2 Тепловой расчет рабочего цикла

2.1 Рабочее тело и его свойства

2.1.1 Топливо

Топливом для рассчитываемого двигателя служит бензин по ГОСТ 2084-77 марки Л - для лета и З – для зимы с цетановым числом 45…50. Элементный состав топлива:

С=0,855,

Н=0,145,

О=0.

Низшая теплота сгорания H_u в кДж/кг:

H_u = [33,91·C+125,6·H-10,89· (O-S)-2,51· (9·H+W)] ·10³,

H_u = [33,91·0,855+125,6·0,145-0-2,51· (9·0,145+0)] ·10³ = 43929.

2.1.2 Горючая смесь

Теоретически необходимое количество топлива l₀ в кг возд/кг топл:

l₀ = · ( · C + 8 · H – O),

l₀ = · ( + 8 · 0,145) = 14,95

или L₀ кмоль возд/кг топл:

L₀ = · ( ),

L₀ = · ( ) = 0,519.

Коэффициент избытка воздуха α = 0,9.

Действительное количество воздуха L в кмоль возд/кг топл:

L = α · L₀,

L = 0,9 · 0,519 = 0,467.

Молекулярная масса топлива m_T = 115 кг/кмоль.

Количество горючей смеси M₁ в кмоль гор.см/кг топл:

M₁ = L + ,

M₁ = 0,467 + = 0,476.

2.1.3 Продукты сгорания

Продукты сгорания состоят из углекислого газа CO₂, водяного пара H₂O, избыточного кислорода О₂ и азота N₂.

Количество отдельных составляющих продуктов сгорания в кмоль пр.сг/кг топл:

,

;

= ,

;

= 0.0145,

= 0, 792 · α · L₀,

= 0,3699.

Общее количество продуктов сгорания жидкого топлива ΔM в кмоль пр.сг/кг топл:

M₂ = + + + ,

M₂ = 0.0567+0.0656+0.0145+0.3699 = 0.514.

Изменение количества молей рабочего тела при сгорании ΔM в кмоль пр.сг/кг топл:

ΔM = M₂ - M₁,

ΔM =0.514-0.476= 0,038.

Химический коэффициент молекулярного изменения горючей смеси:

µ₀ = ,

µ₀ = = 1,079.

2.2 Процесс впуска

2.2.1 Давление и температура окружающей среды

Атмосферные условия: p₀ = 0,1 МПа;

Т₀ = 293 К;

p_k = 0,17 МПа;

K,

где - показатель политропы сжатия в компрессоре, принимается = 1,7.

2.2.2 Давление и температура остаточных газов

Давление остаточных газов р_r в МПа принимаем равным:

р_r = (0,75…0,98) · р_k,

р_r = 0,8 · 0,17 = 0,136.

Температура Т_r остаточных газов принимаем Т_r = 750 К.

2.2.3 Степень подогрева заряда

ΔТ = 10 К.

2.2.4 Давление в конце впуска

Величина давления в конце впуска р_а в МПа определяется по формуле

р_а = р_к - ∆р_{а .}

Потери давления во впускном трубопроводе Δр в МПа:

Δр_а = 0,5 · β· ρ_k · ω_вп² · 10^-6,

Δр_а = 0,5 · 3· 1,308 · 60² · 10^-6 =0,00706

где β – коэффициент затухания скорости заряда в цилиндре, принимаем за β =3;

ω_вп – средняя скорость движения заряда при максимальном открытие клапана, принимаем за ω_вп =100 м/с;

ρ_k – плотность заряда на впуске, кг/м³

Плотность заряда на впуске ρ_k в кг/м³:

ρ_k = ,

ρ_k = = 1,308 .

2.2.5 Коэффициент и количество остаточных газов

Коэффициент остаточных газов γ_r:

γ_r = ,

γ_r = = 0,0497.

Количество остаточных газов M_r в кмоль остат.газов/кг топл:

M_r = γ_r · M₁,

M_r = 0,0497 · 0.476 = 0,0236.

2.2.6 Температура в конце впуска

Температура в конце впуска Т_а в градусах Кельвина (К):

Т_а = ,

Т_а = = 335,3.