- •3. МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОЙ РАБОТЫ
- •4.1. Параметры рабочего тела
- •4.1.2. Расчёт теоретически необходимого количества воздуха
- •4.1.3. Расчёт количества горючей смеси
- •4.1.4. Расчёт количества продуктов сгорания
- •4.2. Параметры процесса впуска
- •4.2.2. Потери давления на впуске
- •4.2.3. Давление в конце впуска
- •4.2.4. Коэффициент остаточных газов γr
- •4.3. Параметры процесса сжатия
- •4.3.1. Изменение давления в процессе сжатия
- •4.3.2. Термодинамические параметры конца процесса сжатия Рс и Тс
- •4.4. Параметры процесса сгорания
- •4.5. Параметры процессов расширения и выпуска
- •4.6. Индикаторные параметры рабочего цикла
- •4.8. Основные размеры цилиндра и двигателя
- •4.9. Тепловой баланс двигателя
- •5.1. Построение индикаторной диаграммы
- •5.2. Внешняя скоростная характеристика
- •8. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «РАБОЧИЕ ПРОЦЕССЫ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ»
- •КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
- •Библиографический список
- •Приложение 2
- •Приложение 3
- •Приложение 4
- •Приложение 5
- •Приложение 6
4.1.3. Расчёт количества горючей смеси
Действительное количество воздуха L, необходимого для работы двигателя на номинальном режиме, рассчитывается с учетом ко-
эффициента избытка воздуха . |
|
И |
0 |
|
|
Коэффициент избытка воздуха |
– это отношение действи- |
тельного количества воздуха l или L, участвующего в сгорании 1 кг топлива, к теоретически необходимому количеству воздуха l0 или L0:
|
α = |
l |
= |
L |
. |
(5) |
|
|
|
||||
|
|
l0 |
|
Д |
|
|
|
|
|
L0 |
|
||
Исходя из этого, действительный расход воздуха для номиналь- |
||||||
ного режима работы двигателя равен, кмоль возд./кг топл.: |
|
|||||
|
А |
|
||||
|
L = L . |
(6) |
||||
Стехиометрическому составу горючей смеси соответствует зна- |
||||||
избытка |
|
|
|
|
||
чение коэффициента |
воздуха = 1, и такая смесь называется |
|||||
стехиометрической.
В зависимости от режима ра оты двигателя соотношение воздуха и топлива может изменяться. Соответственно при увеличении доли топлива смесь становится «о огащённой», при уменьшении – «обеднённой». При значительном недостатке воздуха процесс сгорания протекает медленно, температура процесса невысока, образуются продукты неполного сгорания топлива, заметно снижается количество выделяемой тепловой энергии. При значительном избытке воздуха большое кол чество тепла расходуется на нагрев азота и избыточного к слорода. При этом снижаются скорость и температура сгоран я, наблюдается перерасход топлива.
Для различных двигателей при номинальной мощности прини-
маются разные |
коэффициента избытка воздуха [2]. |
|
значения |
|
|
При работе двигателя на номинальном режиме принимаем: |
||
− |
бензиновый карбюраторный двигатель = 0,85…0,96; |
|
− |
бензиновый инжекторный двигатель = 0,96…0,98; |
|
− |
дизель без наддува = 1,3…1,7; |
|
− |
дизель с наддувом = 1,5…2,0. |
|
С |
|
|
13
Количество горючей смеси М1 рассчитывается по формуле,
кмоль: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
M = α L + |
1 |
, |
|
(7) |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
0 |
|
|
mT |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
И |
|||
где – коэффициент избытка воздуха; mТ – молекулярная масса па- |
|||||||||||||||||||||||
ров топлива, принимается: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
− для бензинов mТ = 110…120 кг/кмоль; |
|
|
|||||||||||||||||||||
− дизельных топлив mТ = 180…200 кг/кмоль. |
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Д |
|
||
Величиной 1/mТ при расчёте дизеля пренебрегают как относи- |
|||||||||||||||||||||||
тельно малой по отношению к объёму воздуха. Поэтому для дизелей |
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
M1 |
= α L0 |
кмоль. |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
АC |
|
|
||||||||||||
|
|
|
4.1.4. Расчёт количества продуктов сгорания |
|
|||||||||||||||||||
Количество отдельных |
компонентов продуктов сгорания рас- |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
б2 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
считывается с учётом полноты сгорания топлива: |
|
|
|||||||||||||||||||||
при полном сгорании топлива 1: |
|
|
|||||||||||||||||||||
− |
водяного пара |
М |
|
|
|
|
= |
H |
|
кмоль H2O/кг топл.; |
(8) |
||||||||||||
и |
|
|
H |
2 |
0 |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
− |
углек |
слого газа MCO |
2 |
= |
|
|
кмоль СO2/кг топл.; |
(9) |
|||||||||||||||
12 |
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
MN |
= 0,79 α L0 кмоль N2/кг топл.; |
|
|
||||||||||||||||||||
− |
азота |
|
(10) |
||||||||||||||||||||
− |
к слорода |
MO |
2 |
= 0,21 (α −1) L0 кмоль O2/кг топл.; |
(11) |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
при неполном сгорании топлива < 1: |
|
|
|||||||||||||||||||||
− |
углекислого газа |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
M |
|
= |
C |
− 2 |
1− α |
0,21 L |
кмоль СO2/кг топл.; |
(12) |
||||||||||||||
|
CO2 |
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
12 |
|
|
1+ K |
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
14
− |
оксида углерода |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
M |
|
= 2 |
|
1− α |
0,21 L |
кмоль СO/кг топл.; |
|
|
|
(13) |
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
CO |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
1+ K |
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
И |
||||||||||
− |
водяного пара |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
M |
|
|
|
= |
H |
− 2 K |
1− α |
0,21 L кмоль Н2O/кг топл.; |
(14) |
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
H 2 O |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
1+ K |
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
− |
водорода |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
M |
|
= 2 K |
1− α |
0,21 L кмоль Н2/кг топл.; |
(15) |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
H 2 |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1+ K |
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
А |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
− |
азота |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
MN 2 |
= 0,79 α L0 кмоль N2/кг топл., |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(16) |
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
б |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
где К – коэффициент, зависящий от отношенияДM и M , принимает- |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Н 2 |
|
|
CO |
|
|
ся в пределах 0,44…0,47. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
ри |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
При |
H |
= |
0,145 |
; K = 0,461. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
C |
|
|
0,855 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Общее кол чество продуктов сгорания, кмоль пр. сг./кг топл.: |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
при полном сгоран |
|
топлива > 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
C |
|
|
|
|
H |
|
|
|
|
|
|
||||||||
M2 = MCO2 |
|
|
+ MH 2O + MN 2 + MO2 |
= |
12 |
|
+ |
2 |
+ (α − 0,21) L0 , |
(17) |
|||||||||||||||||||||||||||||||
п стехиометрическом сгорании топлива = 1 |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
M |
|
= M |
|
|
|
|
+ M |
|
+ M |
|
= |
C |
+ |
|
H |
|
+ 0,79 L , |
(18) |
||||||||||||||||||||
|
|
|
2 |
CO2 |
H 2O |
N 2 |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
0 |
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
при неполном сгорании топлива < 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
M |
|
= M |
|
|
|
+ M |
|
|
+ M |
|
+ M |
|
+ M |
|
|
|
|
|
|
= |
C |
+ |
H |
+ 0,79 α L .(19) |
|||||||||||||||||
2 |
CO2 |
CO |
H 2O |
H 2 |
N 2 |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12 |
|
2 |
|
0 |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
15