Тепловой расчет поршневых двигателей внутреннего сгорания - Методичка

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РФ Федеральное государственное образовательное учреждение профессионального образования «Великолукская государственная сельскохозяйственная академия»В результате длительного периода развития они в настоящее время обладают достаточно высокой степенью совершенства и приемлемыми мощностными и экономическими показателями, а также достаточно надежны в работе. Однако, необходимость повышения эффективности использования тракторов, автомобилей и других мобильных энергетических средств требует дальнейшего совершенствования как самих машин, так и их силовых установок. Особенности конструкций автомобильных и тракторных двигателей и тенденции их развития полностью определяются требованиями к автомобилям и тракторам в соответствии с потребностями народного хозяйства страны.В процессе проектирования современного автотракторного двигателя инженеру приходится решать сразу несколько задач: произвести тепловой и динамический расчет, выбрать наиболее целесообразную конструкцию двигателя с тем, чтобы обеспечить его максимальную экономичность, прочность, износостойкость и технологичность деталей. Термодинамические параметры характеризуют степень использования рабочего объема двигателя, и от их обоснованного выбора зависит его экономичность. Так, в процессе наполнения у двигателя с неудачно подобранными впускным тактом и фазами газораспределения цилиндры будут плохо заполняться воздухом или горючей смесью, вследствие чего он не сможет развивать заданную мощность, а расход топлива повысится. Поэтому при выборе таких параметров, как давление остаточных газов или давление в конце впуска необходимо учитывать быстроходность проектируемого двигателя, количество и расположение клапанов, продолжительность их открытия.Давление остаточных газов в цилиндре перед впуском, зависит от числа и расположения клапанов, сопротивления выпускного такта, частоты вращения и нагрузки. Для двигателей без наддува давление остаточных газов лежит в пределах: Pr=0,105…0,125 Мпа. Для двигателей с газотурбинным наддувом давление остаточных газов составляет 0,80…0,95 от давления наддува pk.Средний показатель политропы сжатия n1, который в основном от быстроходности двигателя, определяется по эмпирической зависимости: n1=1,42 - 100/nн=1,42-100/2600=1,38 - для дизелей.Определяется теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива в зависимости от его элементарного состава: =(0.87/12 0,126/4-0,004/32)/0,208=0,5 где ?0 - количество воздуха в кг. воздуха / кг. топлива; Действительное количество воздуха ? или L, необходимого для сжигания 1 кг топлива в цилиндре двигателя, зависит от принятого коэффициента избытка воздуха ?: ? = ?/?0 = L/L0, где ? - коэффициент избытка воздуха, который принимается при номинальной мощности: - для дизелей с разделенными камерами сгорания ? =1,30…1,45; Количество остаточных газов в цилиндре к моменту начала сгорания определяется в зависимости от коэффициента остаточных газов, кмоль. Количество продуктов сгорания определяется в зависимости от принятого коэффициента избытка воздуха, кмоль: =0,87/12 0,126/2 0,49938*(1,1-0,21)=0,58 при ? > 1,0 Низшая теплотворная способность топлива определяется по формуле Д.И.Степень последующего расширения для дизелей зависит от степени сжатия и степени предварительного расширения: ?=?/?. Средний показатель политропы расширения зависят от конструктивных особенностей двигателя, частоты вращения коленчатого вала и определяется по эмпирической формуле: - для карбюраторных двигателей n2 = 1,22 130/nн; для карбюраторных двигателей: Проверка ранее принятой температуры остаточных газов Tr производится по формуле: , Если отклонения полученной температуры Tr от ранее принятой превышает 15%, то необходимо взять среднее значение Tr между полученной и принятой и провести тепловой расчет заново.Далее на оси абсцисс от точки «О» откладываются объемы Vz= Vc.? (для дизелей) и Va= Vc.?. На оси ординат откладывается произвольный отрезок ОД, длиной не менее 250 мм, соответствующий отрезку в масштабе мр максимальному давлению сгорания pz и высчитывается масштаб мр. На оси ординат откладываются в масштабе мр давления pr, pa, pc, рв и на вертикалях, проведенных через точки «А» и «В», получаются точки а, с, в, r, z’. Точка «z» для дизелей получается при пересечении изобары, проведенной через точку «Д», с вертикалью, соответствующей Vz. Проводится линия атмосферного давления или давления в нагнетателе при газотурбонаддуве, отстоящая от оси абсцисс на расстояние p0/mp или pk/mp, затем горизонтали через точки «а» и «r».Среднее давление механических потерь рм, МПА зависит в основном от частоты вращения коленчатого вала и рассчитывается с учетом затрат на газообмен по эмпирической формуле: рм=0,035 5·10-5·NH. Механический КПД ?м, находится из отношения: , Индикаторный КПД ?i, находится из выражения: где Qн берется в МДЖ/кг, плотность воздуха ?в при заданных Т0 и р0 составляет 1,2 кг/м3.

Содержание

Введение

1. Обоснование параметров двигателя

2. Расчет процесса впуска

3. Расчет процесса сжатия

4. Расчет процесса сгорания

5. Расчет процесса расширения

6. Построение индикаторной диаграммы

7. Определение основных размеров двигателя

8. Расчет теплового баланса двигателя

9. Построение регуляторной характеристики

Рекомендуемая литература