуха. Величина n2 также может быть оценена с учетом вышеперечисленных факторов, исходя из значения среднего показателя адиабаты расширенияK1, которое определяется по номограмме [1] c учетом выражений:
а) для бензиновых двигателей: n2 K2 1,24...1,30;
б) для дизелей:
n2 K2 1,20...1,29.
При выборе величины n2 необходимо помнить, что с увеличением частоты вращения и коэффициента избытка воздуха n2 уменьшается, а с повышением интенсивности охлаждения и увеличением отношения хода поршня к диаметру цилиндра n2 увеличивается.
2.Степень последующего расширения (для дизелей):
.
3.Давление конца расширения, (МПа): а) для бензиновых двигателей
Pb Pz / n2 ;
15