Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭКОНОМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Институт туризма и сервиса

Факультет сервиса

Кафедра Технология обслуживания транспортных средств

ЗАДАНИЕ

на контрольную работу

Тема: Тепловой расчет двигателя

Студенту ________________ курса ______________________________

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

1. Тип двигателя ________________________________________________

2. Частота вращения коленчатого вала - n_е, ми_____________________

3. Давление окружающей среды - Р_о, МПа ___________________________

4. Температура окружающей среды - Т_о, К ___________________________

5. Степень сжатия - α ____________________________________________

6. Коэффициент избытка воздуха - ε ________________________________

7. Повышение температуры заряда на впуске - ΔТ _____________________

8. Коэффициент выделения тепла при сгорании топлива - ζ ____________

9. Степень повышения давления - λ ________________________________

10. Коэффициент скругления индикаторной диаграммы - υ _____________

11. Число цилиндров - τ ___________________________________________

12. Рабочий объем одного цилиндра - Vh, л ___________________________

13. Расположение цилиндров _______________________________________

14. Углеродный состав топлива:

углерод - С =

водород - Н₂ = %

кислород - О₂ = %

Содержание работы:

1. Расчет основных параметров рабочего процесса двигателя

2. Определение индикаторных и эффективных показателей работы двигателя

3. Определение основных геометрических параметров двигателя

Отчетность:

1. Отчет по результатам теплового расчета двигателя

Задание выдано________________ Срок сдачи___________________

Преподаватель ________________________________________________

Тепловой расчет двигателя

Для выполнения теплового расчета выбранного типа двигателя (карбюраторный, бензиновый с впрыском топлива, дизельный) по таблице № 1 принимаются значения следующих параметров:

- степень сжатия - ε;

• коэффициент избытка воздуха - α;

• давление и температура окружающей среды - Р₀, Т₀;

• повышение температуры заряда на впуске - ΔТ;

• коэффициент выделения тепла при сгорании топлива - ξ;

• степень повышения давления - λ ;

• коэффициент скругления индикаторной диаграммы - υ;

• элементный углеводородный состав топлива, содержащий в топливе: углерода - С, водорода - Н₂, %, кис­лорода - 0₂, %.

1. Расчет основных параметров рабочего процесса двигателя

1.1. Процесс впуска.

Процесс впуска характеризуется давлением в конце впуска - Р_а , температурой в конце впуска - Т_а , коэффициентом наполнения, значения которых определяются по формулам:

Р_а = Р_о - ΔР_а , МПа, (1)

где ΔР_а - потери давления на впуске, МПа, равные:

• для бензиновых двигателей всех типов ΔР_а= (0,05...0,2) ^. Р_о ;

• для дизелей ΔР_а=(0,03...0,18) ^.Р₀ .

Если двигатель снабжен наддувом воздуха:

Р_о = Р_к , Т_о = Т_к

При этом

- при низком наддуве Р_к = 1.5 ^. Р₀

- при среднем наддуве Р_к = (1.5…2.2) ^. Р₀

- при высоком наддуве Р_к = (2.2…2.5) ^. Р₀

Температура - Т_к определяется по формуле:

Т_к = Т_о ^. (Р_к/Р) ⁽ⁿ_k ^{– 1) / n}_k

где n_k =1.4…2.0 - показатель политропы сжатия воздуха в компрессоре (нагнетателе).

Температура в конце такта впуска определяется по формуле:

Т_а = , ^оК (2)

где Т_Г - температура газов в конце такта выпуска значение, которой определяется из соотношения:

- для бензиновых двигателей всех типов Т_Г = Т₀ / (0,12...0,32);

- для дизелей Т_Г = Т₀ / (0,32...0,48).

Т'_о = Т₀ + ΔТ - температура подогрева свежего заряда, К;

Р_Г = (1,05...1,25) ^. Р_о - давление остаточных газов в конце акта выпуска, МПа.

Коэффициент наполнения определяется по формуле:

(3)

1.2. Процесс сжатия.

Для определения значения давления - Р_с , МПа и температуры - Т_с ,^о К в конце такта сжатия используются зависи­мости:

(4)

(5)

где п₁ - показатель политропы сжатия в цилиндре, определяемый по фор­муле:

n₁ =1,4 – 100/n_e , (6)

здесь n_е - максимальные обороты коленчатого вала двигате­ля, принимаемые для расчета по справочным данным (таблица № 3), мин^-1.

1.3. Процесс сгорания.

Для расчета процесса сгорания определяется количество воздуха, необходимое для сгорания топлива. С целью опреде­ления теоретического количества воздуха в кг, необходимо­го для сгорания 1 кг топлива, используется зависимость:

(7)

где С, Н₂ и 0₂ - элементы углеводородного состава топлива, принимаемые таким образом, чтобы сумма всех трех значений составляла 100 %.

Это же количество воздуха в кмолях:

L_o = (8)

Действительное количество воздуха, поступившее в двига­тель для сгорания одного кг топлива, определяется по формуле:

μ₁ = α ^. L_o, кмоль. (9)

Коэффициент остаточных газов равен:

(10)

Число киломолей остаточных газов:

μ_г = γ ^. μ_{1 ,} кмоль (11)

Число киломолей газа, находящегося в цилиндре двигателя в конце сжатия:

μ_с = μ₁+ μ_г , кмоль (12)

Число киломолей продуктов сгорания:

- для двигателей, у которых α <1

μ₂ = μ₁+ Н₂ / 4 +О₂ / 32 +0,21^. L₀ ^. (1-α) (13)

- для двигателей, у которых α > 1

μ₂ = μ₁+ Н₂ / 4 +О₂ / 32 (14)

Общее число киломолей продуктов сгорания и остаточных газов:

μ _z = μ₂ + μ_Г (15)

Действительный коэффициент молекулярного изменения продуктов сгорания вычисляется по формуле:

(16)

Теплоемкость свежепоступившего за­ряда воздуха в цилиндр двигателя и участвующего в процессе сжатия равна:

= 20,76 + 1,7410^-3 Т_с , кДж/(кмольК) (17)

- для бензиновых двигателей, работающих при α < 1 используется уравнение:

Т_с((18,43+2,60α)+(15,5 + 13,8 α) 10^-4Т_z) Т_z

- для бензиновых двигателей с впрыском топлива и дизелей, работающих при α >1 используется уравнение:

(₊8,32λ) T_c+

_z

Температура - Тz в конце процесса сгорания для соответствующего типа двигателя определяется путем решения квадратичного уравнения, при решении которого выбирается только положительное значение температуры. АТz2 + ВТz - С = 0 Тz = (- В + где А,В,С - численные значения известных величин

Потери тепла в связи с неполнотой сгорания топлива

ΔН_и =119600 L₀(1- α ), кДж/кг (18)

Низшая теплота сгорания жидкого топлива:

Н_и = 339С+ 1040Н-109(О-S), кДж/кг (19)

Значение давления в конце процесса сгорания, равно:

- для карбюраторных двигателей

МПа (20)

- для двигателей с впрыском топлива

P_z=λP_c МПа (21)

Для двигателей с впрыском топлива λ - выбирается с уче­том типа смесеобразования и других параметров из таблицы № 1.

Степень повышения давления для карбюраторных двига­телей определяется по формуле:

(22)