Смекни!
smekni.com

Тепловой расчет двигателя (стр. 1 из 2)

Тепловой расчет двигателя

Введение

Специалист по энергообеспечению предприятий АПК в своей практической деятельности нуждается в знаниях теоретических основ конструкции и проблем в эксплуатации поршневых двигателей внутреннего сгорания, насосов, вентиляторов, компрессоров. В технологических процессах сельскохозяйственного производства наиболее распространённым силовым агрегатом или тепловой машиной является поршневой двигатель внутреннего сгорания (ДВС).

Наиболее широко используют тепловую энергию, получаемую из органического и ядерного топлива. Большинство транспортных установок работают на жидком и газообразном топливе. На наземном транспорте наиболее распространены двигатели внутреннего сгорания. Благодаря своей компактности, экономичности, надёжности они достаточно долговечны в производстве, наилучшим образом адаптированы к технологическим процессам и условиям эксплуатации.

Исходные данные

марка двигателя Д-50Л;

номинальная мощность Ne=36,8 кВт (50 л.с.);

номинальное число оборотов nн=1700 об/мин;

число цилиндров и их расположение i=4p;

степень сжатия ε =17,7;

коэффициент избытка воздуха α = 1,4;

топливо – дизельное с химическим составом: С = 0,86; H2 = 0,13; O2 = 0,01;

низшая теплота сгорания Hи = 41,7 МДж/кг.

Расчет параметров рабочего тела

Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива:

Или:

Суммарное количество воздуха:

Суммарное количество продуктов сгорания будет состоять из продуктов сгорания при α=1 и избыточного воздуха, не участвующего в сгорании:

Избыточное количество свежего воздуха:

Суммарное количество продуктов сгорания:

Теоретический коэффициент молекулярного изменения:

Расчет параметров процессов впуска

Зададимся следующими параметрами заряда в процессе впуска:

давление атмосферное

абсолютная температура окружающей среды

температура подогрева заряда от стенок впускного тракта ∆Т=25°С.

для воздуха R=8314/28.97=287.

Давление в конце впуска:


Примем

Коэффициент наполнения:

Расчет параметров сжатия

Задаемся показателем политропы:

Параметры процесса сгорания

Действительный коэффициент молекулярного изменения:

где количество продуктов сгорания, кмоль;

-количество свежего заряда, кмоль;
- коэффициент теплоиспользования, равный 0,78;
-низшая теплота сгорания дизельного топлива, равная 41,7 МДж/кг.

внутренняя энергия 1 кмоля свежей смеси в конце процесса сжатия:

где

– теплоемкость свежей смеси при температуре конца сжатия.

Принимаем теплоемкость свежей смеси равной теплоемкости воздуха.

По таблице для

находим:

Внутренняя энергия 1 кмоля воздуха при температуре сжатия:

Внутренняя энергия 1 кмоля продуктов сгорания в конце процесса сжатия при температуре сжатия включает в себя внутреннюю энергию продуктов сгорания при α=1 и внутреннюю энергию избыточного воздуха, т.е.:

Теплоемкость продуктов сгорания при α=1 находим по таблице:

Тогда внутренняя энергия продуктов сгорания при α=1:

Следовательно:


тогда:

Величина

есть функция от температуры сгорания
и теплоемкости. Уравнение решается методом подбора
, для чего пользуемся таблицами. Получаем следующее, принимая
=2300 °С:

Примем

. Получим:

Искомое значение температуры сгорания

Степень предварительного расширения:

Максимальное давление сгорания:

Параметры процесса расширения

Степень последующего расширения:


Выбираем показатель политропы расширения

Давление конца расширения:

Определение индикаторных и эффективных показателей двигателя

Расчет среднего индикаторного давления цикла:

Принимаем коэффициент скругления индикаторной диаграммы

тогда действительное среднее индикаторное давление:

Основные показатели цикла

Доля индикаторного давления, затраченного на трение и привод вспомогательных механизмов:


Примем, что средняя скорость поршня

.

Среднее эффективное давление цикла:

Механический КПД:

Удельный индикаторный расход топлива:

Удельный эффективный расход топлива:

Индикаторный КПД цикла:

В старых единицах: