Результаты занесем в таблицу

Исходные данные

 

1. Мощность двигателя, N_e = 60 кВт;

2. Частота вращения коленчатого вала, n_N = 6200 об/мин;

3. Тактность двигателя, τ = 4;

4. Количество цилиндров, i = 4;

5. Степень сжатия, ε = 10,3;

6. Тип охлаждения – жидкостное.

 

Режимы для проведения теплового расчета:

а) режим минимальной частоты вращения n_min = 1000об./мин.

б) режим максимального крутящего момента n_M =0,53n_N = 3200 об./мин.

в) режим максимальной (номинальной) мощности n_N = 6200об./мин.

г) режим максимальной скорости движения автомобиля

n_max = 1.05n_N = 6500 об./мин.

 

Тепловой расчет двигателя

 

Расчет проводится для заданной частоты вращения коленчатого вала карбюраторного двигателя n = 6200об/мин.

 

Топливо. В соответствии с заданной степенью сжатия ε = 10,3 можно использовать бензин марки АИ-93. ПРЕМИУМ-95 и АИ-98 ЭК

 

Средний элементарный состав и молекулярная масса бензина

С = 0,855; Н = 0,145; m_т = 115 кг/кмоль.

Определим низшую теплоту сгорания топлива

Н_u = 33,91С+125,60Н-10,89(O-S)-2,51(9H+W) = 33,91*0,855+125,6*0,145-2,51*9*0,145 = 43,93 МДж/кг = 43930кДж/кг.

 

Параметры рабочего тела. Теоретическое необходимое количество воздуха для сгорания 1кг. топлива

кмоль возд/кг топл.

кмоль

возд./кг топл.

Коэффициент избытка воздуха α = 0,96 на основных режимах

(литература 1). На режимах минимальной частоты вращения α = 0,86.

Количество горючей смеси.

кмоль гор.см./кг. топл.

 

Количество отдельных компонентов продуктов сгорания при К = 0,5

кмольСО₂/кгтопл.

кмольСО/кгтопл.

кмольН₂О/кгтопл.

кмольН₂/кгтопл.

кмольN₂/кгтопл.

Общее количество продуктов сгорания:

М₂ = М_СО2 + М_СО + М_Н2О + М_Н2 + М_N2 = C/12 + H/2 + 0,79αL₀ = 0,0655 + 0,0057 + 0,0696 + 0,0029 + 0,3923 = 0,5361 кмоль пр.сг/кг топл.

 

Результаты занесем в таблицу

параметры	Рабочее тело; карбюраторный двигатель
n, мин^-1
α	0,86	0,96	0,96	0,96
М1 кмоль. гор.см./кг.топл.	0,4525	0,5041	0,5041	0,5041
МСО2 кмоль СО2/кг.топл.	0,0512	0,0655	0,0655	0,0655
МСО кмоль СО/кг.топл.	0,0200	0,0057	0,0057	0,0057
МН2О кмоль Н2О/кг.топл.	0,0625	0,0696	0,0696	0,0696
МН2 кмоль Н2/кг.топл.	0,0100	0,0029	0,0029	0,0029
МN2 кмоль N2/кг.топл.	0,3515	0,3923	0,3923	0,3923
М2 кмоль пр.сг/кг.топл.	0,4952	0,5361	0,5361	0,5361

Параметры окружающей среды и остаточные газы.

Давление и температура окружающей среды при работе двигателей без наддува

Рк = Ро = 0,1 МПа и Тк = То = 293 К

 

Температура остаточных газов.

(рис. 5.1 литература 1 принимаем).

При номинальных режимах карбюраторного двигателя Тr = 1070 К

 

Давление остаточных газов.

Для карбюраторного двигателя на номинальном скоростном режиме:

PrN = 1,18 Po = 1,18*0,1 = 0,118 МПа.

 

Процесс впуска.

Температура подогрева свежего заряда. С целью получения хорошего наполнения карбюраторных двигателей на номинальных скоростных режимах принимается Δ Т_N = 8ºС.

(1)

 

Плотность заряда на выпуске.

Ρ_r = Р_о *10⁶ / (R_BT_O) = 0,1*10⁶ / (287*293) = 1,189 кг / м³,

где R_B – 287 Дж / (кг.град.) – удельная газовая постоянная для воздуха.

(1)

 

Потери давления на впуске.

При учете качественной обработки внутренних поверхностей впускных систем для карбюраторного двигателя можно принять β² + ξ_ВП = 2,8 и ω_ВП = 95 м/с.

β – коэффициент затухания скорости движения заряда в рассматриваемом сечении цилиндра.

ξ_ВП – коэффициент сопротивления впускной системы, отнесенный к наиболее узкому ее сечению.

ω_ВП – средняя скорость движения заряда в наименьшем сечении впускной системы.

(1)

Тогда ΔР_а на всех скоростных режимах двигателя рассчитывается по формуле:

ΔР_а = (β² + ξ_вп) А²_nn²ρ_о10^-6/2, где А_n

А_n = ω_вп / n_N = 95 / 6200 = 0,0153

ΔР_а = 2,8 * 0,0153² * 6200² * 1,189 * 10^-6 / 2 = 0,0149.

 

Давление в конце пуска.

В карбюраторном двигателе при n_N = 6200 мин^-1.

Р_а = Р_о – ΔР_а = 0,1 – 0,0149 = 0,0851 Мпа.

 

Температура в конце впуска.

Т_а = (Т_о + ΔТ + γ_r * T_r) / (1 + γ_r) ₌ (293+8+0,0385*1070) / (1+0,0385) = 329

 

 

 

Коэффициент наполнения.

 

Процесс сжатия.

При ε = 10,3 и Т_а = 329 К, n_N = 6200 мин^-1 определяем по монограмме средний показатель адиабаты сжатия к₁ = 1,376 и средний показатель политропы сжатия n₁ = 1,37.

(1)

Давление в конце сжатия.

При n_N = 6200 мин^-1

Р_с = Р_аεⁿ = 0,085*10,3^1,376 = 2,1036 Мпа.

 

Температура в конце сжатия.

Т_с = Т_аε^n-1 = 329*10,3^1,376-1 = 792 К.

 

Процесс сгорания.

Коэффициент молекулярного изменения горючей смеси:

 

Коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси:

 

Количество теплоты, потерянное вследствие химической неполноты сгорания:

ΔН_u = 119950*(1-α)*L₀ кДж/кг. = 119950*(1-0,96)*0,516 = 2476 кДж/кг.

 

Теплота сгорания рабочей смеси:

Н_раб.см. = кДж/кмоль раб.см.

 

Средняя мольная теплоемкость продуктов сгорания:

(m ) =

кДж/кмоль град.

Определяется по эмпирическим формулам таб. 3.7 литература 1.

(m ) = *[0,0655*(39,123+0,003349t_z)+0,0057*(22,49+0,00143t_z)+0,0696*(26,6++0,004438t_z)+0,0029*(19,678+0,001758t_z)+0,3923*(21,951+0,001457t_z)=24,657+ 0,002077t_z] кДж/кмоль град.

 

Коэффициент использования теплоты ξ_z принимаем = 0,88:

Температура в конце видимого процесса сгорания: при n = 6200 мин

ξ_z Н_раб.см + (m ) t_c = μ(m ) t_z:

0,88*79193+22,049*519 = 1,061*(24,657+0,002077) t_z,

0,002204 +26,165 t_z – 81132 = 0, откуда

t_z =

= 2552 ºС;

T_z = t_z + 273 = 2825 К;

 

Максимальное давление сгорания теоретическое:

p_z = p_c*μ* T_z/ Т_с = 2,1036*1,061*2825/792 = 7,963 МПа.

 

Максимальное давление сгорания действительное:

P_zд = 0,85* p_z = 0,85*7,963 = 6,7689 МПа.

 

Степень повышения давления:

λ = p_z/ p_c = 7,963/2,1036 = 3,786.

 

параметры	Процесс сгорания
n, мин^-1
μ0	1,0945	1,0635	1,0635	1,0635
μ	1,0907	1,0613	1,061	1,0611
ΔН, кДж/кг
Нраб.см.кДж/кмоль
(m )	24,2982+ 0,002034tz	24,6566+ 0,002077tz	24,6566+ 0,002077tz	24,6566+ 0,002077tz
ξz	0,83	0,92	0,88	0,86
tz, ºС
Tz, ºК
Pz, МПа	8,5967	9,1438	7,963	7,7011
Pzд , МПа	7,3072	7,7722	6,7689	6,5459
λ	3,5364	3,8857	3,786	3,7285

 

Список используемой литературы

 

1. Колчин А.И., Демидов В.П. "Расчет автомобильных и тракторных двигателей" М.: Высшая школа, 2002 год.

Исходные данные

 

1. Мощность двигателя, N_e = 60 кВт;

2. Частота вращения коленчатого вала, n_N = 6200 об/мин;

3. Тактность двигателя, τ = 4;

4. Количество цилиндров, i = 4;

5. Степень сжатия, ε = 10,3;

6. Тип охлаждения – жидкостное.

 

Режимы для проведения теплового расчета:

а) режим минимальной частоты вращения n_min = 1000об./мин.

б) режим максимального крутящего момента n_M =0,53n_N = 3200 об./мин.

в) режим максимальной (номинальной) мощности n_N = 6200об./мин.

г) режим максимальной скорости движения автомобиля

n_max = 1.05n_N = 6500 об./мин.

 

Тепловой расчет двигателя

 

Расчет проводится для заданной частоты вращения коленчатого вала карбюраторного двигателя n = 6200об/мин.

 

Топливо. В соответствии с заданной степенью сжатия ε = 10,3 можно использовать бензин марки АИ-93. ПРЕМИУМ-95 и АИ-98 ЭК

 

Средний элементарный состав и молекулярная масса бензина

С = 0,855; Н = 0,145; m_т = 115 кг/кмоль.

Определим низшую теплоту сгорания топлива

Н_u = 33,91С+125,60Н-10,89(O-S)-2,51(9H+W) = 33,91*0,855+125,6*0,145-2,51*9*0,145 = 43,93 МДж/кг = 43930кДж/кг.

 

Параметры рабочего тела. Теоретическое необходимое количество воздуха для сгорания 1кг. топлива

кмоль возд/кг топл.

кмоль

возд./кг топл.

Коэффициент избытка воздуха α = 0,96 на основных режимах

(литература 1). На режимах минимальной частоты вращения α = 0,86.

Количество горючей смеси.

кмоль гор.см./кг. топл.

 

Количество отдельных компонентов продуктов сгорания при К = 0,5

кмольСО₂/кгтопл.

кмольСО/кгтопл.

кмольН₂О/кгтопл.

кмольН₂/кгтопл.

кмольN₂/кгтопл.

Общее количество продуктов сгорания:

М₂ = М_СО2 + М_СО + М_Н2О + М_Н2 + М_N2 = C/12 + H/2 + 0,79αL₀ = 0,0655 + 0,0057 + 0,0696 + 0,0029 + 0,3923 = 0,5361 кмоль пр.сг/кг топл.

 

Результаты занесем в таблицу

параметры	Рабочее тело; карбюраторный двигатель
n, мин^-1
α	0,86	0,96	0,96	0,96
М1 кмоль. гор.см./кг.топл.	0,4525	0,5041	0,5041	0,5041
МСО2 кмоль СО2/кг.топл.	0,0512	0,0655	0,0655	0,0655
МСО кмоль СО/кг.топл.	0,0200	0,0057	0,0057	0,0057
МН2О кмоль Н2О/кг.топл.	0,0625	0,0696	0,0696	0,0696
МН2 кмоль Н2/кг.топл.	0,0100	0,0029	0,0029	0,0029
МN2 кмоль N2/кг.топл.	0,3515	0,3923	0,3923	0,3923
М2 кмоль пр.сг/кг.топл.	0,4952	0,5361	0,5361	0,5361