Тепловой расчет двигателя

Содержание

 

1. Тепловой расчет  двигателя                                                                         2 стр.

2.Киниматика КШМ                                                                                           10 стр.

3.Построение индикаторной диаграммы                                                  13 стр.

4. Динамика КШМ                                                                                             15 стр

5.Список использованной литературы                                                        27стр 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Тип двигателя: 1.9TD (WV Passat) четырёхтактный, число цилиндров: 4, рядный, Дизель с турбонаддувом от турбо компрессора; Давление надувного воздуха

     Частота вращения коленчатого вала n=4200 мин ;

     Степень сжатия ε=22;

     Эффективная мощность N_e=55 кВт;

     Коэффициент избытка воздуха α=1,6;

     Вид топлива – Дизельное топливо «л» ГОСТ 305-82. Средний элементарный состав и молекулярная масса: С=85,7%, Н=13,3%, О=1% . Низшая расчетная теплота сгорания топлива Q = 4250 кДж/кг. Расчёт ведём для условий сгорания 1 кг топлива:

     Параметры рабочего тела.

     Теоретически  необходимое количество воздуха  для сгорания 1 кг топлива:

     l₀ = ∙( С + 8Н - О), кг

     l₀ = ∙( 0,857 + 8*0,133-0,01) = 14,49 кг,

     или L₀ = , кмоль.

     L₀ = = 0,5 кмоль, = 28,96 – для воздуха.  

     Определяем  количество свежего заряда

            М₁ =α∙ L , кмоль (1.2)

     М₁ =1,6∙0,5 =0,8 кмоль.

     Определяем  общее количество продуктов сгорания  

     М₂ = α∙ L₀ + + ,кмоль.

     М₂ =1,6∙0,857+ + 0,01/32=1,4 кмоль

Параметры окружающей среды и остаточные газы: Принемаем атмосферные условия: . Давление надувного воздуха  

Принимаем показатель политропы сжатия воздуха в компрессоре

Тогда температура  воздуха за компресором (температура  наддувного воздуха) 

Давление и  температура остаточных газов: 

     Принемаем Тr=700 К.

     Процесс впуска. Принимаем температуру подогрева  свежего заряда Плотность заряда на впуске: 

     Принемаем     Тогда давление на впуске в двигатель: 

     Давление  в конце впуска:

       Мпа.

     Коэфицент остаточных газов: 

     Температура в конце впуска:

     =(354+10+0.019*800)/(1+0.019)=373.41

     Коэффициент наполнения:

     2*0.148-0.136)/((354+10)(22-1)0.17)=0.848

     Процесс сжатия. С учётом характерных значений показателя политропы сжатия для заданных параметров двигателя принемаем

     Давление  в конце сжатия:

     =9.58 Мпа

     Температура в конце сжатия:

     =373,41*1098.7 К

     Средняя молярная теплоёмкость заряда (воздуха) в конце сжатия: 

     Число молей остаточных газов:

       кмоль

     Число молей газов в конце сжатия до сгорания:

     кмоль 

     Процесс сгорания. Средняя молярная теплоёмкость продуктов сгорания в дизеле:

     

     

     кДж/кмоль 

     Число молей газов после сгорания: 

     Расчётный коэффицент молекулярного изменения  рабочей смеси:

     0.85/0.817=1.04

     Принемаем коэффицент использования теплоты . Тогда количество теплоты, передаваемый газом на участке при сгорании 1 кг топлива: 

     В дизеле с наддувом для ограничения  максимального давления сгорания принемаем  меньшее значение степени повышения  давления, в дизеле без наддува 

     Температуру в конце сгорания определяют из уравнения  сгорания:

       

     )

     Решаем  уравнение относительно Т_Z и находим Т_Z=2117.5К.

     Давление  в конце сгорания

     

       МПа

     

       Мпа

     Степень предварительного расширения:

     

     

     Степень последующего расширения: 
 

     С учётом характерных значений  показателя политропы расширения для заданных параметра двигателя принимаем Тогда

     =0.42 Мпа

     =1034.56K

     Проверим  правильность ранее принятой температуры остаточных газов ( )  
 
 

      %

     Допустимое  значение 5%. Расчет выполнен, верно, так как погрешность находится в допустимых значениях.

     Индикаторные  параметры рабочего цикла двигателя. Среднее индикаторное давление цикла  для не скругленной индикаторный диаграммы:

       

      =1,19 МПа

     Действительное  индикаторное давление:

     

     где =0,92…0,95 - коэффициент полноты индикаторной диаграммы, принимаем =0,95;

       МПа

     Индикаторный  КПД:

      =

      кг/ 

     Индикаторный  удельный расход топлива:

     

       г/кВт час

     Расчет  эффективных показателей принимаем среднюю скорость поршня

       м/с

     Среднее давление механических потерь:

     

       МПа

     Среднее эффективное давление:

     

      МПа

     Механический  КПД:

     

     

     Эффективный КПД:

     

       

     Удельный  эффективный расход топлива:

       г/кВт*ч

     Определение литража двигателя:

      

       л

     Рабочий объем одного цилиндра:

     

      л

     Задаёмся  . Тогда диаметр цилиндра: 

     Ход поршня:  
 

Площадь поршня:

Fп=

Средняя скорость поршня: 
 

%

     Допустимое  значение 5%. Расчет выполнен, верно, так как погрешность находится в допустимых значениях.

     Эффективный крутящий момент:

     

       Н м

     Часовой расход топлива:

     

       кг/час

     Литровая  мощность:

      

     Удельная  поршневая мощность: 
 

      Если  принять массу сухого (не заправленного) двигателя с вспомогательным  оборудованием по прототипу Volkswagen Passat 1.9 TD Gсух=140 кг, то литровая масса 
 

     И удельная масса  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Кинематика  КШМ 

     1 Перемещение поршня 

     

     где R – радиус кривошипа, R=/2=104,1/2=52,05 мм;

        - отношение радиуса кривошипа к шатуну, =0,279;

        угол поворота кривошипа от 0 до 360^0.

     При =30^о м

     2 Скорость поршня

     

     где R – радиус кривошипа в метрах;

        - угловая скорость.

     

     при =30^о м/с

     3 Ускорение поршня

     

     где R – радиус кривошипа в метрах;

     при =30^о

     Аналогично  определяем остальные значения и заносим в таблицу .

     

	Sп м	Wп м/с	Jп м/
0	0	0	12530,8
10	0,001009	4,514785	11590,6
20	0,003985	8,843186	10104,43
30	0,00878	12,81042	8184,755
40	0,015163	16,26382	5972,463
50	0,022832	19,08137	3622,63
60	0,031441	21,17746	1289,212
70	0,04062	22,5055	-889,59
80	0,050006	23,05724	-2803,64
90	0,059254	22,8592	-4379,54
100	0,068065	21,96659	-5584,64
110	0,07619	20,45574	-6426,27
120	0,083441	18,41583	-6946,16
130	0,089682	15,94096	-7211,06
140	0,094831	13,1234	-7300,78
150	0,098847	10,04878	-7295,17
160	0,101713	6,793428	-7261,68
170	0,103429	3,424132	-7245,26
180	0,104	0	-7261,68
190	0,103429	-3,42413	-7295,17
200	0,101713	-6,79343	-7300,78
210	0,098847	-10,0488	-7211,06
220	0,094831	-13,1234	-6946,16
230	0,089682	-15,941	-6426,27
240	0,083441	-18,4158	-5584,64
250	0,07619	-20,4557	-4379,54
260	0,068065	-21,9666	-2803,64
270	0,059254	-22,8592	-889,59
280	0,050006	-23,0572	1289,212
290	0,04062	-22,5055	3622,63
300	0,031441	-21,1775	5972,463
310	0,022832	-19,0814	8184,755
320	0,015163	-16,2638	10104,43
330	0,00878	-12,8104	11590,6
340	0,003985	-8,84319	12530,8
350	0,001009	-4,51479	12852,55
360	0	0	12852,55