2 Тепловий розрахунок робочого циклу

2.1 Вихідні дані:

Хімічний склад палива С = 0,850 Н := 0.15

Частота обертання колінчастого валу двигуна: n=5600 об/хв;

Номінальна потужність двигуна: N= 47 кВт;

Коефіцієнт надлишку повітря: =0,9;

Міра стиску: =8,5. Хід поршня S= 66 мм.

2.2 Визначення параметрів робочого тіла

Теоретично необхідна кількість повітря:

кмоль_пов/кг_палива.

кмоль_пов/кг_палива.

Визначаємо величину свіжого заряду що поступив у внутрішню порожнину циліндра двигуна.

Молярна маса парів палива: .

Коефіцієнт співвідношення водню і СО у вихлопних газах к := 0.5

кг/кмоль.

2.3 Кількість компонентів продуктів згорання

кг/кмоль

де k – співвідношення кількості вільного Н₂ і СО;

кг/кмоль;

кг/кмоль;

; кг/кмоль

; кг/кмоль

Кількість продуктів згорання:

,

кг/кмоль.

Перевірний розрахунок: кг/кмоль.

2.4 Параметри процесу випуску

При тепловому розрахунку двигуна задаються тиском і температурою навколишнього середовища:

тиск: Р₀= 0,1 МПа; температура: Т_о := 293 К;

В процесі роботи двигуна в його камері згоряння завжди залишається деяка кількість продуктів згоряння. Температура і тиск цих залишкових газів залежить від багатьох факторів. Аналітичне визначення їх досить складне.

Тому для попередніх розрахунків приймаємо:

Тиск залишкових газів в камері згорання – ; МПа;

Температура залишкових газів в камері згорання - Т_Г := 1000 К.

2.5 Параметри процесу впуску

Питома газова стала повітря: R=287 Дж/кг·K

2.5.1 Густина свіжого заряду на впуску:

кг/м³;

2.5.2 Втрати тиску на впуску:

МПа.

2.5.3 Тиск в кінці такту впуску:

МПа.

2.5.4 Коефіцієнт залишкових газів:

Попередній підігрів заряду робочої суміші - К;

;

.

2.5.5 Температура заряду в кінці процесу впуску, визначається як температура залишкових газів:

К;

Коефіцієнт наповнення:

.

2.6. Параметри процесу стиску

2.6.1 Тиск в кінці процесу стиску

,

де n₁ показник політропи:

,

де показник адіабати стиску:

.

Тиск в кінці процесу стиску :

МПа

2.6.2 Температура робочого тіла в кінці процесу стискання:

К;

2.7 Визначення теплоємності робочої суміші

2.7.1 Середня мольна теплоємність свіжого заряду в кінці стиску

кДж/(кмоль·К);

2.7.2 Середні мольні теплоємності окремих компонентів залишкових газів кінці стиску:

;

кДж/(кмоль·К);

;

кДж/(кмоль·К);

;

кДж/(кмоль·К);

Середня мольна теплоємність залишкових газів в кінці стиску:

;

кДж/(кмоль·К);

2.7.3 Середня мольна теплоємність робочої суміші :

кДж/(кмоль·К);

2.8 Параметри процесу згорання

Процес згоряння характеризується термодинамічними змінами параметрів робочого тіла, в результаті яких температура і тиск в циліндрі двигуна різко зростає і поршень двигуна виконує корисну роботу.

2.8.1 Коефіцієнт молекулярної зміни горючої суміші:

;

2.8.2 Дійсний коефіцієнт молекулярної зміни горючої суміші:

2.8.3 Втрати теплоти в результаті хімічної неповноти згорання горючої суміші:

оскільки ;

.

2.8.4 Нижча теплота згорання палива:

;

кДж/кг.

2.8.5 Кількість теплоти робочої суміші:

кДж/кг;

2.8.6 Середня мольна теплоємність продуктів згоряння:

;

;

;

;

;

де коефіцієнт використання теплоти ;

;

С;

К.

2.8.7 Тиск в кінці видимого згорання:

МПа.

2.8.8 Міра підвищення тиску :

.

2.8.9 Дійсний тиск в циліндрі двигуна :

МПа;

2.9 Параметри процесу розширення

Значення температури і тиску в кінці процесу розширення визначаємо, виходячи з політропного характеру процесу розширення.

Показник політропи розширення : ; ; .

2.9.1 Температура і тиск процесу розширення :

К;

МПа.

2.10 Параметри процесу випуску

2.10.1 Температура процесу випуску :

К.

2.10.2 Визначаємо для перевірки правильності вибору значення прийнятого раніше:

.

2.11 Індикаторні показники робочого циклу

2.11.1 Теоретичний середній індикаторний тиск:

МПа.

2.11.2 Середній індикаторний тиск:

,

де коефіцієнт повноти діаграми: ;

МПа;

2.11.2 Індикаторний ККД :

2.11.3 Індикаторна питома витрата палива :

кг/кВт·год.

2.12 Ефективні показники двигуна

2.12.1 Середня швидкість поршня:

м/с.

2.12.2 Середній тиск механічних втрат:

МПа.

2.12.3 Середній ефективний тиск :

МПа.

2.12.4 Механічний ККД :

2.12.5 Ефективний ККД :

.

2.12.6 Ефективна питома витрата палива :

кг/кВт·год;

2.13 Основні параметри циліндра і двигуна

2.13.1 Літраж двигуна :

,

де – тактність двигуна – 4

л.

2.13.2 Робочий об'єм одного циліндра :

,

де – кількість циліндрів,

л.

2.13.3 Діаметр циліндра :

мм.

Остаточно приймаємо: мм, мм.

Основні параметри і показники двигуна визначаємо по остаточно прийнятих даних.

2.13.4 Літраж двигуна

л.

2.13.5 Номінальна потужність двигуна :

кВт.

2.13.6 Номінальний крутний момент :

Н·м;

2.13.7 Годинна витрата палива :

кг/год;

2.13.8 Літрова потужність двигуна :

кВт.