3 ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ РАБОЧЕГО ЦИКЛА
В общем случае тепловой расчет проводится для аналитического определения основных параметров и эффективных показателей вновь проектируемого двигателя. В данной курсовой работе тепловой расчет имеет целью оценку действительного цикла реально существующего двигателя при изменении определенных параметров. Расчет проводится для заданной номинальной частоты вращения с учетом заданного прироста степени сжатия для бензинового двигателя и давления наддува для дизеля. Все конструктивные параметры, необходимые для расчета, за исключением степени сжатия соответствуют данным прототипа (таблица 2.2).
3.1 Расчёт рабочего цикла бензинового двигателя
3.1.1 Параметры рабочего тела
Средний элементарный состав автомобильных бензинов:
углерод
;водород
.
Молекулярная
масса
кг./кмоль.
Низшая
теплота сгорания
кДж/кг.
Теоретически необходимое количество воздуха для полного сгорания 1 кг бензина:
кг;
кмоль.
Действительное количество воздуха, соответствующее заданному α:
|
|
кг. |
,α – коэффициент избытка воздуха. Для современных бензиновых двигателей можно принять α =1.
Общее количество горючей смеси:
|
|
кмоль/кг. |
,
Количество компонентов продуктов сгорания (К=0,5):
|
|
кмоль/кг; |
,
Если
,
то
.
|
|
кмоль/кг; |
,
|
|
кмоль/кг; |
,
|
|
кмоль/кг; |
,
|
|
кмоль/кг. |
,
Общее количество продуктов сгорания:
,
кмоль/кг.
Объемное изменение продуктов сгорания:
|
|
кмоль/кг. |
,
Теоретический коэффициент молекулярного изменения:
.
3.1.2 Процесс впуска
Принимаем, что давление окружающей среды ро=0,1 МПа, температура окружающей среды То=288 К. Значения ряда параметров, необходимых при расчете, выбирают, исходя из следующих эмпирических зависимостей:
давление остаточных газов рr=(1,10-1,25) ро;
температура Тr=900-1100 К;
подогрев свежего заряда
;
Плотность свежего заряда:
|
|
кг/м3, |
,
где
- молекулярная масса воздуха,
кг/кмоль;
- универсальная газовая постоянная,
кДж/(кмоль·град).
То и ро – параметры окружающей среды (см. выше).
Давление в конце впуска:
|
|
,
МПа
– суммарный коэффициент сопротивления
впуска. Для современных двигателей с
системой впрыска можно принять
(
)=2.5–3.0.
–
средняя скорость движения заряда в
наименьшем сечении впускного тракта
м/с.
Примечание: Величину
необходимо принимать в зависимости от
номинальной частоты вращения двигателя:
высоким nном
соответствуют повышенные значения
.
Коэффициент остаточных газов:
|
|
где
- степень сжатия. Здесь и далее значения
следует принимать согласно условиям
задания!
Температура в конце впуска:
|
|
,
К
К
Коэффициент наполнения:
|
|
3.1.3 Процесс сжатия
Показатель политропы сжатия принимаем
в пределах
.
Примечание: Здесь и далее следует принимать средние значения из рекомендуемых пределов параметра (которым задаются) и с учётом получаемых результатов.
Давление в конце сжатия:
|
|
,
МПа
МПа
Температура в конце сжатия:
|
|
,
К
К