- •И.В. Кузнецов, а.Л. Буров термодинамика рабочего процесса и показатели работы поршневых двигателей
- •Список основных обозначений
- •Основные индексы
- •Введение
- •1. Рабочие тела для поршневых двигателей и их свойства
- •1.1. Технические характеристики топлив
- •1.2. Материальный баланс при горении
- •1.3. Реакции горения и продукты сгорания топлива
- •1.3.1. Полное сгорание топлива при ,0
- •1.4. Термодинамические свойства горючей смеси и продуктов ее сгорания
- •1.5. Теплота сгорания горючих смесей
- •1.6. Примеры решения задач
- •0,4946 Кмоль.
- •2. Принцип работы и термодинамические циклы поршневых двигателей
- •2.1. Термодинамические циклы тепловых двигателей
- •2.2. Термодинамические циклы двс без наддува
- •2.3. Термодинамические циклы двс с наддувом
- •2.3.1. Циклы двс с наддувом и турбиной постоянного давления
- •2.3.2. Циклы двс с наддувом и импульсной турбиной
- •2.3.3. Циклы двс с наддувом и охлаждением воздуха после компрессора
- •2.4. Примеры решения задач
- •3. Процессы газообмена в цилиндре поршневого двигателя
- •3.1. Термодинамика процессов газообмена
- •3.2. Коэффициент наполнения
- •3.3. Коэффициент остаточных газов
- •3.4. Коэффициент продувки
- •3.5. Коэффициент избытка продувочного воздуха и его влияние на показатели газообмена
- •3.6. Примеры решения задач
- •4. Процесс сжатия в цилиндре поршневого двигателя
- •4.1. Определение параметров рабочего тела в конце сжатия
- •4.2. Примеры решения задач
- •21,677 КДж/(кмоль∙к);
- •21,672 КДж/(кмоль∙к);
- •22,358 КДж/(кмоль∙к);
- •21,859 КДж/(кмоль∙к);
- •8099,7 КДж/кмоль.
- •8. По формуле (4.6) определим Тс2 во втором приближении:
- •5.2. Процесс смесеобразования в дизелях
- •5.3. Процессы, происходящие в заряде при воспламенении
- •6. Процесс сгорания в поршневых двигателях
- •6.1. Фазы процесса сгорания в двс с искровым зажиганием
- •6.1.1. Детонация
- •6.2. Улучшение эффективности работы двс с искровым зажиганием
- •6.3. Фазы процесса сгорания и жесткость работы в дизелях
- •6.4. Характеристики тепловыделения в двс с искровым зажиганием
- •6.5. Характеристики тепловыделения в дизеле
- •6.6. Термодинамика процесса сгорания
- •6.7. Расчет процесса сгорания методом Гриневицкого – Мазинга
- •6.8. Примеры решения задач
- •7. Процесс расширения в цилиндре
- •7.1. Термодинамика процесса расширения
- •7.2. Примеры решения задач
- •8. Показатели действительного цикла поршневых двигателей
- •8.1. Среднее индикаторное давление
- •8.2. Индикаторная мощность, индикаторный кпд и удельный индикаторный расход топлива
- •8.3. Влияние различных факторов на индикаторные показатели двигателя
- •8.4. Эффективная мощность, эффективный кпд и удельный эффективный расход топлива
- •8.5. Характеристики поршневых двигателей
- •8.6. Примеры решения задач
- •Заключение
- •Литература
- •Термодинамика рабочего процесса и показатели работы поршневых двигателей
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИНСТИТУТ ДИСТАНЦИОННОГО ОБРАЗОВАНИЯ
И.В. Кузнецов, а.Л. Буров термодинамика рабочего процесса и показатели работы поршневых двигателей
Учебное пособие
МОСКВА 2012
УДК 621.43.01
ББК 31.364
К 89
Рецензенты:
Сайкин Андрей Михайлович, д.т.н., зав. отделом спецавтомобилей ФГУП НАМИ
Чекалов Михаил Александрович, к.т.н., профессор кафедры «Электротехника, теплотехника и гидравлика» Московского государственного индустриального университета «МГИУ»
Кузнецов И.В., Буров А.Л.
К 89 Термодинамика рабочего процесса и показатели работы поршневых двигателей: Учебное пособие. - М.: МГИУ, 2012. – 210 стр. ил.
ISBN 978-5-2760-1391-6
В учебном пособии рассматривается основные термодинамические свойства горючих смесей, на которых работают поршневые двигатели. Дан анализ работы поршневых двигателей и их термодинамических циклов, включая циклы комбинированных двигателей внутреннего сгорания. Подробно рассмотрена термодинамика процессов газообмена при впуске свежего заряда в цилиндр и выпуске из него отработавших газов, процессов смесеобразования, сжатия, воспламенения и сгорания, а также процесса расширения в цилиндре. Приведены основные показатели реального цикла и характеристики изменения основных показателей в зависимости от режима работы поршневых двигателей, как без наддува, так и с наддувом цилиндров.
Учебное пособие содержит примеры решения задач, которые в совокупности позволяют провести тепловой расчет различных поршневых двигателей и закрепить теоретические знания студентов.
Учебное пособие предназначено для студентов и аспирантов по специальностям 140501 «Двигатели внутреннего сгорания» и 190201 «Автомобиле- и тракторостроение», а также специалистам НИИ и КБ, занимающихся проблемами двигателестроения.
УДК 621.43.01
ББК
ISBN 978-5-2760-1391-6 © МГИУ, 2011
© Кузнецов И.В., Буров А.Л., 2011
Содержание
Список основных обозначений………………………………… |
46 |
|||
Введение…………………………………………………………... |
7 |
|||
Глава 1. |
РАБОЧИЕ ТЕЛА ДЛЯ ПОРШНЕВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ И ИХ СВОЙСТВА.………………………… |
6 |
||
|
1.1. |
Технические характеристики топлив……………. |
6 |
|
|
1.2. |
Материальный баланс при горении…………....... |
9 |
|
|
1.3. |
Реакции горения и продукты сгорания топлива… |
10 |
|
|
|
1.3.1. |
Полное сгорание топлива при α ≥ 1,0……… |
11 |
|
|
1.3.2. |
Неполное сгорание жидкого топлива при α < 1,0………………………………………... |
18 |
|
1.4. |
Термодинамические свойства горючей смеси и продуктов сгорания……………………………….. |
22 |
|
|
1.5. |
Теплота сгорания горючих смесей……………..... |
26 |
|
|
1.6. |
Примеры решения задач………………………….. |
30 |
|
Глава 2. |
ПРИНЦИП РАБОТЫ И ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ЦИКЛЫ ПОРШНЕВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ... |
39 |
||
|
2.1. |
Термодинамические циклы тепловых двигателей……...................................................................... |
44 |
|
|
2.2. |
Термодинамические циклы ДВС без наддува…... |
47 |
|
|
2.3. |
Термодинамические циклы ДВС с наддувом…… |
53 |
|
|
|
2.3.1. |
Циклы ДВС с наддувом и турбиной постоянного давления…………………………….. |
54 |
|
|
2.3.2. |
Циклы ДВС с наддувом и импульсной турбиной…………………………………….. |
57 |
|
|
2.3.3. |
Циклы ДВС с наддувом и охлаждением воздуха после компрессора………………… |
62 |
|
2.4. |
Примеры решения задач………………………...... |
66 |
|
Глава 3. |
ПРАЦЕССЫ ГАЗООБМЕНА В ЦИЛИНДРЕ ПОРШНЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ…………………….. |
70 |
||
|
3.1. |
Термодинамика процессов газообмена и основные показатели процесса впуска заряда………… |
70 |
|
|
3.2. |
Коэффициент наполнения………………………... |
72 |
|
|
3.3. |
Коэффициент остаточных газов………………….. |
74 |
|
|
3.4. |
Коэффициент продувки…………………………... |
79 |
|
|
3.5. |
Коэффициент избытка воздуха и его влияние на показатели двигателя……………………………... |
80 |
|
|
3.6. |
Примеры решения задач………………………….. |
83 |
|
Глава 4. |
ПРОЦЕСС СЖАТИЯ В ЦИЛИНДРЕ ПОРШНЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ….……........................................ |
87 |
||
|
4.1. |
Определение параметров рабочего тела в конце процесса сжатия…………………………………... |
87 |
|
|
4.2. |
Примеры решения задач………………………...... |
92 |
|
Глава 5. |
ПРОЦЕССЫ СМЕСЕОБРАЗОВАНИЯ И ВОСПЛАМЕНЕНИЯ В ЦИЛИНДРЕ.…………………... |
105 |
||
|
5.1. |
Образование горючей смеси в ДВС с внешним смесеобразованием……………………………….. |
105 |
|
|
5.2. |
Процесс смесеобразования в дизелях…………… |
106 |
|
|
5.3. |
Процессы, происходящие в заряде при воспламенении……………………………………………. |
112 |
|
Глава 6. |
ПРОЦЕСС СГОРАНИЯ В ПОРШНЕВЫХ ДВИГАТЕЛЯХ…………………………………………….. |
116 |
||
|
6.1. |
Фазы процесса сгорания в ДВС с искровым зажиганием………………………………………... |
116 |
|
|
|
6.1.1. |
Детонация………………………………….... |
119 |
|
6.2. |
Улучшение эффективности работы ДВС с искровым зажиганием……………………………. |
123 |
|
|
6.3. |
Фазы процесса сгорания и жесткость работы в дизелях…………………………………………….. |
127 |
|
|
6.4. |
Характеристики тепловыделения в ДВС с искровым зажиганием…………………………..... |
130 |
|
|
6.5. |
Характеристики тепловыделения в дизеле…….... |
135 |
|
|
6.6. |
Термодинамика процесса сгорания……………… |
137 |
|
|
6.7. |
Расчет процесса сгорания методом Гриневицкого-Мазинга………………………………………… |
139 |
|
|
6.8. |
Примеры решения задач………………………...... |
146 |
|
Глава 7. |
ПРОЦЕСС РАСШИРЕНИЯ В ЦИЛИНДРЕ........... |
157 |
||
|
7.1. |
Термодинамика процесса расширения………….. |
157 |
|
|
7.2. |
Примеры решения задач………………………...... |
161 |
|
Глава 8. |
ПОКАЗАТЕЛИ ДЕЙСТВИТЕЛЬНОГО ЦИКЛА ПОРШНЕВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ……………………. |
171 |
||
|
8.1. |
Среднее индикаторное давление………………… |
171 |
|
|
8.2. |
Индикаторная мощность, индикаторный КПД и удельный индикаторный расход топлива……….. |
176 |
|
|
8.3. |
Влияние различных факторов на индикаторные показатели двигателя……………………………... |
179
|
|
|
8.4. |
Эффективная мощность, эффективный КПД и удельный эффективный расход топлива………... |
184 |
|
|
8.5. |
Характеристики поршневых двигателей………... |
191 |
|
|
8.6. |
Примеры решения задач………………………….. |
200 |
|
ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………...... |
208 |
|||
ЛИТЕРАТУРА…………………………………………………… |
209 |
|||