Низшая теплота сгорания топлива

 

кДж/кг

 

где С, Н, О, S - массовые доли компонентов топлива, находятся по известному элементарному составу топлива или по справочным данным (см. приложение 2), W - массовая доля воды в топливе (в расчёте W=0).

 

Параметры рабочего тела

2.1 Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива (стехиометрический коэффициент):

- мольный: , кмоль возд./кг топл.

- массовый , кг возд./кг топл.

 

2.2 Количество горючей смеси

, ,

где

a - принимается по заданию или по графической зависимости (см. приложение 3) в зависимости от выбранного расчетного режима.

m_Т - молекулярная масса топлива, находится по известному элементарному составу или по справочным данным (см. приложение 2).

 

 

2.3 Количество отдельных компонентов продуктов сгорания, кмоль/кг топл.:

- при a ≥ 1:

;

;

.

- при a < 1:

Где К – постоянная величина, для бензина К= 0,45… 0,50.

 

2.4 Общее количество продуктов сгорания, кмоль пр.сг./кг топл

- при a≥ 1:

+ + + =

- при a < 1:

+ + + + =

В случае правильного расчёта левая и правая части уравнения должны совпасть.

 

Параметры окружающей среды и остаточные газы

3.1 Давление и температура окружающей среды

При работе двигателей без наддува:

и (см. исходные данные).

Если р₀ и Т₀ не заданы, то принимают: р₀ = 0,1 МПа, Т₀ = 293 К.

 

3.2 Температура остаточных газов

Для предварительной оценки температуры остаточных газов T_r используются графические зависимости (см. приложение 4).

 

3.3 Давление остаточных газов

МПа;

Где ;

, .

Большие значения принимаются при повышенных значениях n_N.

 

Процесс впуска

4.1 Температура подогрева свежего заряда:

, К;

где ,

-ДсИЗ: ∆Т_N=5…10 К,

-дизель: ∆Т_N=5…20 К.

 

4.2 Плотность заряда на впуске

, кг/м³

где R_в=287 Дж/кг∙к - газовая постоянная воздуха.

 

 

4.3 Потери давления на впуске

, МПа

Где - гидравлическое сопротивление впускной системы двигателя,

ω_вп=50-130 м/с - средняя скорость движения топливной смеси (воздуха) в наименьшем сечении впускной системы на номинальном режиме. Увеличивается с ростом n_{N .}

 

4.4 Давление в конце впуска

.

 

4.5 Коэффициент остаточных газов

.

Где φ_оч=1 - коэффициент очистки для двигателя без наддува,

φ_доз=0,33∙10^-4∙n+0,917 - коэффициент дозарядки, имеет примерно линейную зависимость от n.

 

4.6 Температура в конце впуска

.

 

4.7 Коэффициент наполнения

 

 

Процесс сжатия

5.1 Средний показатель политропы сжатия

-ДсИЗ: n₁=k₁-(0,00...0,04);

-дизель: n₁=k₁±(0,00...0,02);

Где k₁ - средний показатель адиабаты сжатия, определяется по специальной номограмме в зависимости от величины e и Т_а (см. приложение 5).

 

5.2 Давление в конце сжатия

.

 

5.3 Температура в конце сжатия:

, .

 

5.4 Средняя мольная теплоемкость в конце сжатия:

5.4.1 свежей смеси:

,

где .

 

5.4.2 Остаточных газов

;

Средние мольные теплоёмкости отдельных компонентов остаточных газов определяются по формулам для интервала температур 0…1500 ⁰С (см. приложение 6).

 

5.4.3 Рабочей смеси (свежая смесь и остаточные газы)

 

Процесс сгорания

6.1 Коэффициент молекулярного изменения

- горючей смеси: m₀=М₂/М₁;

- рабочей смеси: m=(m₀+g_r)/(1+g_r).

 

6.2 Количество теплоты, потерянное вследствие химической неполноты сгорания топлива (только для расчётных режимов с a < 1)

кДж/кг.

 

6.3 Теплота сгорания рабочей смеси

кДж/кмоль раб. см.

 

6.4 Средняя мольная теплоемкость продуктов сгорания, кДж/кмоль∙К

+ + +

+ + ],

Средние мольные теплоёмкости отдельных компонентов продуктов сгорания определяются по формулам для интервала температур

1500…2800 ⁰С (см. приложение 6).

После подстановки формул уравнение сводится к виду:

 

6.5 Коэффициент использования теплоты

Величина принимается в зависимости от расчётного режима (n) по графической зависимости (см. приложение 7).

 

 

6.6 Температура в конце видимого процесса сгорания t_z, ⁰С

Температура t_z находится решением квадратичного уравнения, получаемого из уравнения сгорания:

- ДсИЗ:

-дизель:

где средняя изобарная мольная теплоёмкость продуктов сгорания,

λ - степень повышения давления, принимается согласно задания или выбирается из диапазона l=1,6…2,5, так чтобы 12 МПа.

После подстановки в уравнение сгорания числовых значений всех известных параметров и последующих преобразований, оно принимает вид уравнения второго порядка:

Аt²_z+Bt_z-C=0,

Где А, В, С - числовые значения известных величин.

 

Откуда:

⁰С, Т_z=t_z+273, К.

 

6.7 Максимальное давление сгорания

6.7.1 Теоретическое:

-ДсИЗ: ;

-дизель: .

 

6.7.2 Действительное:

-ДсИЗ: ;

-дизель: .

 

 

6.8 а) Степень повышения давления (для ДсИЗ):

.

 

6.8 б) Степень предварительного расширения (для дизеля):

.