Тепловий розрахунок двигуна - Курсовая работа

Міністерство освіти і науки, молоді та спорту УкраїниСучасні двигуни внутрішнього згорання широко застосовуються у всіх галузях техніко-економічної діяльності, досягли високого ступеня вдосконалення, продовжуючи тенденцію безперервного зростання питомих (літрової і поршневої) потужностей, зниження питомої металомісткості, витрат палива і мастил, токсичності відпрацьованих газів, зростання надійності і довговічності. Розвиток двигунів тісно повязаний з підвищенням продуктивності роботи, поліпшенням експлуатаційних та економічних характеристик, зменшенням витрат при виготовленні, економією експлуатаційних матеріалів, поліпшенням процесів обслуговування й ремонту автомобілів, тим більше, що сучасний рівень життя характеризується поступовим зменшенням світових запасів нафти і значним підвищенням вимог до економічності і екологічності двигунів.Провести тепловий розрахунок автомобільного дизеля з наступними технічними характеристиками: - максимальна потужність двигуна, Nmax =170 КВТ; частота обертання колінчастого валу при Ne, ne = 2100 хв-1; У якості прототипу вибрано двигун ЯМЗ - 236, технічна характеристика якого наступна: - номінальна потужність двигуна, Ne =180 КВТ;У відповідності з ДГСТ 305-62 для дизеля, що розраховується, приймаємо дизельне паливо (для роботи в літніх умовах - марки Л і для роботи в зимових умовах - марки З).Визначаємо теоретично необхідну кількість повітря для повного згоряння одиниці палива: - у масових одиницях: кг.пов./кг.пал. / кг.пал., де ?п =28,96 - молярна маса повітря. Визначаємо кількість свіжого заряду для дизеля: M1=a·L0 = 1,6·0,501= 0,801 кмоль зар./кг пал. Загальна кількість продуктів згоряння: М 2=a·L0 Н/4 О/32 = 0,801 0,133/4 0,01/32 = 0,83 кмоль/ кг. пал. Кількість окремих компонентів та загальна кількість продуктів згоряння (при a=1,6): МСО 2= С/12 = 0,857/12 = 0,0714 кмоль/кг. палива;Приймаємо на впуску: тиск р 0 = 0,1 МПА, температуру Т 0 =293 К. Оскільки двигун, що проектується, має високу частоту обертання колінчастого валу при максимальній потужності, приймаємо значення тиску залишкових газів приймаємо рг = 0,115 МПА.Щільність заряду на впуску визначаємо за формулою: ?0 = р 0·106/RBT 0 = 0,1·106/287·293= 1,19 кг/м 3, де р 0, Т 0 - відповідно тиск і температура навколишнього середовища; Втрати тиску на впуску визначаємо з рівняння Бернуллі: , МПА, де (?2 ?вп) = (2,5...4,0) - гідравлічний опір впускної системи; приймаємо (?2 ?вп)= 2,5; Отримане нами значення входить до наведеного діапазону. Коефіцієнт залишкових газів ?г характеризує ступінь очистки циліндра від продуктів згоряння і визначається за формулою: ?г=(Т 0 ?Т 0)·р г / Тг·(?·ра-рг), Після підстановки відповідних чисельних значень параметрів знаходимо: ?г=(293 10)·0,115 / 900·(16.5·0,079-0,115) = 0,029. Температура заряду в кінці процесу впуску визначається за формулою: Та= (Т 0 ?Т 0 ?г·Тг) / (1 ?г).Процес стиску характеризується показником політропи стиску, температурою, тиском, теплоємністю робочого тіла у процесі стиску. Величина показника політропи стиску n1 визначається на основі дослідних даних залежно від ступеня стиску і температури в кінці процесу стиску Та. Тиск в кінці процесу стиску визначаємо за формулою: рс = ра· = 0,079·16.51,37 = 3,80 МПА. Температуру робочого тіла в кінці процесу стиску визначаємо за формулою: Тс=Та· = 322*16.5 1,37-1 =912,4 К. Для визначення середніх мольних теплоємностей компонентів робочої суміші залежно від температури у градусах Цельсія використовують формули, які наведено в таблиці 1.1.Коефіцієнт молекулярної зміни робочої суміші: Теплота згоряння робочої суміші: . Значення коефіцієнта використання теплоти визначається за дослідними даними з урахуванням кількості палива, що подається до циліндрів, форми камери згоряння тощо. Ступінь підвищення тиску в дизелі в основному залежить від величини циклової подачі палива та від камери згоряння. Орієнтовно значення ступеня підвищення тиску приймають: - для дизелів з нерозділеними камерами згоряння та обємним сумішоутворенням l=1,6…2,5; Попередньо приймаємо l=1.6. Використовуючи відповідні формули з таблиці 3.1 для температур від 1501 до 2800°С, записуємо формулу для визначення середньої мольної теплоємності для робочої суміші: =1 / 0,83 · ((39,123 0,003349·TZ)·0,0714 0,0665·(26,67 0,004438· TZ) 0,5739·(21,951 0,001457·TZ) 0,0473·(23,723 0,00155 TZ)) = 25,06 0,001901· (TZ - 273).У процесі розширення під впливом догоряння робочої суміші, яка не встигла згоріти на лінії згоряння, відбувається наступне розширення. Процес розширення відбувається, як і при стискуванні, за політропою розширення. Середній показник адіабати розширення при ? =10,44, Tz =2114 K, a=1,5 визначаємо з номограми (рисунок 1.2) k2=1,284.Для дизеля температура залишкових газів на початку розрахунку приймалась Тг = 900 К.Середній розрахунковий індикаторний тиск за цикл для дизельного двигуна, враховуючи отримані значення рс = 3,62 МПА, l=1,6, r=1,66, знаходимо за формулою: МПА.

Зміст

Вступ

1. Тепловий розрахунок двигуна

1.1 Завдання на проектування

1.2 Вибір вихідних даних

1.3 Розрахунок параметрів робочого тіла

1.4 Параметри навколишнього середовища і залишкових газів

1.5 Параметри процесу впуску

1.6 Параметри процесу стиску

1.7 Параметри процесу згоряння

1.8 Параметри процесу розширення

1.9 Параметри процесу випуску

1.10 Індикаторні параметри робочого циклу

1.11 Ефективні показники двигуна

1.12 Основні розміри і параметри циліндра і двигуна

1.13 Тепловий баланс двигуна

1.14 Побудова індикаторної діаграми

2. Кінематика і динаміка кривошипно-шатунного механізму (КШМ)

2.1 Кінематика кривошипно-шатунного механізму

2.2 Динаміка кривошипно-шатунного механізму

3. Розрахунок деталей поршневої групи

3.1 Поршень

3.2 Поршневі кільця

3.3 Поршневий палець

Висновки

Список використаної літератури