Процесс сжатия.

Средний показатель адиабаты сжатия k₁при ε =10 и рассчитанных значениях Т_а определяется по графику, а средний показатель политропы сжатия n₁ принимается несколько меньше k₁. При выборе n₁ учитывается, что с уменьшением частоты вращения теплоотдача от газов в стенки цилиндра увеличивается, а n₁ уменьшается по сравнению с k₁ более значительно:

k_1=1,378

T_α=330

n_1=1,377

Давление в конце сжатия

(

МПа.

Температура в конце сжатия

при n = 5500 об/мин К.

Средняя мольная теплоемкость в конце сжатия:

а) свежей смеси (воздуха):

где

t_c=513,15°С

=21,95 кДж/(кмоль · град);

б) остаточных газов

- определяется методом экстраполяции;

α = 0,95 и t_c =513 °С

кДж/(кмоль • град).

в) рабочей смеси

кДж/(кмоль • град);

Процесс сгорания. Коэффициент молекулярного изменения горючей и рабочей смеси

μ₀=0,5319/0,4988 =1,0663; μ=(1,0633+0,04059)/(1+0,04059)=1,06083;

Количество теплоты, потерянное вследствие химической неполноты сгорания топлива:

∆Н_u= 119950(1— α)L₀.

∆Н_u= 119950·(1— 0,95)·0,516=3095 кДж/кг.

Теплота сгорания рабочей смеси

Н_раб.см = (Н_u - ∆H_u)/[М₁(1 + γ_r)].

Нраб.см = (43930 - 3095)/[0,4988(1 + 0,04059)]=85197 кДж/кмоль раб. см;

Средняя мольная теплоемкость продуктов сгорания

=(1/0,5319) [0,0012 ∙(39,123 + 0,003349t_z) +0,0064∙ (22,49 + 0,00143t_z) + 0,0045 (26,67 + 0,004438t_z) + 0,0032 ∙ (19,678 + 0,001758t_z) + 0,3882(21,951+ 0,001457t_z)] = 16,644 + 0,002077t_z кДж/(кмоль∙град).

Величина коэффициента использования теплоты ξ_z=0,91

Температура в конце видимого процесса сгорания

.

0,91 ∙ 85197 + 21,944 ∙ 513 = 1,0608 ∙ (16,644 + 0,002077t_z)t_z, или

, откуда

°C;

T_z=t_z+273=3288+273=3561 K;

Максимальное давление сгорания теоретическое

р_z = p_cμT_z/T_c^.

р_z = 2,0249·1,06083·3561/786=9,7315 МПа;

Максимальное давление сгорания действительное

р_zд = 0,85/ р_z;

р_{zд=5,524 МПа}

Степень повышения давления

λ= р_z /p_c=4,8059

Процессы расширения.

Средний показатель адиабаты расширения k₂ определяется по номограмме при заданном ε=10 для соответствующих значений α и Т_z, а средний показатель политропы расширения n₂ оценивается по величине среднего показателя адиабаты:

а=0,95

T_z=3561 К

k₂₌1,2518

n₂₌1,251

Давление и температура в конце процесса расширения

р_b= 9,7315/10^1,251 = 0,5459 МПа

Т_b= 3561/10^{1,251 -1} = 1997,9 К;

Проверка ранее принятой температуры остаточных газов:

.

; ;

где ∆ — погрешность расчета. На всех скоростных режимах температура остаточных газов принята в начале расчета достаточно удачно, так как ошибка не превышает 1,7%.

Индикаторные параметры рабочего цикла.

Теоретическое среднее индикаторное давление

Среднее индикаторное давление:

МПа

где коэффициент полноты диаграммы принят φ_и = 0,96;

p_i=1,0729 МПа

Индикаторный КПД и индикаторный удельный расход топлива

(26) и

; г/(кВт·ч);

Эффективные показатели двигателя. Среднее давление механических потерь для карбюраторного двигателя с числом цилиндров до шести и отношением S/D≥1

(28)

Предварительно приняв ход поршня S равным 80 мм, получим υ_п.ср. = Sn/3 · 10⁴ = 80 n/3 ·10⁴ =0,002667n м/с, тогда р_м = 0,049 + 0,0152 • 0,002667n МПа

υ_п.ср=14,4018 м/с

р_м=0,2677 МПа

Среднее эффективное давление и механический КПД

p_i=1,0729МПа

p_e=0,8052МПа

η_м=0,75049

Эффективный КПД и эффективный удельный расход топлива:

η_i=0,3665 МПа

η_e=0,275 МПа

₌ 298г/(кВт·ч)

Основные параметры цилиндра и двигателя. Литраж двигателя:

V_л = 30τN_e/(p_en) = 30 · 4 · 65/(0,8052 · 5500) = 1,545л.

Рабочий объем одного цилиндра:

V_h = V_л/i = 1,545/4 = 0,38625 л.

Диаметр цилиндра. Так как ход поршня предварительно был принят S = 80 мм, то

мм

Окончательно принимается D == 79мм и S = 80 мм.

Основные параметры и показатели двигателя определяются по окончательно принятым значениям D и S:

л;

мм²=48,99 см²;

;

;

p_e=0,8052 МПа

N_e=56,887 кВт

M_e=100,649 Н·м

G_T=18,488 кг/ч

Литровая мощность двигателя

кВт/л;

ВЫВОД: основные данные полученные в тепловом расчёте позволяют сделать вывод о том что для дальнейших расчётов мы можем принять этот двигатель так как расхождение не превышает 10%.