ПРИМЕР ВЫПОЛНЕНИЯ И ОФОРМЛЕНИЯ
«ТЕПЛОВОГО РАСЧЕТА ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ»
РЕКОМЕНДАЦИИ К ВЫПОЛНЕНИЮ 1 ЧАСТИ КУРСОВОГО ПРОЕКТА «ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ДВИГАТЕЛЯ»
Тепловой расчет является первым этапом курсового проектирования, на основе которого определяются мощностные и экономические показатели двигателя, а так же намечаются пути их дальнейшего улучшения. Тепловой расчет дает исходные данные для кинематического и динамического расчетов проектируемого двигателя.
Тепловой расчет двигателя включает следующие разделы:
1. Выбор и обоснование исходных данных;
2. Тепловой расчет проектируемого двигателя;
3. Построение индикаторной диаграммы;
4. Построение внешней скоростной характеристики;
5. Список использованной литературы.
Исходные данные для теплового расчета двигателя принимаются в соответствии с вариантом и включают: прототип двигателя; мощность двигателя (кВт); частоту вращения (мин -1) и степень сжатия (ε).
Тепловой расчет выполняется для режима полной мощности, поэтому для расчетов коэффициент избытка воздуха (α) принимается:
- для бензинового двигателя α = 0,94…0,98;
- для дизельного двигателя α = 1,4…1,8.
По результатом теплового расчета и данным внешней скоростной характеристики заполняется таблица основных показателей рассчитываемого двигателя и двигателя прототипа ( Таблица 3).
Записка выполняется на бумаге формата А4 в соответствии с требованиями по оформлению работ студентами СТО 01.04 – 2005 АГТУ.
Индикаторная диаграмма и внешняя скоростная характеристика проектируемого двигателя выполняется на миллиметровой бумаге формата А4 с включением их в пояснительную записку.
Внимание!
Для дальнейших кинематического и динамического расчетов двигателя во 2части курсового проекта, необходимо сохранить из теплового расчета - основные расчетные показатели проектируемого двигателя (Таблица 3) и индикаторную диаграмму с расчетными точками (Таблица1).
Пример теплового расчета проектируемого дизельного двигателя
1 Выбор и обоснование исходных данных
Заданные исходные данные принимаем согласно варианта:
Прототип двигателя внутреннего сгорания ……………………
Максимальная
мощность………………………………………...
Степень
сжатия……………………………………………………
Коэффициент избытка
воздуха…………………………………...
Частота вращения
коленчатого вала……………………………..
Марка топлива
В соответствии с типом двигателя и учетом степени сжатия выбираем дизельное топливо с основными характеристиками:
содержание
содержание
содержание
средняя молярная
масса
низшая теплота
сгорания топлива
Понижение давления на впуске
Понижение давления при движении заряда во впускной системе пропорционально квадрату скорости газа в сечении с наименьшей площадью и зависит от суммарного коэффициента сопротивления впускной системы и средней скорости движения заряда.
Средняя скорость
воздуха в проходных сечениях впускных
клапанов дизелей
.
По опытным данным суммарный коэффициент
сопротивления впускной системы на
номинальном режиме составляет
.
Большие значения показателей соответствуют
высокооборотистым двигателям.
В соответствии со
скоростным режимом
для дизеля принимаем
;
.
Давление и температура остаточных газов
После завершения
каждого цикла в цилиндре двигателя
остаются продукты сгорания, давление
которых
и температура
зависят от сопротивления выпускного
тракта, фаз газораспределения и
быстроходности двигателя.
Давление остаточных
газов можно принять
,
а температуру для дизелей
.
Большие значения
и
принимают для двигателей с высокой
частотой вращения коленчатого вала
двигателя.
В соответствии с
частотой вращения коленчатого вала
для дизеля принимаем
;
.
Температура подогрева свежего заряда
Температура
подогрева свежего заряда зависит от
наличия специального подогрева стенок
впускных каналов и теплового состояния
двигателя. Повышение температуры
улучшает процесс испарения топлива, но
снижает плотность заряда, что отрицательно
сказывается на наполнении цилиндра.
Эти два противоположных фактора
учитываются при установлении величины
подогрева заряда.Для дизелей без наддува
.
Принимаем
.
Показатель политропы сжатия
Расчет параметров
заряда в процессе сжатия проводится по
условному среднему за процесс показателю
политропы сжатия
.
Показатель политропы сжатия можно
определить по номограмме [1] для принятой
степени сжатия и
или выбрать из диапазона
.
Принимаем
Коэффициент использования теплоты на участке сгорания
Учитывает потери
теплоты от теплопередачи к стенкам
цилиндров в период сгорания топлива и
потери от диссоциации продуктов сгорания
(внутренние потери). По опытным данным
величина
на режиме полной мощности для дизелей
с неразделенными камерами изменяется
в пределах
.
Принимаем
.
Показатель политропы расширения
Расчет параметров
процесса расширения проводится по
уравнениям политропического процесса
с усредненным показателем политропы
расширения
.
Показатель политропы можно определить
по номограмме для дизеля [1] или выбрать
из диапазона
.
Принимаем
.
Средняя скорость поршня
Является критерием
быстроходности двигателя. С увеличение
скорости поршня возрастают механические
потери и износ деталей КШМ, но одновременно
возрастает и литровая мощность двигателя.
Поэтому с учетом разных факторов и
двигателя прототипа среднюю скорость
поршня для расчетов принимаем
(
см. Приложение ).
2 Тепловой расчет двигателя
Тепловой расчет
проектируемого двигателя выполняем
для режима максимальной мощности.Принимаем
.
2.1 Параметры рабочего тела
Необходимые
параметры рабочего тела, с учетом
содержания
,
и
в топливе, можно рассчитать следующим
образом.
Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива:
в килограммах
;
в киломолях
,
где 
- молярная масса воздуха,
.
Количество свежего заряда, в киломолях на 1 кг топлива для дизеля:
.
Количество отдельных компонентов продуктов сгорания, в киломолях на 1 кг топлива:
при
;
;
;
.
Общее количество продуктов сгорания, в киломолях на 1 кг топлива:
при
.