Расчет Двигателя внутреннего сгорания

Содержание

 

Исходные данные 3

1. Тепловой расчет двигателя 4

2. Построение индикаторных диаграмм 13

Список используемой литературы 14

Исходные данные

1.Мощность двигателя,  N_e = 136 кВт;

2.Частота вращения коленчатого вала, n_N = 3200 об/мин;

3.Количество цилиндров, i = 8;

4.Степень сжатия, ε = 7.8;

5.α = 0,99;

В соответствии с заданной степенью сжатия ε = 7,8 можно использовать бензин марки АИ-93. ПРЕМИУМ-95 и АИ-98 ЭК

Средний элементарный состав и молекулярная масса бензина

С = 0,854;

Н = 0,145;

m_т = 114 кг/кмоль.

 

Тепловой расчет карбюраторного двигателя по заданию.

Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива:

 

          

кмоль возд/кг топл.

                кмоль

 

         Количество горючей  смеси :

 

         , кмоль гор.см./кг топл.;

;

 

Определяем суммарное количество продуктов сгорания:

 

 кмоль пр.сг./кг топл;

 

Параметры окружающей среды и остаточные газы.

Определяем давление остаточных газов:

 

p_r = (1,05 ÷ 1,25) × р_о Мпа;

p_r = 1,18 × 0,1 = 0,118 Мпа.

 

 

Процесс впуска

         Определяем плотность заряда на впуске:

 

 

Потери давления на при условии качественной обработки внутренней поверхности впускной системы можно принять

 

        

 

 

Определяем давление в конце впуска:

 

Мпа ;

р_а=0,1 - 0,011=0,089 Мпа.

 

         Вычисляем коэффициент остаточных газов:

 

 

 

Определяем температуру в конце впуска:

 

; К.

Т_а=(288 + 20 + 0,051 × 1000) / (1 + 0,051) = 342 К.

 

Определяем коэффициент наполнения:

 

;

.

 

 Процесс сжатия

 Определяем давление в конце сжатия:

 

Мпа ;

р_с = 0,089 × 7,8^1,3576 = 1,84 Мпа.

 

Определяем температуру в конце сжатия:

 

К;

Т_с = 342 × 7,8 ^(1,3576-1) = 759,2 К.

 

Средняя мольная теплоемкость в конце сжатия:

 

кДж/кмоль×град ,

 

,

 

 кДж/кмоль×град ;

 

 

Процесс сгорания

 

Определяем количество теплоты, потерянное вследствие химической неполноты сгорания топлива при α<1 из-за недостатка кислорода:

 

кДж/кг ;

ΔН_u=119950 × (1-0,99) × 0,512 = 2456 кДж/кг .

 

Теплота сгорания рабочей смеси:

 

 кДж/кмоль×раб.см

 

Средняя мольная теплоемкость продуктов сгорания:

 

 

кДж/кмоль×град ;

 

 

Температура в конце видимого процесса сгорания .

 

 

Определяем максимальное давление сгорания теоретическое:

 

 МПа ;

р_z = 1,84×1,061×2946/760 = 7,57 МПа.

 

Определяем степень повышения давления:

 

 

l = 7,57 / 1,84= 4,11

 

Процессы расширения и выпуска

         Определяем давление в конце процесса расширения:

 

         , МПа ;

p_b=7,57 / 7,8^1,25 = 0,47 МПа;

 

Определяем температуру в конце процесса расширения:

 

 

T_b=2946 / 7,8^1,251-1 =1687 К.

 

         Проверка ранее принятой температуры остаточных газов:

 

К ;

Т_г=1687/ .

 

Погрешность равна:

 

Δ = 100×(1064-1000) / 1000 = 6,4%.

 

Индикаторные параметры рабочего цикла

         Определяем теоретическое среднее индикаторное давление:

 

, МПа ;

 

Определяем cреднее индикаторное давление:

 

МПа,

р_i = 0,99 × 1,217 = 1,168 МПа.

 

 

Определяем индикаторный к. п. д. и индикаторный удельный расход топлива:

 

 

h_i = 1,168 × 14,96 × 0,99 / (43,9 × 1,21 × 0,8) = 0,395;

 

Индикаторный удельный расход топлива:

 

g_i = 3600 / (H_u × h_i), г/кВт×ч ;

g_i = 3600 / (43,9 × 0,395) = 208 г/кВт×ч.

 

Эффективные показатели двигателя

Средние давления механических потерь:

 

 

Определяем среднее эффективное давление и механический к. п. д.:

 

р_е = р_i - р_М , Мпа ;

р_е = 1,168-0,141=1,027МПа ;

 

Механический КПД:

 

h_М = р_е / р_i ,

h_М= 1,027 / 1,168=0,879.

 

          Определяем эффективный к. п. д. и эффективный удельный расход топлива:

 

h_е = h_i × h_М ,

h_е = 0,395 × 0,879= 0,347 ;

 

Эффективный удельный расход топлива:

 

g_е = 3600 / (H_u × h_е), г/кВт×ч ,

g_е = 3600 / (43,9 × 0,347) = 236 г/кВт×ч.

 

Часовой расход топлива определяется:

 

G_т = g_e × N_e / 1000 ,

G_т = 236 × 136/ 1000 = 18,71 кг/ч.

 

Основные параметры цилиндра и двигателя

 

Определяем литраж двигателя:

 

, л ,

V_л = 30 × 8 × 136 / 1,027 × 3310 = 2,8 л.

 

Определяем рабочий объем одного цилиндра:

 

, л ;

V_h = 2,8 / 4= 0,7 л.

 

         Определяем диаметр цилиндра.

 

, мм ;

 

Определяем площадь поршня:

 

, см² ;

F_П = 3,14 ×10² / 4 = 78,5 см².

 

Определяем  эффективный крутящий момент:

 

М_е = 3 × 10⁴× N_е / (p × n_N) , Н×м ;

М_е =3 ×10⁴×136 / (3,14 × 3200) = 220,81 Н×м.

 

         Определяем часовой расход топлива:

 

G_Т= N_е × g_е × 10^-3, кг/ч ;

G_Т = 136 × 236 ×10^-3 = 18,05 кг/ч .

 

Литровая мощность двигателя:

 

, кВт/ л ;

N_л = 136 / 2,7 = 28,3 кВт/ л.

 

Скорость поршня:

 

 

 

Удельная поршневая мощность:

                   N_п =  N_е 4/(i π D²) = 136 * 4/(8 * 3.14 * 100²) = 23.69 кВт/дм³.

                Если принять массу сухого двигателя вспомогательным оборудованием по прототипу G_сух = 640 кг, то литровая масса.

                   g_л = G_сух / (V_hi) = 640/(0,78 * 8) = 102,5 кг/л.

 и удельная масса

g_n = G_сух/ N_е = 640/136 = 4,7 кг/кВт.