
- •В.М. Федоров
- •Тепловой и динамический расчет
- •Двигателей внутреннего сгорания
- •Введение
- •1.Общие сведения
- •1.1. Мощность и частота вращения коленчатого вала
- •1.2.Число и расположение цилиндров
- •1.3.Размеры цилиндра и скорость поршня
- •Средняя скорость поршня современных двигателей
- •1.4.Степень сжатия
- •Степень сжатия бензиновых двигателей
- •1.5.Выбор типа камеры сгорания
- •2. Тепловой расчет двигателя
- •2.1.Выбор и определение физических констант
- •Состав газообразных топлив
- •2.2.Выбор и обоснование исходных величин для теплового расчета температура и давление окружающей среды
- •Фазы газораспределения
- •Коэффициент избытка воздуха
- •2.3.Последовательность тепового расчета Количество свежего заряда
- •Количество продуктов сгорания
- •Параметры продуктов сгорания в цилиндре двигателя в конце выпуска
- •Повышение температуры заряда в процессе впуска t
- •Параметры процесса впуска
- •Показатель политропы сжатия
- •Параметры конца процесса сжатия
- •Параметры процесса сгорания
- •Показатель политропы расширения
- •Параметры конца расширения
- •Индикаторные параметры рабочего цикла
- •Эффективные показатели, характеризующие работу двигателя в целом
- •Основные размеры цилиндра двигателя
- •Построение индикаторной диаграммы
- •Тепловой баланс двигателя
- •3. Примеры теплового расчета двигателей
- •3.1.Тепловой расчет карбюраторного двигателя
- •Тепловой расчет
- •Тепловой баланс
- •3.2.Тепловой расчет дизеля
- •Тепловой расчет
- •Тепловой баланс
- •4. Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма двигателя
- •4.1. Индикаторная диаграмма
- •4.2. Диаграмма сил давления газов рг, развернутая по углу поворота коленчатого вала
- •4.3. Диаграмма удельных сил инерции pj возвратно-поступательно движущихся масс кривошипного механизма
- •4.4. Диаграмма суммарной силы рг действующей на поршень.
- •4.5. Диаграммы сил n, k и t
- •4.6. Полярная диаграмма силы rшш, действующей на шатунную шейку коленчатого вала
- •4.7. Диаграмма износа шатунной шейки
- •4.8. Полярная диаграмма сил rкш, действующих на коренные шейки коленчатого вала
- •4.9. Диаграмма суммарного индикаторного крутящего момента mкр от всех цилиндров двигателя
- •4.10.Равномерность крутящего момента и равномерность хода двигателя
- •4.11.Расчет маховика
- •Литература
- •Содержание
- •Тепловой и динамический расчет
- •Двигателей внутреннего сгорания
- •426069 Г. Ижевск, ул. Студенческая,11
Тепловой баланс двигателя
Общее количество теплоты, введенное в двигатель с топливом:
Q0 = Hu Gт/3,6;
где Gт – часовой расход топлива двигателем.
Теплота, эквивалентная эффективной работе за 1 секунду:
Qe = 1000 Ne
Теплота, передаваемая охлаждающей среде:
Qв = c i D1+2m nm (Hu - Hu)/( Hu),
где с =0,45...0,53 – коэффициент пропорциональности для четырехтактных двигателей; i – число цилиндров; D – диаметр цилиндра, см; n – частота вращения коленчатого вала двигателя, мин-1; m = 0,6...0,7 – показатель степени для четырехтактных двигателей.
Теплота, унесенная с отработавшими газами:
Qr = (Gт/3,6) {M2[(mc”v)trt0 +8,315]tr-M1[(mcv)20t0 + 8,315]t0},
где (mc”v)trt0 – теплоемкость остаточных газов, определяемая по таблице 1 и 2 приложения методом интерполяции; (mcv)20t0 – теплоемкость свежего заряда, определенная по таблице ... приложения методом интерполяции.
Теплота, потерянная из-за химической неполноты сгорания топлива:
Qнс = Hu Gт/3,6
Неучтенные потери теплоты:
Qост = Q0 - (Qe + Qв + Qr + Qнс).
После подсчета на всех режимах полученные данные сводят в таблицу.
Составляющие теплового баланса |
Частота вращения двигателя, мин-1 |
|||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
nmin |
nMemax |
nN |
nmax |
|||||
Q, Дж/с |
q,% |
Q, Дж/с |
q,% |
Q, Дж/с |
q,% |
Q, Дж/с |
q,% |
|
Теплота, эквивалентная эффективной работе |
|
|
|
|
|
|
|
|
Теплота, передаваемая охлаждающей среде |
|
|
|
|
|
|
|
|
Теплота , унесенная с отработавшими газами |
|
|
|
|
|
|
|
|
Теплота, потерянная из-за химической неполноты сгорания |
|
|
|
|
|
|
|
|
Неучтенные потери теплоты |
|
|
|
|
|
|
|
|
Общее количество теплоты, введенное в двигатель с топливом |
|
|
|
|
|
|
|
|
По результатам расчетов строится график, пример которого представлен на рис. 7.
Рис. 7. Зависимость составляющих теплового баланса карбюраторного двигателя от частоты вращения.