Тепловой расчет четырехтактного бензинового двигателя
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Национальный минерально-сырьевой университет «Горный». Для определения температуры конца сгорания Tz приводим уравнение сгорания путем подстановки в него зависимостей для теплоемкости к виду. Приняты в соответствии со скоростным режимом… Читать ещё >
Тепловой расчет четырехтактного бензинового двигателя (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»
Контрольная работа
ПО ДИСЦИПЛИНЕ: Транспортная энергетика
Выполнил: Студент 2 курса
Факультет заочного обучения
Специальность: 190 700.62.03
Санкт-Петербург
2013
- Задание на контрольную работу
- Введение
- 1. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЁТ
- 1.1 Топливо
- 1.1.1 Низшая теплота сгорания топлива
- 1.1.2 Параметры рабочего тела
- 1.1.3 Параметры окружающей среды и остаточные газы
- 1.2 Процесс впуска
- 1.3 Процесс сжатия
- 1.4 Процесс сгорания
- 1.5 Процесс расширения
- 1.6 Индикаторные параметры рабочего цикла
- 1.7 Эффективные показатели двигателя
- 1.8 Определение размеров цилиндра
- 1.9 Построение индикаторной диаграммы
- 1.10 Построение внешней скоростной характеристики
Задание на контрольную работу
Произвести тепловой расчет четырехтактного бензинового двигателя. Двигатель четырех цилиндровый, рядный.
Номинальная мощность 65 кВт. Частота оборотов коленчатого вала 5800 об/мин. Степень сжатия 9. Коэффициент избытка воздуха 0,95.
Введение
В области развития и совершенствования автомобильных двигателей основными задачами являются: расширение использования дизелей, улучшение топливной экономичности и снижение удельной массы двигателей, стоимости их производства и эксплуатации. На принципиально новый уровень ставится борьба с токсичными выбросами двигателей в атмосферу, а также задачи по снижению шума и вибрации в процессе их эксплуатации. Значительно больше внимания уделяется использованию электронно-вычислительных машин при расчетах и испытаниях двигателей.
Теория двигателей внутреннего сгорания основана на использовании термодинамических зависимостей и приближения их к действительным условиям путем учета реальных факторов. Поэтому глубокое изучение теоретических циклов, основанное на знании термодинамики, является необходимым условием успешного изучения процессов, происходящих в цилиндрах реальных автомобильных и тракторных двигателей.
тепловой двигатель бензиновый индикаторный
1. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЁТ
Тепловой расчет производится для одного скоростного режима (номинального). Исходными данными для расчета являются:
номинальная эффективная мощность Ne = 65 кВт;
частота вращения коленчатого вала n = 5800 об./мин;
степень сжатия = 9;
число цилиндров i = 4;
коэффициент избытка воздуха = 0,95.
1.1 Топливо
Средний элементарный состав бензинового топлива:
С = 0,855; Н = 0,145; О = 0.
Молекулярная масса топлива:
mT = 120 кг/кмоль.
1.1.1 Низшая теплота сгорания топлива
кДж/кг
1.1.2 Параметры рабочего тела
Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива:
кмоль воздуха/кг топлива
кг воздуха/кг топлива Количество свежего заряда:
кмоль св. зар/кг топлива Общее количество продуктов сгорания:
кмоль пр. сгорания/кг топлива
1.1.3 Параметры окружающей среды и остаточные газы
Давление окружающей среды:
P0 = 0,1 мПа.
Температура окружающей среды:
T0 = 293 К.
Температура остаточных газов:
Tr = 1100 K;
Давление остаточных газов:
Pr = (1.05…1.25)P0 = 1,250,1=0,125 мПа.
1.2 Процесс впуска
Температура подогрева свежего заряда:
Т = 20С.
Плотность заряда на впуске:
кг/м3
Потери давления на впуске в двигателе:
мПа
где:
(2 + вп) = 3 — коэффициент сопротивления впускного тракта,
вп = 90 — скорость потока в проходном сечении клапана.
Приняты в соответствии со скоростным режимом двигателей и с учётом небольших гидравлических сопротивлений во впускной системе.
Давление в конце впуска:
мПа
Коэффициент остаточных газов:
Температура в конце впуска:
К
Коэффициент наполнения:
1.3 Процесс сжатия
Показатель политропы сжатия:
n1 = 1,35;
Давление и температура в конце сжатия:
мПа
К
1.4 Процесс сгорания
Теоретический коэффициент молекулярного изменения:
Действительный коэффициент молекулярного изменения:
Теплота сгорания рабочей смеси:
кДж/кмоль
где кДж/кг — количество теплоты, потерянной вследствие неполноты сгорания топлива;
Мольная теплоемкость свежего заряда:
кДж/кмольград
Уравнение сгорания:
где: = 0,85 — коэффициент использования теплоты
кДж/кмольград
— мольная изохорная теплоемкость продуктов сгорания
Для определения температуры конца сгорания Tz приводим уравнение сгорания путем подстановки в него зависимостей для теплоемкости к виду
откуда:
К
Степень повышения давления:
Максимальное давление сгорания:
МПа
1.5 Процесс расширения
Показатель политропы расширения:
n2=1,25
Давление и температура в конце расширения:
МПа
К
1.6 Индикаторные параметры рабочего цикла
Теоретическое среднее индикаторное давление:
МПа Среднее индикаторное давление:
МПа где:
= 0,95 — коэффициент полноты индикаторной диаграммы.
Индикаторный КПД:
Индикаторный удельный расход топлива:
г/кВтч
1.7 Эффективные показатели двигателя
Среднее давление механических потерь:
МПа
где:
= 0,039 — числовая константа;
b = 0,0132 — числовая константа;
= 14 м/с — средняя скорость поршня (предварительно принята с учетом частоты вращения коленчатого вала).
Среднее эффективное давление:
МПа
Механический КПД:
Эффективный КПД:
Эффективный удельный расход топлива:
г/кВтч
1.8 Определение размеров цилиндра
Рабочий объем цилиндра:
л Диаметр цилиндра:
мм где S/D принимаем: S/D=0,9
Ход поршня:
мм Проверка величины средней скорости поршня:
м/с Ошибка:
— что не допустимо.
Производим перерасчет по уточненным параметрам.
Среднее давление механических потерь:
МПа где, = 0,039 — числовая константа;
b = 0,0132 — числовая константа;
Среднее эффективное давление:
МПа Механический КПД:
Эффективный КПД:
Эффективный удельный расход топлива:
г/кВтч По уточненным значениям S и D определяются:
— рабочий объем цилиндра:
— эффективная мощность двигателя:
кВт
1.9 Построение индикаторной диаграммы
Масштабы:
MS = 1 мм/мм;
MP = 0,05 МПа/мм.
Предварительно определяем положение характерных точек:
мм
мм Для построения политроп сжатия (a — c) и расширения (z — b) используем уравнения:
— сжатия
МПа
МПа
МПа
МПа
МПа
МПа
МПа
МПа
МПа
— расширения
МПа
МПа
МПа
МПа
МПа
МПа
МПа
МПа
МПа где Sx — любые промежуточные значения хода поршня.
Форма 1
Sx, мм | Sa /Sx | Px1, МПа | Px2, МПа | |
8,8 | 1,612 | 10,806 | ||
4,4 | 0,633 | 4,544 | ||
2,93 | 0,366 | 2,737 | ||
2,2 | 0,248 | 1,910 | ||
1,76 | 0,183 | 1,445 | ||
1,47 | 0,144 | 1,150 | ||
1,26 | 0,117 | 0,950 | ||
1,1 | 0,097 | 0,803 | ||
0,0856 | 0,713 | |||
Определяем действительное максимальное давление сгорания:
МПа
1.10 Построение внешней скоростной характеристики
Скоростная характеристика строится по эмпирическим зависимостям в диапазоне частоты вращения коленчатого вала от nmin до n, где: n = 5800 об/мин — номинальная частота вращения коленчатого вала. nmin = 800 об/мин — минимальная частота вращения коленчатого вала. Определяются следующие параметры:
1. Эффективная мощность:
кВт
кВт
кВт
кВт
кВт
кВт
кВт
кВт
кВт
кВт
кВт
кВт
2. Удельный эффективный расход топлива:
г/кВтч
г/кВтч
г/кВтч
г/кВтч
г/кВтч
г/кВтч
г/кВтч
г/кВтч
г/кВтч
г/кВтч
г/кВтч
г/кВтч
3. Эффективный крутящий момент:
Нм
Нм
Нм
Нм
Нм
Нм
Нм
Нм
Нм
Нм
Нм
Нм
4. Часовой расход топлива:
кг/ч
кг/ч
кг/ч
кг/ч
кг/ч
кг/ч
кг/ч
кг/ч
кг/ч
кг/ч
кг/ч
кг/ч
Расчеты в табличной форме.
Форма 2
nx | nx/n | (nx/n)2 | GTx | ||||
об/мин. | ; | ; | кВт | г/кВтч | Нм | кг/ч | |
0,138 | 0,019 | 9,855 | 332,409 | 117,695 | 3,277 | ||
0,172 | 0,029 | 12,547 | 322,690 | 119,815 | 4,050 | ||
0,258 | 0,066 | 18,755 | 301,800 | 119,398 | 5,661 | ||
0,344 | 0,119 | 26,895 | 285,959 | 128,414 | 7,690 | ||
0,431 | 0,185 | 34,275 | 273,842 | 130,920 | 9,384 | ||
0,517 | 0,267 | 41,245 | 267,152 | 131,287 | 11,017 | ||
0,603 | 0,363 | 47,721 | 264,880 | 130,200 | 12,640 | ||
0,690 | 0,476 | 53,462 | 267,594 | 127,631 | 14,306 | ||
0,776 | 0,602 | 58,144 | 274,788 | 123,385 | 15,976 | ||
0,862 | 0,743 | 61,562 | 286,717 | 117,574 | 17,650 | ||
0,948 | 0,899 | 63,469 | 303,378 | 110,197 | 19,255 | ||
63,823 | 315,559 | 105,080 | 20,139 | ||||