8. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «РАБОЧИЕ ПРОЦЕССЫ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ»

теплоты, выделяемое при полном сгорании топлива без учета теплоты

конденсации водяных паров.

И

Для жидких топлив он выражается в единицах массы:

Д

C + H + O = 1

кг,

где C, H,O – массовые доли углерода, водорода и кислорода в 1 кг

топлива.

0,870 + 0,126 + 0,004 = 1 кг .

б

Для сгорания топлива необходим кислород. Кислород в нашем

случае берется из воздуха и в незначительном количестве из топлива.

Теоретически нео ходимое количество воздуха L0 , кмоль, или l0 , кг,

для полного сгорания 1 кг топлива вычисляется по формулам

ива

L =

1

C

+

H

O

−

;

0

А0,208 12 4 32

1

8

l0

=

C + 8

H − O ,

0,23

3

где L0 – теорет чески необходимое количество воздуха в кмоль для

сгорания 1 кг топл

, кмоль возд./кг топл.;

l0

– теоретически необ-

ходимое количество

воздуха в

кг

для

сгорания 1 кг топлива, кг

возд./кг топл.; 0,208 – объемное содержание кислорода в 1 кмоль

воздуха; 0,23 – массовое содержание кислорода в 1 кг воздуха.

СL =

1

0,870

+

0,126

−

0,004

= 0,500 кмоль возд./кг топл;

0

0,208

12

4

32

при полном сгорании топлива

1 рассчитывается по формуле:

M2 = MCO

+ MH

O + MN

2

+ MO

2

;

2

2

И

M2 = 0,0725 + 0,063 + 0,6732 + 0,0728 = 0,8815 кмоль пр. сг./кг топл.

При сгорании жидкого топлива объем продуктов сгорания все-

гда больше объема горючей смеси,

хотя масса продуктов сгорания

Д

остается равной сумме масс воздуха и топлива до сгорания.

Относительное изменение объема при сгорании горючей смеси

характеризуется коэффициентом молекулярного

изменения свежей

смеси 0 , который представляет собой отношение количества про-

дуктов сгорания к количеству горючей смеси до сгорания:

А

= M

=

M2

;

0

0

M1

б

= M

=

0,8815

= 1,037 .

0

0

0,85

ли

Практическая работа № 2

С

ПАРАМЕТРЫ ПРОЦЕССА ВПУСКА

Цели задачи практической работы

=

P 106

k

,

k

RB Tk

где

k

– плотность рабочего тела (заряда) на впуске, кг/м3; P – дав-

k

ление заряда на впуске, МПа; Tk

– температура заряда на впуске, К;

RB – удельная газовая постоянная воздуха, RB =287 Дж/(кг·град).

У двигателей с наддувом без интеркуллера (охладителя воздуха)

температура Tk , К, зависит от давления наддува и вычисляется по

формуле:

nk −1

nk

T = T

Pk

,

k

0

P0

щей среды, МПа; n

k

- показатель политропы сжатия воздуха в нагне-

И

тателе с охлаждаемым корпусом, nk =1,65.

Давление наддувочного воздуха Pk

принимают в зависимости от

степени наддува, при среднем наддуве Pk

=(1,5…2,2)· P0 .

Д

1,65−1

0,15

1,65

Tk

= 293

= 344 К;

0,1

А

0,15

106

k

=

= 1,52 кг/м3.

287

344

б

В результате нал чия газодинамического сопротивления во

впускной с стеме

затухания скорости движения заряда в цилиндре

про сходят потери давлен я на впуске. Их определяют из уравнения

Бернул

:

ли

P = ( 2 +

)

вп2

10−6 ,

вп

k

a

2

где Pa

– потери давления на впуске, МПа;

– коэффициент затуха-

С

чении впускной системы, м/с.

В современных автомобильных двигателях на номинальном ре-

жиме ( 2 +

вп

)=2,5…4.

И

Скорость свежего заряда вп , м/с, в проходном сечении клапана

определяют по формуле

= 0,05433 S

n

Fп

,

вп

п

Д

N

fкл

где S

п

– ход поршня, м;

F – площадь поршня, м2; f

кл

– проходное

п

сечение впускного клапана, м2.

Отношение площади поршня к проходному сечению впускного

клапана принимают:

Fn /fкл = 6…9 – для дизельных двигателей;

Fn /fкл = 4…6 – для бензиновых двигателей.

б

вп

= 0,05433 0,125 2300 6,0 = 93,7 м/с;

P

= 2,7

93,72

1,52 10−6 = 0,018 МПа.

Коэффициент

r

а

2

Давлен е в конце впускаАP , МПа, определяет количество рабо-

a

чего тела, поступающего в цилиндр, находится по формуле

С

Pа

= Pk − Pa

;

r =

Tk + T

Pr

,

Tr

Pa − Pr

где T – температура подогрева свежего заряда, К;

Tr – температура

остаточных газов, К;

Pr – давление остаточных газов, МПа.

Mr = r M1

И

Для дизельных

двигателей

с

наддувом

T

= -5…+10 °C,

r

Д

Tr =600…900 К.

ве статистических данных:

А

Pr = (0,75...1,0) Pk ;

Pr = 0,75 0,15 = 0,11 МПа ;

=

344 +10

0,11

= 0,030

;

0,132

− 0,11

700

14,8

точки

= 0,030 0,85 = 0,0255 .

Mr

Температура в конце впуска Ta .

Ta , К, определяется на основании баланса теплоты по линии

С

впуска на

нд каторной д аграмме, при движении поршня от верхней

мертвой

(бВМТ) н жней мертвой точке (НМТ), и после преоб-

разован й

допущен й рассчитывается по формуле

T =

Tk + T + r Tr

;

a

1 + r

T =

344 +10 + 0,030 700

= 364 К.

a

1

+ 0,030

чем объеме цилиндра при той же температуре и давлении, при кото-

рой поступил свежий заряд:

И

=

Gд

=

Vд

=

Mд

,

V

G0

V0

M0

где Gд , Vд , Mд – действительное количество свежего заряда, посту-

пившего в цилиндр в процессе впуска, кг, м3, моль; G

, V ,

M

0

– тео-

0

0

V

=

Tk

1

1

( Pa − Pr ) ;

Tk + T

−1 Pk

б

=

344

1

1

(14,8 0,132 − 0,11) = 0,87 .

V

344 +10

14,8 −1

0,15

ли

ПрактическаяАработа № 3

С

ПАРАМЕТРЫ ПРОЦЕССА СЖАТИЯ

Цели

задачи практической работы

Це

практической работы: формирование и закрепление зна-

ний по разделу «Параметры процесса сжатия».

Задача – ознакомиться с методикой определения параметров

свежего заряда в конце процесса сжатия.

Термодинамические параметры конца процесса сжатия Pc и Tc .

Pc

и Tc

зависят от параметров начала сжатия Pa и Ta показателя

P = P n1 ;

c

a

P

= 0,132 14,81,37

= 5,30 МПа .

с

Температура Tc , К, конца сжатия рассчитывается по формуле

T = T n1 −1;

c

V t0кДж

a

T

= 364 14,81,37−1 = 987 К .

c

Теплоемкость свежего заряда для двигателей,

работающих на

А

жидком топливе, принимают равной теплоемкости воздуха без учета

влияния паров топлива. Теплоемкость продуктов сгоранияИопределя-

ют как теплоемкость смеси газов. Теплоемкость рабочей смеси явля-

ется теплоемкостью свежей смеси и остаточных газов.

V t

мобильная

Средняя

теплоемкость при постоянном объеме в

конце сжатия для свежей смеси (mc )tc ,

/кмоль·град, определяет-

ся по формуле

и

)tc = 20,6 + 2,638 10−3

t

(mc

c

,

V t

0

где tc = Tc − 273 = 987 − 273 = 714 °C.

tc

= 20,6 + 2,638 10

−3

714

= 22,484

кДж/кмоль·град .

(mc )

0

Для остаточных газов средняя мобильная теплоемкость (mc"

)tc ,

V

t

0

кДж/(кмоль·град), находится по формуле

С

(mc''

)tc

=

1

[M

(mc''

)tc + M

CO2

H2O

V

t0

M2

VCO2

t

0

(mc"

2O

)tc

+ M

N 2

(mc"

)tc + M

O2

(mc"

)tc ],

VH

t

0

VN 2

t

VO2 t

0

0

(mc"

)tc

=

1

[0,0725 38,710 + 0,063 28,780 +

V

t

0

0,8815

+ 0,6732 22,183 + 0,0728 23,816] =

= 24,149кДж /(кмоль град)

Для рабочей смеси (свежая смесь + остаточные газы) средняя

мобильная теплоемкость

(mc '

)tc

, кДж/кмоль·град,

определяется по

V

t

0

формуле

(mc'

)tc =

(mc"

)tc

1

(mc

)tc

+

,

r

V

t

1 + r

V

t

V

t

0

0

0

t

1

И

(mc '

)c

=

22,484 + 0,030 24,149 = 22,533 к

ж/кмоль·град .

V

t

0

1

+ 0,030

Практическая работаД№ 4

ПАРАМЕТРЫ ПРОЦЕССА СГОР НИЯ

Цели

задачи практической работы

А

ния

M2

(кмоль пр.

сг./кг топл.), отличающееся на величину

M

(кмоль см./кг топл.).

Относительное изменение объема при сгорании характеризуется

коэффициентом молекулярного изменения горючей смеси.

Действительный коэффициент молекулярного изменения рабо-

И

чей смеси есть отношение общего количества молей газов после сго-

рания к числу молей до сгорания, рассчитывается по формуле:

=

0 + r ;

1 + r

Д

=

1,037 + 0,030

=

1,036 .

1 + 0,030

Теплота сгорания рабочей смеси

H раб.см. , к

ж/кмоль раб.

см.,

для дизельных двигателей 1 определяется по формуле

раб

Hи

;

H

.см

=

M1

(1

+ r )

H

=

42500

= 48544 кДж/кмоль раб. см.

раб.см.

+ MO

при

(mc"VO

)tz ],

0,85 (1

+ 0,030)

А

сгорания

" t z

,

Средняя мольная теплоемкость

продуктов

(mcV )t

0

кДж/кмоль·град,

полном сгорании топлива 1 рассчитывается

С

по формуле

(mc"

)tz