4. Тепловой расчёт двигателя

Выбор топлива

В соответствии с заданием типом двигателя принимаем дизельное топливо (для работы в летних условиях - марки Л, для работы в зимних условиях - марки З). В соответствии с ГОСТ 305-82 цетановое число не менее 45.

Средний элементарный состав и молекулярная масса топлива:

С = 0,870;Н = 0,126;О=0,004;

Низшая теплота сгорания топлива (1/стр.55):

Н_u = 33,91С + 125,60Н - 10,89(О - S) - 2,51(9Н + W)=33,9·0,870 + 125,6·0,126 - 10,89·0,004 - 2,51·9·0,126 = 42,44 МДж/кг =42440 кДж/кг.

Параметры рабочего тела

Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания одного килограмма топлива (1/стр.48):

В соответствии с заданием принимаем α=1,6 , где α - коэффициент избытка воздуха. Количество свежего заряда (1/стр.50):

При полном сгорании топлива продукты сгорания состоят из углекислого газа СО₂, водяного пара Н₂О, избыточного кислорода О₂ и азота N₂.

Количество отдельных компонентов продуктов сгорания (1/стр.51):

Углекислого газа

водяного пара

избыточного кислорода

Азота

Общее количество продуктов сгорания жидкого топлива(1/стр.52):

5. Параметры окружающей среды и остаточные газы

Атмосферные условия:

Давление окружающей среды при наддуве:

Pk= 0,17 МПа

Температура окружающей среды при наддуве:

где n_k- показатель политропы сжатия (для центробежного нагнетателя с охлаждаемым корпусом принят n_k = 1,65.

Температура остаточных газов.

Высокое значение ε = 15,3 снижает температуру и давление остаточных газов, а повышенная частота вращения коленчатого вала и наддув повышаюттемпературу остаточных газов Т_r и давление остаточных газов р_r, поэтому можно принять (1/стр.66):

6. Процесс впуска

Температура подогрева свежего заряда:

Принимаем температуру подогрева свежего заряда

Плотность заряда на впуске (1/стр.68):

где R_В = 287 Дж/кг град - удельная газовая постоянная для воздуха.

Потери давления на впуске (1/стр.68):

В соответствии со скоростным режимом работы двигателя и с учетом небольших гидравлических сопротивлений во впускной системепринимаем

Где β– коэффициент затухания скорости движения заряда в рассматриваемом сечении цилиндра; –коэффициент сопротивления впускной системы, отнесенный к наиболее узкому сечению; – средняя скорость движения заряда в наименьшем сечении впускной системы.

Тогда потери на впуске двигателя с впрыском топлива , рассчитывается по формуле:

Давление в конце впуска (1/стр.67):

7. Коэффициент остаточных газов

(1/стр.69)

Температура в конце впуска (1/стр.69):

Коэффициентнаполнения (1/стр.70):

8. Процесс сжатия

При работе дизеля на средних режимах можно с достаточной точностью принять показатель политропы сжатия равным показателю адиабаты, который определяется по номограмме:

При ε=15,3 и Т_а=384.7 К принимаем k₁=1,3623, n₁=1,363

Давление в конце сжатия (1/стр.73):

Температура в конце сжатия (1/стр.72):

Средняя мольная теплоемкость в конце сжатия таблица 3.7 (1/стр.59):

а) воздуха

Где

б) остаточных газов (находим методом интерполяции по табл. 3.9 (1/ стр.60))

в) рабочей смеси (1/стр.74):

9. Процесс сгорания

Коэффициент молекулярного изменения свежей смеси (1/стр.53):

Коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси (1/стр.54):

Теплота сгорания рабочей смеси (1/стр.57):

Средняя мольная теплоемкость продуктов сгорания (1/стр.59):

Величина коэффициента использования теплоты для дизелей с неразделенными камерами сгорания и хорошо организованным смесеобразованием лежит в пределах (1/стр.76). При наддуве в связи с повышением теплонапряжённости двигателя и созданием более благоприятных условий для протекания процессов сгорания принимается .

Степень повышения давления в дизеле: с целью снижения газовых нагрузок на детали кривошипно-шатунного механизма принимаем для дизеля с наддувом λ=1.5.