Расчет и построение теплового баланса двигателя 


Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Расчет и построение теплового баланса двигателя



 

Расчет составляющих тепло­вого баланса ведем в зависимости от частоты вращения для режима работы двигателя с полной нагрузкой, используя при этом да­нные расчета внешней скоростной характеристики, приведенные в таблице 6.

Общее количество теплоты, вводимое в двигатель с топливом в единицу времени определяем по формуле

, (98)

.

Теплота, расходуемая на совершение эффективной работы в едини­цу времени, равна

, (99)

.

Теплота, передаваемая охлаждающей среде, определяется по фор­муле

, (100)

где с – коэффициент пропорциональности, принимаем с = 0,5;

m – показатель степени, принимаем для четырехтактного КБД– m = 0,63;

Δ Hux – теплота, теряемая вследствие химической неполноты сгорания топлива

, (101)

.

Тогда

.

Теплоту, уносимую из двигателя с отработавшими газами, опреде­ляем по формуле

, (102)

где – средняя мольная теплоемкость остаточных газов при р = const и температуре trx °C, кДж/кмоль·град;

– средняя мольная теплоемкость остаточных газов при р = const и температуре t = t 0, кДж/кмоль·град;

М 1 х и М 2 х – количество свежего заряда и отработавших газов, определяемые в зависимости от a х по формулам, приведенным в п. 2:

;

;

;

;

;

;

;

trx – температура отработавших газов, изменяющаяся с изменением частоты вращения, ° С.

Для выполнения дальнейших расчетов необходимо задаться зако­ном изменения температуры отработавших газов по частоте вращения, учитывая при этом, что с уменьшением частоты вращения от пN до n min температура отработавших газов уменьшается на 150...250° приблизи­тельно по линейной зависимости. Тогда промежуточные значения trx опреде­лим по выражению

, (103)

где trN – температура отработавших газов при номинальной часто­те вращения, принята в п. 3 равной trN = Тr – 273 = 777 ° C;

tr. min – температура отработавших газов при минимальной час­тоте вращения, tr. min = trN – (150°…250°) = 577 ° С;

.

Средние мольные теплоемкости в уравнении (102) определяем по выражениям:

; (104)

. (105)

При определении теплоемкости отработавших газов, при V = const предварительно по формулам (24) – (28), подставляя в них вмес­то tc значение trx, определяем теплоемкости отдельных компонентов отработавших газов:

;

;

;

;

.

Зная величины средних мольных теплоемкостей отдельных компонентов, найдем искомую среднюю мольную теплоемкость по формуле (29)

а затем по формуле (104) найдем

.

Теплоемкость свежего заряда определяют по формуле (23), в которую вме­сто температуры tc подставляют значение t = t 0 = 20 ° С:

,

а затем по формуле (105) найдем

.

Теперь определим теплоту, уносимую отработавшими газами по формуле (102):

.

Рассчитываемый двигатель работает на обогащенных смесях при a < 1, в связи с чем топливо сгорает не полностью, а теряемую при этом теплоту определяем по формуле

, (106)

где Δ Нux – теплота, теряемая из-за химической неполноты сго­рания 1 кг топлива, которую определим по формуле (34) в зависимости от a x:

.

Тогда

Остаточный член теплового баланса, учитывающий потери теплоты отданной маслу, теряемой из-за лучеиспускания в окружающую среду и теплоту, соответствующую кинетической энергии отработавших газов, равен

, (107)

.

Результаты расчета сводят в таблицу 7 и по этим данным строим тепловой баланс двигателя в виде графи­ческой зависимости процентного содержания каждой составляющей ба­ланса в общем количестве введенной в двигатель теплоты от частоты вращения коленчатого вала двигателя (см. приложение 4).

 

Таблица 7 – Составляющие теплового баланса двигателя

nx, мин -1 Qe Qв Qr Qнс Qост Qo
кДж/с % кДж/с % кДж/с % кДж/с % кДж/с % кДж/с %
  12,45 25,2 15,87 32,2 10,73 21,8 10,09 20,5 0,18 0,40 49,33  
  26,72 28,4 25,83 27,5 22,61 24,1 6,63 7,1 12,22 13,0 94,01  
  41,08 30,5 33,35 24,8 34,47 25,6 9,50 7,1 16,20 12,0 134,60  
  53,80 30,9 39,98 23,0 47,31 27,2 12,29 7,1 20,78 11,9 174,15  
  63,15 29,4 46,01 21,4 61,66 28,7 15,15 7,1 28,73 13,4 214,70  
  67,40 26,6 51,61 20,3 76,83 30,3 17,91 7,1 40,02 15,8 253,76  
  67,49 26,0 52,47 20,2 79,16 30,5 18,30 7,1 41,90 16,2 259,31  
  64,80 23,1 56,88 20,3 89,39 31,8 19,81 7,1 49,93 17,8 280,81  

 

 

Заключение

 

Проведенные расчеты показали, что для увеличения мощности двигателя и частоты вращения коленчатого вала ход поршня должен быть равным S = 86 мм, диаметр цилиндра D = 80 мм. При этом литраж двигателя будет равен Vл = 1,7291 л, эффективная мощность Ne = 67,486 кВт, литровая мощность Nл = 39,029 кВт / л, эффективный крутящий момент Ме = 104,62 Н × м и часовой расход топлива GТ = 21,250 кг / ч.



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2016-08-10; просмотров: 221; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 34.203.242.200 (0.026 с.)