Расчет процесса сгорания

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

“БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТА”

Кафедра “Тепловозы и тепловые двигатели”

Контрольная работа

по дисциплине «Термодинамика и транспортные двигатели»

Разработал студент Сухопаров С.И.

Доцент Цихелашвили Е.В.

 

 

Гомель 2011

 

Содержание

 

1. Расчет объема камеры сгорания

. Расчет процесса наполнения

3. Расчет параметров сжатия рабочего тела

. Расчет процесса сгорания

. Расчет процесса расширения

. Расчет индикаторных показателей работы двигателя

. Расчет эффективных показателей работы двигателя

. Построение индикаторной диаграммы

Список использованной источников

 

Расчет объема камеры сгорания

 

Объем камеры сгорания

_c = V_h / (e - 1),

 

где e - степень сжатия двигателя; e = 18._h - рабочий объем цилиндра; м³.

 

V_h=F_п×S,

 

где F_п - площадь поршня; м²;- ход поршня; S = 0,092 м.

 

F_п = πD /4,

 

где D - диаметр поршня; D =0,092 м.

м²,

V_h = 0,0066·0,092 =0,00061 м³

,

 

Расчет процесса наполнения

 

Давление в цилиндре в конце процесса наполнения для четырехтактных ДВС без наддува можно ориентировочно принять:

 

Р_а = (0,85-0,9) Р_о, (МПа)

 

где Р_о - атмосферное давление воздуха, МПа.

Для стандартных атмосферных условий Р_о = 0,101 МПа.

Р_а = 0,9 0,101=0,0909 МПа

Температура заряда в конце процесса наполнения

 

 

где Т_о - температура воздушного заряда на входе в двигатель; Т_о = 293 К;

Dt - подогрев рабочего тела в цилиндре от стенок в конце наполнения; Dt = 20 °С;

Т_r - температура выпускных газов, Т_r = 800 К;

g_r - коэффициент остаточных газов, g_r = 0,05.

Коэффициент наполнения цилиндра определяется по формуле

 

 

Объем цилиндра в точках "а" и "b" индикаторной диаграммы:

для 4-х тактных

_а = V_в = V_c + V_h,

V_а = V_в = 0,000036 + 0,00061=0,000646 м³;

Расчет параметров сжатия рабочего тела в цилиндре

 

Давление и температура в конце сжатия

 

 

где n₁ - показатель политропы сжатия, n₁ = 1,35

Расчет процесса сгорания

Количество воздуха, необходимое для сгорания 1 кг топлива, определяется по формуле

 

кмоль

 

где - элементарный состав соответственно углерода, водорода и кислорода в топливе по массе.

Средние значения для дизельного топлива

кмоль

Количество свежего заряда в цилиндре, кмоль, приходящаяся на 1 кг топлива:

Для дизельных двигателей количество свежего заряда в цилиндре определяется по формуле:

 

М₁ = a × L_о, кмоль.

 

где a - коэффициент избытка воздуха, который можно принять:

a = 1,3-1,7 - для дизельных двигателей.

М₁ = 1,5 × 0,5=0,75 кмоль

Общее количество продуктов сгорания на один кг топлива:

при a > 1

 

кмоль

 

Химический коэффициент молекулярного изменения рабочего тела:

при a > 1

 

 

Действительный коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси с учетом наличия в цилиндре остаточных газов

 

_,

 

Максимальная температура газов в процессе сгорания определяется из уравнения сгорания.

Уравнение сгорания для дизелей имеет вид

 

 

где x - коэффициент использования теплоты, для дизелей x = 0,75;

Н_u - низшая теплота сгорания топлива, Н_u = 42500 кДж/кг,_vc - средняя молярная теплоемкость свежего заряда;_vc = 20,16 + 1,74 ×10^-3 Т_с;_vc = 20,16 + 1,74 ×10^-3 924,58=21,77;_v^” - средняя молярная теплоемкость продуктов сгорания.

Для дизелей_v^” =

Для дизельных двигателей по заданному значению Р_z определяется степень повышения давления в цилиндре

 

l_z = P_z / P_c.

 

Подставляя полученные значения величин в уравнения сгорания, получаем уравнение с двумя неизвестными: максимальной температурой сгорания Т_z и теплоемкости продуктов сгорания mc_v^” при этой же температуре.

После подстановки в уравнение сгорания известных параметров в виде числовых значений и последующих преобразований оно превращается в квадратное уравнение

,00268Т_z² + 31,52Т_z - 72211,6 = 0,

Тогда решение уравнения имеет вид

 

,

 

Для дизелей теоретическое максимальное давление цикла определяется по формуле

 

Р_z¢ = Р_z.

 

Р_z¢ = Р_z.=6,8 МПа