Тепловой расчёт двигателя

Тепловой расчёт двигателя

Министерство образования РФ

Московский автомобилестроительный колледж

Задание на курсовой проект

По предмету: “Основы теории и конструкции Д.В.С. ”

Фамилия, И.О. учащегося

Группы

Тема проекта: “Тепловой расчёт двигателя”

Содержание проекта: определение основных параметров рабочих процессов

1.Пояснительная записка

1.1. Введение

1.2. Технико-экономическое обоснование темы курсового проекта

1.3. Анализ существующих конструкций Д.В.С.

1.4. Технические условия, выбор исходных параметров

1.5. Топливо, параметры окружающей среды

1.6. Определение параметров рабочего тела

1.7. Определение параметров процесса выпуска

1.8. Определение параметров процесса сжатия

1.9. Определение параметров процесса сгорания

1.10 .Определение параметров процесса расширения и выпуска

1.11. Определение индикаторных параметров рабочего цикла

1.12. Определение эффективных показателей двигателя

Дата выдачи задания

Дата окончания проекта

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ

Руководитель проекта

СОДЕРЖАНИЕ:

1. Введение

2. Технические условия и выбор исходных параметров

3. Топливо

4. Определение параметров рабочего тела

5. Определение параметров окружающей среды

6. Определение параметров процесса впуска

7. Определение параметров процесса сжатия

8. Определение параметров процесса сгорания

9. Определение параметров процесса расширения и выпуска

10. Определение индикаторных параметров рабочего тела

11. Определение эффективных показателей двигателя

12. Список использованной литературы

1.   Введение

     На наземном транспорте наибольшее распространение получили двигатели внутреннего сгорания. Эти двигатели отличаются компактностью, высокой экономичностью, долговечностью и применяются во всех отраслях народного хозяйства.

     В настоящее время особое внимание уделяется уменьшению токсичности выбрасываемых в атмосферу вредных веществ и снижению уровня шума работы двигателей.

     Специфика технологий производства двигателей и повышения требований к качеству двигателей при возрастающем объёме их производства обусловили необходимость создания специализированных моторных заводов. Успешное применение двигателей внутреннего сгорания, разработка опытных конструкций и повышение мощностных экономических показателей стали возможны в значительной мере благодаря исследованиям и разработке теории рабочих процессов в двигателях внутреннего сгорания.

     Выполнение задач по производству и эксплуатации транспортных двигателей требует от специалистов глубоких знаний рабочего процесса двигателей, знания их конструкций и расчёта двигателей внутреннего сгорания.

     Рассмотрение отдельных процессов в двигателях и расчёт позволяют определить предполагаемые показатели цикла, мощность и экономичность, а также давление газов действующих в надпоршневом пространстве цилиндра в зависимости от угла поворота коленчатого вала.         По данным расчёта можно установить основные размеры двигателя (диаметр цилиндра и ход поршня) и проверить на прочность его основные детали.

2.   Технические условия и выбор исходных параметров

Произвести расчёт четырёхтактного t=4 карбюраторного двигателя предназначенного для легкового автомобиля. Эффективная мощность двигателя Ne=117 кВт, при частоте вращения коленчатого вала n=5600 об/мин. Двигатель четырёхцилиндровый, i=4 с рядным расположением. Степень сжатия e=6,86.

При проведении теплового расчёта для нескольких скоростных режимов (обычно выбирают 3 или 4 основных режима).

Для карбюраторного двигателя такими режимами являются:

1) Режим минимальной частоты вращения коленчатого вала (холостого хода)

2) nmin 600 1000 об/мин.

3) Режим максимального крутящего момента

nm=(0,4…0,6)*nN

4) Режим максимальной мощности при nN

5) Режим максимальной скорости движения автомобиля при nmax=(1,05…1,20)*nN

C учётом приведённых рекомендаций и заданий (nN=5600 об/мин) тепловой расчёт последовательно производится для

n=1000 3199,999992 об/мин.

    5600 6000,00016 об/мин.

3.   Топливо

В соответствии с заданной степенью сжатия e=6,86 можно использовать бензин марки АИ-72

Средний элементарный состав и молекулярная масса топлива:

     C=0,855

     H=0,145

     mt=115 кг/кмоль.

Низшая теплота сгорания топлива:

     Hu=33,891*C+125,6*H-2,51*9*H=43,913255 МДж/кг  43913,255 кДж/кг

4. Определение параметров рабочего тела

Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания одного килограмма топлива:

     C=0,855

     H=0,145

     LO= (1/0,208)*((C/12)+(H/4))=0,516826923 кмоль возд/кг топл.

     IO= (1/0,23)*((8/3)*C+8*H)=14,95652174 кмоль возд/кг топл.

     Коэффициент избытка воздуха устанавливается на основании следующих соображений.

     На современных двигателях устанавливают много камерные карбюраторы, обеспечивающие получение почти идеального состава смеси по скоростной характеристике. Возможность применения для рассчитываемого двигателя двухкамерного карбюратора с обогатительной системой и системой холостого хода позволяет получить при соответствующей регулировке как мощностной, так и экономичный состав смеси. Стремление получить двигатель достаточно экономичный и с меньшей токсичностью продуктов сгорания, которая достигается при a=0,95 на основных режимах, а на режимах минимальной частоты вращения коленчатого вала a=0,86.

Количество горючей смеси

при n=1000 об/мин

     MI=(a*LO)+(1/mt)=0,453166806 кмоль гор.см/кг топл.

     a=0,86

     LO=0,516826923 кмоль возд/кг топл.

     mt=115 кг/моль

при n=3199,999992 об/мин.    5600 6000,00016 об/мин.

     MI=a*LO+1/mt=0,499681229 кмоль гор.см/кг топл.

     a=0,95

     LO=0,516826923 кмоль возд/кг топл.

     mt=115 кг/моль

Количество отдельных компонентов продуктов сгорания при K=0,5 и принятых скоростных режимах:

при n=1000 об/мин

     C=0,855

     H=0,145

     K=0,5

     a=0,86              

     LO=0,516826923 кмоль возд/кг топл.

M CO2=(C/12)-2*((1-a)/(1+K))*0,208*LO=0,051183333 кмольCO2/кг топл.

M CO=2*((1-a)/(1+K))*0,208*LO=0,020066667  кмольCO2/кг топл.

M H2O=(H/2)-2*K*((1-a)/(1+K)*0,208*LO=0,062466667  кмольN2O/кг топл.

M H2=2*K*((1-a)/(1+K)*0,208*LO=0,010033333  кмоль/H2/кг топл.

     M N2=0,792*a*LO=0,352021154  кмольN2/кг топл.

n=3199,999992    5600    6000,00016 об/мин.

     C=0,855

     H=0,145

     K=0,5

     a=0,95

     LO=0,516826923 кмоль возд/кг топл.

M CO2=(C/12)-2*((1-a)/(1+K))*0,208*LO=0,064083333  кмольCO2/кг топл.

M CO=2*((1-a)/(1+K))*0,208*LO=0,007166667  кмольCO2/кг топл.

M H2O=(H/2)-2*K*((1-a)/(1+K)*0,208*LO=0,068916667  кмольN2O/кг топл.

M H2=2*K*((1-a)/(1+K)*0,208*LO=0,003883333  кмоль/H2/кг топл.

     M N2=0,792*a*LO=0,388860577  кмольN2/кг топл.

Общее количество продуктов сгорания:

M2=M CO2+M CO+M H2O+M H2+M N2=(C/12)+(H/2)+0,792*a*LO

при n=1000 об/мин

     M CO2=0,051183333 кмольCO2/кг топл.  

     M CO=0,020066667  кмольCO2/кг топл.

     M H2O=0,062466667  кмольN2O/кг топл.    

     M H2=0,010033333  кмоль/H2/кг топл.

     M N2=0,352021154  кмольN2/кг топл.

     a=0,95

     LO=0,516826923 кмоль возд/кг топл.

     M2=0,4955771154 кмоль пр.сг./кг топл.

Проверка:

     M2=(C/12)+(H/2)+0,792*a*LO=0,4955771154 кмоль пр.сг./кг топл.

     C=0,855

     H=0,145

5. Определение параметров окружающей среды

     Давление и температура окружающей среды при работе двигателей без наддува p_k =p_o=0,1 МПа

      n=1000   3199,999992    5600    6000,00016 об/мин.

Tr=900   1000   1060   1070 K

     Давление остаточных газов pr за счёт расширения фаз газораспределения и снижение сопротивления при конструктивном оформлении выпускного тракта рассчитываемого двигателя можно получить на номинальном скоростном режиме:

     prN=1,18*pO=0,118 МПа

     pO=0,1 МПа

Тогда:

     Ap=(prN-pO*1,035)*10⁸/(nN²*pO)=0,462372449

     prN=0,118 МПа

            pO=0,1 МПа

nN=5600 об/мин.

          pr=pO(1,035+Ap*10^-8*n²)

          n=1000   3199,999992    5600    6000,00016 об/мин.

          pr=0,103962372   0,108234694   0,118   0,1201455409 МПа

6. Определение параметров процесса впуска

     Температура подогрева свежего заряда. С целью получения хорошего наполнения двигателя на номинальном режиме применяется DTN=8 град С.

Тогда:

     At=DTN/(110-0,0125*nN)=0,2

     DTN=8 град С.

     nN=5600 об/мин.

     DT=At*(110-0,0125*n)

n=1000   3199,999992    5600    6000,00016 об/мин.

     DT=19,5   14,00000002   8   6,9999996 град С.

Плотность заряда на впуске:

     rO=pO*10⁶/(RB*TO)=1,189187904

где RB=287 Дж/кг*град

Потери давления на впуске.

     В соответствии со скоростным режимом двигателя (n=5600 об/мин.) и при условии качественной обработки внутренней поверхности впускной системы можно принять

     b²+хвп=2,8 и wвп=95 м/с

Тогда:

     An= wвп/nN=0,016964286

     Dpa=( b²+хвп)*An²*n²*rO*10^-6/2

     rO=1,189187904

при n=1000 об/мин.

     Dpa=0,000479126 МПа

при n=3199,999992 об/мин.

     Dpa=0,004906249 МПа

при n=5600 об/мин.

     Dpa=0,015025389 МПа

при n=6000,00016 об/мин.

     Dpa=0,017248534 МПа

Давление в конце впуска.

     pa=pO- Dpa

n=1000   3199,999992    5600    6000,00016 об/мин.

     pa=0,099520874   0,095093751   0,084974611   0,0827551466 МПа

Коэффициент остаточных газов.

    При определении для двигателя без надува применяется коэффициент очистки fОЧ=1, а коэффициент дозировки на номинальном скоростном режиме fДОЗ=1,1, что вполне возможно получить при подборе угла опаздывания закрытия впускного клапана в пределах 30…60 град. При этом на номинальном скоростном режиме (n=1000 об/мин) возможен обратный выброс в пределах 5%, т.е. fДОЗ=0,95. На остальных режимах значения fДОЗ может получиться, приняв линейную зависимость fДОЗ от скоростного режима.

  n=1000   3199,999992    5600    6000,00016 об/мин.

       fДОЗ=0,95   1,025    1,1    1,11

Тогда:

       gr=((TO+DT)/Tr)*((fОЧ*pr)/(e*fДОЗ*pa-fОЧ*pr))

при n=1000 об/мин.

      TO=293 K

      DT=19,5 град С.

      Tr=900 K

      pa=0,099520874 МПа

      pr=0,103962372 МПа

      fОЧ=1 

      fДОЗ=0,95

      gr=0,066281749

при n=3199,999992 об/мин.

      TO=293 K

      DT=14,00000002 град С.

      Tr=1000 K

      pa=0,095093751 МПа

      pr=0,108234694 МПа

      fОЧ=1 

      fДОЗ=1,025

      gr=0,059291653

при n=5600 об/мин.

      TO=293 K

      DT=8 град С.

      Tr=1060 K

      pa=0,084974611 МПа

      pr=0,118 МПа

      fОЧ=1 

      fДОЗ=1,1

      gr=0,064041223

при n=6000,00016 об/мин.

      TO=293 K

      DT=6,9999996 град С.

      Tr=1070 K

      pa=0,0827551466 МПа

      pr=0,1201455409 МПа

      fОЧ=1 

      fДОЗ=1,11

      gr=0,066050092

Температура в конце впуска.

Ta=(TO+DT+gr*Tr)/(1+gr)

  n=1000   3199,999992    5600    6000,00016 об/мин.

       TO=293   293   293   293 K

       DT=19,5   14,00000002   8   6,9999996 град С.

  Tr=900   1000   1060   1070 K

       gr=0,066281749   0,059291653     0,064041223    0,066050092

       Ta=349,0199232   345,7892375   346,6817717    347,7074866 K

Коэффициент наполнения.

         hv=(TO/(TO+DT))*(1/(e-1))*(1/pO)*(fДОЗ*e*pa-fОЧ*pr)

n=1000   3199,999992    5600    6000,00016 об/мин.

TO=293   293   293   293 K

DT=19,5   14,00000002   8   6,9999996 град С.

pa=0,099520874   0,095093751   0,084974611   0,0827551466 МПа      

pr=0,103962372   0,108234694   0,118   0,1201455409 МПа

fОЧ=1   1    1    1

fДОЗ=0,95   1,025    1,1    1,11

pO=0,1   0,1   0,1   0,1 МПа  

e=6,86   6,86   6,86   6,86

hv=0,871384261   0,912731296    0,869133578   0,850002992

7. Определение параметров процесса сжатия

      Средний показатель адиабаты сжатия k=1, при e=6,86 и расчётных значениях Ta определяется по графику, средний показатель политропны сжатия n=1 принимается несколько меньше k1. При выборе n1 учитывается, что с уменьшением частоты вращения теплоотдача от газов к стенке цилиндра увеличивается, а n1 уменьшается по сравнению с k1 более значительно:

n=1000   3199,999992    5600    6000,00016 об/мин.

k1=1,3767    1,3771    1,3772    1,3772

Ta=349,0199232   345,7892375   346,6817717    347,7074866 K

n1=1,37    1,376    1,377    1,377

Давление в конце сжатия.

pe=pa*eⁿ¹

n=1000   3199,999992    5600    6000,00016 об/мин.

pa=0,099520874   0,095093751   0,084974611   0,0827551466 МПа

e=6,86    6,86    6,86    6,86

n1=1,37    1,376    1,377    1,377

pe=1,392124959   1,330197163   1,18864789   1,157601412 МПа

Температура в конце сжатия.

Tс=Ta*e^(n1-1)

n=1000   3199,999992    5600    6000,00016 об/мин.

e=6,86    6,86    6,86    6,86

n1=1,37    1,376    1,377    1,377

Ta=349,0199232   345,7892375   346,6817717    347,7074866 K

Tс=711,6888166   705,1011042   706,9210765   709,0126185 K

Средняя мольная теплоёмкость в конце сжатия.

а) свежей смеси (воздуха)

(mev)tc to=20,6+2,638*10^-3*tc

Где te=Tc-273

n=1000   3199,999992    5600    6000,00016 об/мин.

tc=447,5649758   449,0794317   451,5093166   453,41043 град С.

(mev)tc to=21,78067641   21,78467154   21,79108158   21,79609671 кДж/(кмоль*град)

б) остаточных газов

(mev”)tc to- определяется методом экстраполяции по табл.7:

при n=1000 об/мин. , при a=0,85 и tc=447,5649758 град С.

(mev”)400 to=23,303+(23,45-23,303)*0,01/0,05=23,3324 кДж/(кмоль*град)

Где 23,303 и 23,45- значение теплоёмкости продуктов

Сгорание при 400 соответственно при a=0,85 и a=0,9 взятые из табл.7

(mev”)500 to=23,707+(23,867-23,707)*0,01/0,05=23,7408 кДж/(кмоль*град)

Где 23,707 и 23,867- значение теплоёмкости продуктов

Сгорание при 500 соответственно при a=0,85 и a=0,9 взятые из табл.7

Теплоёмкость продуктов сгорания при tc=447,5649758 град С.

(mev”)tc to=23,3324+(23,7408-23,3324)*0,01/0,05=23,52665536 кДж/(кмоль*град)

при n=3199,999992 об/мин., при a=0,95 и tc=449,0794317 град С.

определение (mev”)tc to производится аналогичным методом экстраполяции по табл.7:

(mev”)400 to=23,586+(23,712-23,586)*0,01/0,05=23,6112 кДж/(кмоль*град)

(mev”)500 to=23,014+(23,15-23,014)*0,01/0,05=24,0412 кДж/(кмоль*град)

(mev”)tc to=23,6112+(23,0412-23,6112)*0,01/0,05=23,82224156 кДж/(кмоль*град)

при n=5600 об/мин., при a=0,95 и tc=451,5093166 град С.

(mev”)tc to=23,6112+(23,0412-23,6112)*52/100=23,83269006 кДж/(кмоль*град)

при n=6000,00016 об/мин., при a=0,95 и tc=453,41043 град С.

(mev”)tc to=23,6112+(23,0412-23,6112)*53/100=23,84086458 кДж/(кмоль*град)

в) рабочей смеси

(mev’)tc to=(1/(1+gr)*(mev)*tc to+gr*(mev”)tc to)

при n=1000 об/мин.

(mev)tc to=21,78067641 кДж/(кмоль*град)

(mev”)tc to=23,52665536 кДж/(кмоль*град)

gr=0,062587594

(mev’)tc to=21,88351651 кДж/(кмоль*град)

при n=3199,999992 об/мин.

(mev)tc to=21,78467154 кДж/(кмоль*град)

(mev”)tc to=23,82224156 кДж/(кмоль*град)

gr=0,055981213

(mev’)tc to=21,89269017 кДж/(кмоль*град)

при n=5600 об/мин.

(mev)tc to=21,79108158 кДж/(кмоль*град)

(mev”)tc to=23,83269006 кДж/(кмоль*град)

gr=0,060374077

(mev’)tc to=21,90732379 кДж/(кмоль*град)

при n=6000,00016 об/мин.

(mev)tc to=21,79609671 кДж/(кмоль*град)

(mev”)tc to=23,840864485 кДж/(кмоль*град)

gr=0,062241982

(mev’)tc to=21,91590974 кДж/(кмоль*град)

8. Определение параметров процесса сгорания

Коэффициент молекулярного изменения горючей mo=M2/M1 и рабочей смеси

m=(mo+gr)/(1+gr)

при n=1000 об/мин.               при n=3199,999992    5600    6000,00016 об/мин.

M1=0,453166806                    M1=0,499681229

M2=0,495771154                    M2=0,532610577

n=1000   3199,999992    5600    6000,00016 об/мин.

gr=0,066281749    0,059291653    0,064041223   0,066050092

mo=1,094014714   1,06590071   1,06590071   1,06590071 

m=1,088170612   1,062212055   1,061934358   1,061817649

Количество теплоты, потерянное вследствие химической исполноты сгорания топлива:

DHu=119950*(1-a)*LO

при n=1000 об/мин.

a=0,86

LO=0,516826923

DHu=8679,074519 кДж/кг

при n=3199,999992    5600    6000,00016 об/мин.

a=0,95

DHu=3099,669471 кДж/кг

Теплота сгорания рабочей смеси:

НРАБ.СМЕСИ=(Hu-DHu)/(M1(1+gr))

при n=1000 об/мин.

Hu=43913,255 кДж/кг

DHu=8679,074519 кДж/кг

gr=0,066281749   

M1=0,453166806 кмоль гор.cм./кг топл.

НРАБ.СМЕСИ=88313,49048 кДж/кмоль*раб.см.

при n=3199,999992 об/мин.

DHu=3099,669471 кДж/кг

gr=0,059291653

M1=0,499681229 кмоль гор.cм./кг топл.

НРАБ.СМЕСИ=77349,146 кДж/кмоль*раб.см.

при n=5600 об/мин.

Hu=43913,255 кДж/кг

DHu=3099,669471 кДж/кг

gr=0,064041223

M1=0,499681229 кмоль гор.cм./кг топл.

НРАБ.СМЕСИ=77028,70778 кДж/кмоль*раб.см.

при n=6000,00016 об/мин.

Hu=43913,255 кДж/кг

DHu=3099,669471 кДж/кг

gr=0,066050092

M1=0,499681229 кмоль гор.cм./кг топл.

НРАБ.СМЕСИ=76893,2563 кДж/кмоль*раб.см.

Средняя мольная теплоёмкость продуктов сгорания

(mev”)tz to=(1/M2)(M CO2*(mev”CO2)tz to+M     CO*(mev”CO)tz to+M H2O*(mev”H2O)tz to+M      H2*(mev”H2)tz to+M     N2*(mev”H2)tz to+M

при n=1000 об/мин.

M1=0,453166806

M CO2=0,051183333 кмольCO2/кг топл.

(mev”CO2)tz to=39,123+0,003349*tz

M CO=0,020066667 кмольCO2/кг топл.

(mev”CO)tz to=22,49+0,00143*tz

M H2O=0,062466667 кмольCO2/кг топл.

(mev”H2O)tz to=26,67+0,004438*tz

M H2=0,010033333 кмольCO2/кг топл.

(mev”H2)tz to=19,678+0,001758*tz

M N2=0,352021154 кмольCO2/кг топл.

(mev”N2)tz to=21,951+0,001457*tz

       (mev”)tz to=24,29423953+0,002032932*tz=61,45915901 кДж/(кмоль*град)

при n=3199,999992    5600    6000,00016 об/мин.

M1=0,499681229

M CO2=0,064083333  кмольCO2/кг топл.

(mev”CO2)tz to=39,123+0,003349*tz

M CO=0,007166667  кмольCO2/кг топл.

(mev”CO)tz to=22,49+0,00143*tz

M H2O=0,068916667  кмольN2O/кг топл.

(mev”H2O)tz to=26,67+0,004438*tz

M H2=0,003883333  кмоль/H2/кг топл.

(mev”H2)tz to=19,678+0,001758*tz

M N2=0,388860577  кмольN2/кг топл.

(mev”N2)tz to=21,951+0,001457*tz

      (mev”)tz to=24,61969403+0,00207203*tz=29,90228416 кДж/(кмоль*град)

      Величина коэффициента использования теплоты xz

при n=5600    6000,00016 об/мин. в результате значительного догорания топлива в процессе расширения снижается, а при n=1000 об/мин. xz интенсивно уменьшается в связи с увеличением потерь тепла через стенки цилиндра и не плотности между поршнем и цилиндром по этому при изменении скоростного режима xz ориентировочно принимается в пределах, которые имеют место у работающих карбюраторных двигателей:

n=1000   3199,999992    5600    6000,00016 об/мин.

xz=0,82   0,92   0,91   0,89

Температура в конце видимого процесса сгорания:

                        xz*НРАБ.СМЕСИ+(mev’)tz to*tc=m*(mev”)tz

при n=1000 об/мин.

0,82*73171,39635+21,88351651*447,5649758=

=1,088477143*(24,29423953+  0,002032932*tz)*tz

или 0,002212799*tz²+26,44372443*tz-69794,84054=0

Отсюда следует:

     tz=2225,077518 град С.

     Tz=tz+273=2498,077518 K

при n=3199,999992

0,92*77349,146+21,89269017*449,0794317=

=1,062407086*(24,61969403+ 0,00207203*tz)*tz

или 0,00201339*tz²+26,15613739*tz-80992,77118=0

Отсюда следует:

     tz=2549,476046 град С.

     Tz=tz+273=2822,476046 K

при n=5600 об/мин.

0,91*77028,70788+21,90732379*451,5093166=

1,062148549*(24,61969403+0,00207203*tz)*tz

или 0,00200803*tz²+26,14977229*tz-79987,48486=0

Отсюда следует:

     tz=2523,062592 град С.

     Tz=tz+273=2796,062592 K

при n=6000,00016 об/мин.

0,89*76893,2563+21,91590974*451,5093166=

=1,062039263*(24,61969403+0,00207203*tz)*tz

или 0,002200577*tz²+26,14708171*tz-78330,23554=0

Отсюда следует:

     tz=2478,67899 град С.

     Tz=tz+273=2751,67899 K

Максимальное давление сгорания теоретическое.

pr=pc*m*Tz/Tc

     n=1000   3199,999992    5600    6000,00016 об/мин.

     m=1,088477143   1,062407086   1,062148549   1,06203926

     Tz=2498,077518   2822,476046   2796,062592    2751,67899 K

     Tс=720,5649758   722,0794317   724,5093166   726,41043 K

     pe=1,187509342   1,438273542   1,287763264   1,254072204 МПа

     pr=5,613216299    5,972796807   5,278666282   5,045204927 МПа

Максимальное давление сгорания действительное.

prДЕЙСТ.=0,85*pr

     n=1000   3199,999992    5600    6000,00016 об/мин.

     prДЕЙСТ.=4,771233854    5,076877286   4,486866339    4,288424188 МПа

Степень повышения давления.

l=pr/pc

n=1000   3199,999992    5600    6000,00016 об/мин.

l=3,773567091   4,152754418    4,099096805   4,023057773 МПа

9. Определение параметров процесса расширения и выпуска

Средний показатель адиабаты расширения k2 определяется по номограмме при заданной степени сжатия e=6,86 для соответствующих значений a и Tz, а средний показатель нольтропы расширения n2 оценивается по величине среднего показателя адиабаты:

          n=1000   3199,999992    5600    6000,00016 об/мин.

     a=0,85   0,95   0,95   0,95

          Tz=2498,077518   2822,476046   2796,062592    2751,67899 K

     k2=1,2605   1,2515   1,2518   1,2522

     n2=1,26   1,251   1,251   1,252

Давление и температура в конце процесса расширения.

     pb=pr/eⁿ²

     Tb=Tz/e^(n2-1)

при n=1000 об/мин.

         pb=0,466630189 МПа

        Tb= 1495,200597 K

при n=3199,999992

         pb=0,505422751 МПа

        Tb= 1719,648987 K

при n=5600 об/мин.

         pb=0,446684882 МПа

        Tb= 1703,556071 K

при n=6000,00016 об/мин.

         pb=0,426087237 МПа

        Tb= 1673,208178 K

Проверка принятой раньше температуры отработавших газов.

        Tr=Tb/(pb/pr)^1/3

        D=100*(TrПРОВ.-Tr)/Tr   где D-погрешность расчёта

n=1000   3199,999992    5600    6000,00016 об/мин.

Tb= 1495,200597   1719,648987   1703,556071   1673,208178 K

pb=0,466630189   0,505422751   0,446684882   0,426087237 МПа

pr=5,613216299    5,972796807   5,278666282   5,045204927 МПа

Tr=906,4292503   1028,830214   1093,07514   1099,65995 K

D=0,714361143   2,883021448   3,120296223   2,771957944 %

На всех скоростных режимах температура остаточных газов принята в начале расчёта, достаточно удачно, так как ошибка не превышает 0,714361143 %

10. Определение индикаторных параметров рабочего тела.

Теоретически среднее индикаторное давление.

pi’=(pe/(e-1))*((l/n2-1)*(1-(1/e^(n2-1)))-(1/(n1-1))*(1-(1/e^(n1-1)))

n=1000   3199,999992    5600    6000,00016 об/мин.

l=3,773567091   4,152754418    4,099096805   4,023057773 МПа

pe=1,187509342   1,438273542   1,287763264   1,254072204 МПа

n2=1,26   1,251   1,251   1,252

e=6,86    6,86    6,86    6,86

n1=1,37    1,376    1,377    1,377

pi’=1,061863482   1,176382142   1,036179204   0,983980853 МПа

Cреднее индикаторное давление.

pi=fu*pi’   где fu- коэффициент полноты диаграммы принят fu=0,96

n=1000   3199,999992    5600    6000,00016 об/мин.

pi=1,019388943   1,129326856   0,994732036   0,944621619 МПа

Индикаторный К.П.Д. и индикаторный удельный расход топлива.

hi=(pi*10*a)/(Hu*ro*hv)

gi=3600/(Hu*hi)

при n=1000 об/мин.

pi=1,019388943 МПа

lo=14,95652174 кг возд/кг топл.

a=0,86

Hu=43,913255 МДж/кг

ro=1,189187904

hv=0,872210576

hi=0,287873386

gi=284,7772917 г/(кВт*ч)

при n=3199,999992

pi=1,129326856 МПа

lo=14,95652174 кг возд/кг топл.

a=0,95

Hu=43,913255 МДж/кг

ro=1,189187904

hv=0,91369263

hi=0,336300593

gi=243,7694275 г/(кВт*ч)

при n=5600 об/мин.

pi=1,994732036 МПа

lo=14,95652174 кг возд/кг топл.

a=0,95

Hu=43,913255 МДж/кг

ro=1,189187904

hv=0,871367929

hi=0,310607997

gi=263,9333309 г/(кВт*ч)

при n=6000,00016 об/мин.

pi=1,944621619 МПа

lo=14,95652174 кг возд/кг топл.

a=0,95

Hu=43,913255 МДж/кг

ro=1,189187904

hv=0,852542265

hi=0,301474138

gi=271,929804 г/(кВт*ч)

11. Определение эффективных показателей двигателя

Среднее давление механических потерь для карбюраторного двигателя с числом цилиндров до шести и отношением S/D<или=1

pm=0,034*0,0113*v.п.ср.

Предварительно приняв ход поршня S равным 60мм, получим

v.п.ср.=(S*n)/(3*10⁴)=60*n/(3*10⁴)=0,002*n

тогда pm=0,034+0,0113*0,002*n= МПа, а на различных скоростных режимах:

n=1000   3199,999992    5600    6000,00016 об/мин.

v.п.ср.=2   6,399999984   11,2   12,00000032 м/с

pm=0,0566   0,10632   0,16056   0,169600004 МПа

Среднее эффективное давление и механический К.П.Д.

pe=pi-pm

hm=pe/pi

n=1000   3199,999992    5600    6000,00016 об/мин.

pi=1,019388943   1,129326856   1,994732036   1,944621619 МПа

pe=0,962788943   1,023006856   0,834172036   0,775021615 МПа

hm=0,944476541   0,905855422   0,838589696   0,820457207

Эффективный К.П.Д. и эффективный удельный расход топлива.

he=hi*hm

ge=3600/(Hu*he)

n=1000   3199,999992    5600    6000,00016 об/мин.

hi=0,287873386   0,336300593   0,310607997   0,301474138

he=0,27188966   0,304639716   0,260472666   0,247346629

ge=301,51865   269,1041214   314,7347648   331,436913 г/(кВт*ч)

Основные параметры цилиндра и двигателя.

Литраж двигателя:

VЛ=(30*t*Ne)/(pe*n)=3,005546517 л

t=4

Ne=117 кВт

pe=0,834172036 МПа

n=5600 об/мин

Рабочий объём одного цилиндра

Vh=VЛ/i=0,751386629

i=4

VЛ=3,005546517 л

Диаметр цилиндра.

Так как ход поршня предварительно был принят S=60 мм, то:

D=2*10³*(Vh/(p*S)^1/2=62,88214474 мм

Окончательно применяется D=63 и S=60мм

Основные параметры применяются по окончательно принятым значениям D и S:

VЛ=(p*D²*S*i)/(4*10⁶)=3,005546517 л

Fn=(p*D²)/4=3104,018839 мм²=31,04018839 см²

Ne=(pe*VЛ*n)/(30*t)

Me=((3*10⁴)/p)*(Ne/n)

Gt=Ne*ge*10³

n=1000   3199,999992    5600    6000,00016 об/мин.

pe=0,962788943   1,023006856   0,834172036   0,775021615 МПа

Ne=24,11422462   82,04625818   117   116,4681789

Me=57,1053825   60,6770552   49,47679709   45,96844001

Gt=1,802186027   5,468940708   9,12730818   9,567980828

Литровая мощность двигателя:

NЛ=Ne/ VЛ=38,92802834 кВт/л