4 Тепловий баланс двигуна
4.1 Загальна кількість теплоти, що вводиться в двигун з паливом
Загальна кількість теплоти, що вводиться в двигун з паливом визначається за формулою
Дж/с (4.1)
Питома кількість теплоти
(4.2)
4.2 Теплота, еквівалентна ефективній роботі за 1 с.
Теплота, еквівалентна ефективній роботі за 1с, Дж визначається за формулою
=103·
104,578 =104600 Дж/с
(4.3)
Питома кількість теплоти
(4.4)
4.3 Теплота, що передається охолоджуючому середовищу, Дж/с
=
=115300 Дж/с. (4.5)
Питома кількість теплоти
(4.6)
де С=0,45-0,53 [1,c.37], С=0,49;
і - число циліндрів;
D - діаметр циліндра, см;
m =0,6-0,7 показник степені, [1,c.37], m=0,66;
пе - частота обертання колінчастого вала двигуна.
4.4 Теплота, відведена з відпрацьованими газами, Дж/с
=
=
Дж/с.
(4.7)
Питома кількість теплоти
. (4.8)
4.5 Теплота, втрачена із-за хімічної неповноти згоряння палива
Дж/с.
(4.9)
Питома кількість теплоти
. (4.10)
4.6 Невраховані втрати теплоти
Qвт= Q0-( Qе+ Qох+ Qг+ QН)=
=365938,6-(104600+115300+109300+20660)= 16120 Дж/с. (4.11)
Питома кількість теплоти
(4.12)
Складові теплового балансу наведено у вигляді таблиці.
Таблиця 4.1 - Складові теплового балансу
Складові теплового балансу |
Q, Дж/с |
q, % |
Теплота, що еквівалентна ефективній роботі |
104600 |
28,578 |
Теплота, що передається охолоджуючому середовищу |
115300 |
31,5082 |
Теплота, що передається з відпрацьованими газами |
109300 |
29,864 |
Теплота, що втрачена із-за хімічної неповноти згорання палива |
20660 |
5,645 |
Невраховані втрати теплоти |
16120,21 |
4,41 |
Загальна кількість теплоти, що введена в двигун з паливом |
365938,6 |
100 |
5 ІНдикаторна діаграма двигуна
Індикаторна діаграма двигуна побудована для номінального режиму роботи аналітичним методом при Nе =104.4 кВт и nН = 6380 об/хв.
1-й такт (0 180) – впуск
р = ра = 0,08 МПа.
Sc – умовна висота камери згорання
(5.1)
Sa - умовна довжина циліндра
Sa= S + Sc = 66 + 7,5 = 73,5 мм (5.2)
S - відстань поршня від ВМТ.
;
(5.3)
= 0,25 – відношення радіуса кривошипа до довжини шатуна.
Лінія впуску (0 180)
Таблиця 5.1 – Координати лінії впуску
|
S, мм |
Sс + S , мм |
р, МПа |
р заокруглення |
0 |
0 |
7,5 |
0,08 |
р = 0,5*(ра+рr)=0,5*(0,08+0,12)=0,1 |
30 |
5,452 |
12,952 |
0,08 |
|
60 |
19,594 |
27,094 |
0,08 |
|
90 |
37,125 |
44,625 |
0,08 |
|
120 |
52,594 |
60,094 |
0,08 |
|
150 |
62,61 |
70,11 |
0,08 |
|
180 |
66 |
73,5 |
0,08 |
|
2-й такт (180 360) – стиск
Значення тиску такту стиску знаходимо по формулі
.
(5.4)
доз = 1,1; n1 = 1,376
Лінія стиску (180 360)
Таблиця 5.2 – Координати лінії стиску
|
S, мм |
Sс + S , мм |
р, МПа |
р заокруглене |
180 |
66 |
73,5 |
0,088 |
|
210 |
62,61 |
70,11 |
0,094 |
|
240 |
52,594 |
60,094 |
0,116 |
|
270 |
37,125 |
44,625 |
0,175 |
|
300 |
19,594 |
27,094 |
0,347 |
|
330 |
5,452 |
12,952 |
0,959 |
|
360 |
0 |
7,5 |
2,034 |
1,2*рс=1,2*2,049=2,459 |
3-й такт (360 540) – розширення
Тиск вкінці такту згорання рz = 7,284 МПа
Дійсний тиск вкінці такту згорання
рzд=0,85рz= 6,192МПа
Значення тиску в процесі розширення визначимо по формулі
;
(5.5)
n2 = 1,262
Лінія розширення (360 540)
Таблиця 5.3 - Координати лінії розширення
|
S, мм |
Sс + S , мм |
р, МПа |
р заокруглене |
360 |
0 |
7,5 |
6,192 |
|
390 |
5,452 |
12,952 |
3,124 |
|
420 |
20,594 |
27,094 |
1,24 |
|
450 |
38,125 |
45,625 |
0,664 |
|
480 |
54,594 |
60,094 |
0,457 |
|
510 |
64,61 |
70,11 |
0,377 |
|
540 |
66 |
73,5 |
0,355 |
0,5*(рb+рr) = 0,5*(0,407+0,12) =0,2635 |
4-й такт (540 720) – випуск
р = рr = 0,12 МПа
Лінія випуску (540 720)
Таблиця 5.4 - Координати лінії випуску
|
S, мм |
Sс + S , мм |
р, МПа |
р заокруглене |
540 |
66 |
73,5 |
0,12 |
|
570 |
62,61 |
70,11 |
0,12 |
|
600 |
52,594 |
60,094 |
0,12 |
|
630 |
37,125 |
44,625 |
0,12 |
|
660 |
19,594 |
27,094 |
0,12 |
|
690 |
5,452 |
12,952 |
0,12 |
|
720 |
0 |
7,5 |
0,12 |
р = 0,5*(ра+рr)=0,5*(0,08+0,12)=0,1 |
Визначимо координати характерних точок індикаторної діаграми
Таблиця 5.5 - Координати характерних точок
Назва |
Позначення |
Положення точки |
|
S |
Sc+S |
р, МПа |
Початок відкриття впускного клапана |
a' |
33 до ВМТ |
33 |
6,547 |
14,047 |
0,858 |
Закриття впускного клапана |
a" |
79 після НМТ |
101 |
43,272 |
50,772 |
0,146 |
Початок відкриття випускного клапана |
b' |
47 до НМТ |
133 |
57,712 |
65,212 |
0,12 |
Закриття випускного клапана |
b" |
17 після ВМТ |
17 |
1,795 |
9,295 |
0,12 |
Кут випередження запалювання |
c' |
4 після ВМТ |
4 |
0,1 |
7,6 |
3,663 |
Кінець затримки загоряння |
f |
14 до ВМТ |
14 |
1,222 |
8,722 |
3,13 |
Рисунок 5.1-Індикаторна діаграма.