Тепловой расчет ДВС
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РФ
КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ ИМ. А. Н. ТУПОЛЕВА.
КАФЕДРА АД и С
Расчетно-пояснительная записка к курсовой работе
"Тепловой расчет ДВС"
по дисциплине "Автомобильные двигатели"
Выполнил: студент гр. 1371 Золев А.В.
Руководитель: Сосницкий А.Б.
Казань 2007
Содержание
1. Тепловой расчет двигателя. 4
2. Основные параметры двигателя. 15
3. Построение индикаторных диаграмм. 17
Список используемой литературы.. 21
Исходные данные
1. Мощность двигателя, Ne = 87 кВт;
2. Частота вращения коленчатого вала, nN = 6000 об/мин;
3. Тактность двигателя, τ = 4;
4. Количество цилиндров, i = 4;
5. Степень сжатия, ε = 10,3;
6. Тип охлаждения – жидкостное.
Режимы для проведения теплового расчета:
а) режим минимальной частоты вращения nmin = 1000об./мин.
б) режим максимального крутящего момента nM =0,53nN = 3200 об./мин.
в) режим максимальной (номинальной) мощности nN = 6000об./мин.
г) режим максимальной скорости движения автомобиля
nmax = 1.05nN = 6300 об./мин.
Подбор аналогов
|
Величина |
|
|
|
Проектируемый двигатель |
|
Ne, кВт |
|
|
|
86/4/6000 |
|
Ме, Н*м |
|
|
|
136,2/6000 |
|
ε |
|
|
|
10,3 |
|
Vл, л |
|
|
|
1,9 |
|
D/S |
|
|
|
88/78 |
|
Nл = Nе/Vл |
|
|
|
45,1 |
1. Тепловой расчет двигателя
Расчет проводится для заданной частоты вращения коленчатого вала карбюраторного двигателя n = 6000об/мин.
Топливо. В соответствии с заданной степенью сжатия ε = 10,3 можно использовать бензин марки АИ-93. ПРЕМИУМ-95 и АИ-98 ЭК
Средний элементарный состав и молекулярная масса бензина
С = 0,855; Н = 0,145; mт = 115 кг/кмоль.
Определим низшую теплоту сгорания топлива
Нu = 33,91С+125,60Н-10,89(O-S)-2,51(9H+W) = 33,91*0,855+125,6*0,145-2,51*9*0,145 = 43,93 МДж/кг = 43930кДж/кг.
Параметры рабочего тела. Теоретическое необходимое количество воздуха для сгорания 1кг. топлива
кмоль возд/кг топл.
кмоль
возд./кг топл.
Коэффициент избытка воздуха α = 0,96 на основных режимах
(литература 1). На режимах минимальной частоты вращения α = 0,86.
Количество горючей смеси.
кмоль гор.см./кг. топл.
Количество отдельных компонентов продуктов сгорания при К = 0,5
кмольСО2/кгтопл.
кмольСО/кгтопл.
кмольН2О/кгтопл.
кмольН2/кгтопл.
кмольN2/кгтопл.
Общее количество продуктов сгорания:
М2 = МСО2 + МСО + МН2О + МН2 + МN2 = C/12 + H/2 + 0,79αL0 = 0,0655 + 0,0057 + 0,0696 + 0,0029 + 0,3923 = 0,5361 кмоль пр.сг/кг топл.
Результаты занесем в таблицу
|
параметры |
Рабочее тело; карбюраторный двигатель |
|||
|
n, мин-1 |
1000 |
3200 |
6000 |
6300 |
|
α |
0,86 |
0,96 |
0,96 |
0,96 |
|
М1 кмоль. гор.см./кг.топл. |
0,4525 |
0,5041 |
0,5041 |
0,5041 |
|
МСО2 кмоль СО2/кг.топл. |
0,0512 |
0,0655 |
0,0655 |
0,0655 |
|
МСО кмоль СО/кг.топл. |
0,0200 |
0,0057 |
0,0057 |
0,0057 |
|
МН2О кмоль Н2О/кг.топл. |
0,0625 |
0,0696 |
0,0696 |
0,0696 |
|
МН2 кмоль Н2/кг.топл. |
0,0100 |
0,0029 |
0,0029 |
0,0029 |
|
МN2 кмоль N2/кг.топл. |
0,3515 |
0,3923 |
0,3923 |
0,3923 |
|
М2 кмоль пр.сг/кг.топл. |
0,4952 |
0,5361 |
0,5361 |
0,5361 |
Параметры окружающей среды и остаточные газы.
Давление и температура окружающей среды при работе двигателей без наддува
Рк = Ро = 0,1 МПа и Тк = То = 293 К
Температура остаточных газов.
(рис. 5.1 литература 1 принимаем).
При номинальных режимах карбюраторного двигателя Тr = 1070 К
Давление остаточных газов.
Для карбюраторного двигателя на номинальном скоростном режиме:
PrN = 1,18 Po = 1,18*0,1 = 0,118 МПа.
Процесс пуска.
Температура подогрева свежего заряда. С целью получения хорошего наполнения карбюраторных двигателей на номинальных скоростных режимах принимается Δ ТN = 8ºС.
(1)
Плотность заряда на выпуске.
Ρr = Ро *106 / (RBTO) = 0,1*106 / (287*293) = 1,189 кг / м3,
где RB – 287 Дж / (кг.град.) – удельная газовая постоянная для воздуха.
(1)
Потери давления на впуске.
При учете качественной обработки внутренних поверхностей впускных систем для карбюраторного двигателя можно принять β2 + ξВП = 2,8 и
ωВП = 95 м/с.
β – коэффициент затухания скорости движения заряда в рассматриваемом сечении цилиндра.
ξВП – коэффициент сопротивления впускной системы, отнесенный к наиболее узкому ее сечению.
ωВП – средняя скорость движения заряда в наименьшем сечении впускной системы.
(1)
Тогда ΔРа на всех скоростных режимах двигателя рассчитывается по формуле:
ΔРа = (β2 + ξвп) А2nn2ρо10-6/2, где Аn = ωвп / nN
Аn = 95 / 6000 = 0,0158
ΔРа = 2,8 * 0,01582 * 60002 * 1,189 * 10-6 / 2 = 0,0150
Давление в конце пуска.
В карбюраторном двигателе при nN = 6000 мин-1.
Ра = Ро – ΔРа = 0,1 – 0,0150 = 0,085 Мпа.
Коэффициент остаточных газов.
При nN = 6000 мин-1.
φоч = 1 – коэффициент очистки.
φдоз = 1,12 – коэффициент дозарядки на номинальном скоростном режиме.
Температура в конце впуска.
Та = (То + ΔТ + γr * Tr) / (1 + γr) = (293+8+0,0385*1070) / (1+0,0385) = 329
Коэффициент наполнения.
Результаты вычислений занесем в таблицу.
|
параметры |
Процесс впуска и газообмена |
|||
|
n, мин-1 |
1000 |
3200 |
6000 |
6300 |
|
α |
0,86 |
0,96 |
0,96 |
0,96 |
|
Тr , K |
900 |
1010 |
1070 |
1080 |
|
Pr , Mpa |
0,1039 |
0,1076 |
0,118 |
0,1195 |
|
ΔT , ºC |
22,29 |
16 |
8 |
7,14 |
|
ΔPa , Mpa |
0,0004 |
0,0043 |
0,0150 |
0,0166 |
|
Pa , Mpa |
0,0996 |
0,0957 |
0,085 |
0,0834 |
|
φ , доз |
0,95 |
1,025 |
1,12 |
1,13 |
|
γ |
0,0418 |
0,0365 |
0,0385 |
0,0390 |
|
Та , К |
339 |
334 |
329 |
329 |
|
ηv |
0,8699 |
0,9207 |
0,9255 |
0,8939 |
