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 = Vh / (e - 1),
где e - степень сжатия двигателя; e = 18.h - рабочий объем цилиндра; м3.
Vh=Fп×S,
где Fп - площадь поршня; м2;- ход поршня; S = 0,092 м.
Fп = πD /4,
где D - диаметр поршня; D =0,092 м.
м2,
Vh = 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:
Ра = (0,85-0,9) Ро, (МПа)
где Ро - атмосферное давление воздуха, МПа.
Для стандартных атмосферных условий Ро = 0,101 МПа.
Ра = 0,9 0,101=0,0909 МПа
Температура заряда в конце процесса наполнения
где То - температура воздушного заряда на входе в двигатель; То = 293 К;
Dt - подогрев рабочего тела в цилиндре от стенок в конце наполнения; Dt = 20 °С;
Тr - температура выпускных газов, Тr = 800 К;
gr - коэффициент остаточных газов, gr = 0,05.
Коэффициент наполнения цилиндра определяется по формуле
|
Объем цилиндра в точках "а" и "b" индикаторной диаграммы:
для 4-х тактных
а = Vв = Vc + Vh,
Vа = Vв = 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 × Lо, 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;
Нu - низшая теплота сгорания топлива, Нu = 42500 кДж/кг,vc - средняя молярная теплоемкость свежего заряда;vc = 20,16 + 1,74 ×10-3 Тс;vc = 20,16 + 1,74 ×10-3 924,58=21,77;v” - средняя молярная теплоемкость продуктов сгорания.
|
Для дизелейv” =
Для дизельных двигателей по заданному значению Рz определяется степень повышения давления в цилиндре
lz = Pz / Pc.
Подставляя полученные значения величин в уравнения сгорания, получаем уравнение с двумя неизвестными: максимальной температурой сгорания Тz и теплоемкости продуктов сгорания mcv” при этой же температуре.
После подстановки в уравнение сгорания известных параметров в виде числовых значений и последующих преобразований оно превращается в квадратное уравнение
,00268Тz2 + 31,52Тz - 72211,6 = 0,
Тогда решение уравнения имеет вид
,
Для дизелей теоретическое максимальное давление цикла определяется по формуле
Рz¢ = Рz.
Рz¢ = Рz.=6,8 МПа