Расчет мощностей и числа оборотов проектируемого двигателя. Установление параметров и термодинамических характеристик влажного атмосферного воздуха. Расчет элементов системы охлаждения. Определение основных свойств топлива и параметров рабочего тела.
Аннотация к работе
Определение номинальной мощности и числа оборотов проектируемого двигателя. Определение мощности двигателя для проектируемого автомобиля производится из условия его движения на прямой передаче с максимальной скоростью Vmax на ровном горизонтальном участке асфальтобетонного шоссе.Nv = g ? (Ga ? fv ? Vmax KF ? V3max) / ? , (1.1) где ? = 0,8 - КПД трансмиссии автомобиля;.Ne max = Nv / [(nv / NN) (nv / NN)2 - (nv / NN)3] , (1.2) где (nv / NN) = 1,2 - отношение оборотов коленчатого вала двигателя при Vmax автомобиля к числу оборотов при Ne max .Тепловой расчет позволяет с достаточной степенью точности аналитическим путем определить основные параметры вновь проектируемого двигателя, а также проверить степень совершенства действительного цикла реально работающего двигателя. Основные данные для расчета: - количество цилиндров двигателя i = 4. - диаметр цилиндра d = 9,2см. - ход поршня S = 9,2 см. - частота вращения = 4500 об/мин. - среднее эффективное давление Pme = КПА. - топливо - бензин - температура атмосферного воздуха Ta = 295 К. - атмосферное давление Pa = 104 КПА. - относительная влажность воздуха ?а = 40%Определяем давление насыщенных водяных паров при температуре атмосферного воздуха: Psw = 107,97465-2227,3/Ta (2.1).В соответствии с заданной степенью сжатия e= 8,2 в качестве топлива можно использовать бензин марки АИ-92.Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива: L0 = , кмольвозд./кгтопл.; (2.21).Давление и температура окружающей среды при работе двигателя без наддува pk = po= 0,1 Мпа и Tk = To = 288 K.С целью получения хорошего наполнения двигателя на номинальном скоростном режиме принимается температура подогрева свежего зараяда ?ТN= 20°С. Тогда: Определяем плотность заряда на впуске: r0=p0?106/RB?T0 (2.32) где RB=287 Дж/(кг?град)-удельная газовая постоянная для воздуха r0=0,1?106/(287?288)=1,21 кг/м3 Потери давления на впуске при условии качественной обработки внутренней поверхности впускной системы можно принять: b2 евп=2,5; wвп=85 м/с , где b-коэффициент затухания скорости движения заряда; евп- коэффициент сопротивления впускной системы. (2.33) Определяем давление в конце впуска: pa=p0-?pa (2,34) pa=0,1-0,011=0,089 МПА Вычисляем коэффициент остаточных газов: (2,35) Определяем температуру в конце впуска: (2,36) К Определяем коэффициент наполнения: (2,37)Определяем средний показатель адиабаты сжатия k1 при e=8,2 и Та=335 К по номограмме показателя адиабаты сжатия: k1=1,378.Определяем коэффициент молекулярного изменения горючей смеси: m0=M2/M1 ,(2,44) где M2-суммарное количество продуктов сгорания, M1-количество горючей смеси. m0=0,536/0,51=1,05.Средний показатель адиабаты расширения k2 определяем по номограмме определения показателя адиабаты расширения при заданном e= 8,2 для значений ?=0,95 и Tz =2723 К k2=1,254.Определяем теоретическое среднее индикаторное давление: (2,55) =1,031 МПА Определяем среднее индикаторное давление: pi= JИ ? pi , (2,56) где JИ = 0,96 - коэффициент полноты диаграммы. pi= 0,96 ? 1,031 = 0,99 МПА Определяем индикаторный к. п. д. и индикаторный удельный расход топлива: (2,57) (2,58) г/КВТ?ч.Предварительно приняв ход поршня S=92 мм, определяем среднее давление механических потерь для карбюраторного четырехцилиндрового двигателя: PM=0,034 0,0113 ? vncp (2,59) где vncp- средняя скорость, м/с; vncp =S ? NN /(3?104 ) (2,60) vncp =92 ? 4500 / (3?104 ) =13,8 м/с PM=0,034 0,0113 ? 13,8 = 0,19 МПА Определяем среднее эффективное давление и механический к. п. д.: ре = рі - РМ , (2,61) ре = 0,99 - 0,19 =0,8 МПА ; HM = ре / рі , (2,62) HM = 0,8 / 0,99 = 0,81 Определяем эффективный к. п. д. и эффективный удельный расход топлива: he = hi ? HM , (2,63) he = ? 0,81= 0,26; ge = 3600 / (Hu ?he ), (2,64) ge = 3600 / (43,93 ? 0,26) = 277 г/КВТ?ч. Часовой расход топлива определяется: Gt = ge ? Ne / 1000 , (2,65) Ne-эффективная мощность двигателя, КВТ. Gt = 277 ? 66,2/ 1000 = 18,34 кг/ч.Определяем литраж двигателя: Vл=30 ? t ? Ne / (ре ? NN ) ,(2,66) где t= 4 -тактность двигателя. Vл=30 ? 4 ? 66,2 / (0,8 ? 4500 ) =2,21 л.Индикаторную диаграмму строим для номинального режима работы двигателя, т.е. при Ne = 69 КВТ и NN = 4500 об/мин, аналитическим методом. Масштабы диаграммы: - масштаб хода поршня Ms = 1 мм в мм;. масштаб давлений Mp = 0,05 МПА в мм. Определяем максимальную высоту диаграммы ( точка z ): МПА. pz/Mp = 5,85/0,05 = 117 мм. Определяем ординаты характерных точек: ра / МР = 0,089 / 0,05 = 1,78 мм ;.Определяем количество теплоты, введенной в двигатель с топливом: Qo =Hu ? GT / 3,6(2,82). Qo = 43930 ? 19,1 / 3,6 = 233073 Дж/сек. Qe =1000?69=69000 Дж/с.