2.3 Розрахунок процесу стиску

Температуру наприкінці процесу стиску Т_с, К і t_с, °C, обчислюють за виразами:

,

де п₁ – показник політропи процесу стиску. Рекомендовані значення n₁:

- бензинові двигуни n₁ = 1,34...1,38;

- дизелі (n_N =1800…3000 хв^-1) n₁ = 1,34...1,37;

- дизелі (n_N =3000…4500 хв^-1) n₁ = 1,36...1,39;

- газові n₁ = 1,36...1,38.

Тиск наприкінці процесу стиску р_с, МПа, визначають за виразом:

Орієнтовні значення параметрів зазначені у таблиці 2.3.

Обчислюють середню мольну теплоємність свіжої суміші , кДж/(кмольК), як теплоємність повітря при постійному об'ємі:

.

Об'ємні частки компонентів у продуктах згоряння r_i:

Результати заносимо у третій рядок таблиці 2.1. У останній стовпчик заносимо суму значень попередніх стовпчиків, яка має дорівнювати одиниці.

Визначаємо середні мольні теплоємності компонентів залишкових газів , кДж/(кмольК):

= 20,930 + 0,004641· t_с;

= 20,398 + 0,002500· t_с;

= 20,684 + 0,000206· t_с;

= 20,597 + 0,002670· t_с;

= 27,941 + 0,019· t_с;

= 24,953 + 0,005359· t_с.

Результати заносимо у четвертий рядок таблиці 2.1.

Перемноженням відповідних кліточок другого і четвертого рядків заповнюємо п’ятий рядок таблиці 2.1. У останній стовпчик заносимо суму значень попередніх стовпчиків, яка дорівнює .

Середню мольну теплоємність залишкових газів при постійному об'ємі , кДж/(кмольК), обчислюють за формулою:

Визначають середню мольну теплоємність робочої суміші , кДж/(кмольК):

Таблиця 2.3 – Параметри суміші наприкінці стиску

Тип двигуна	Тиск наприкінці стиску	Температура наприкінці стиску
Бензинові без наддуву	рс = 1,0...2,6 МПа	Тс = 600...850 К
Газові	рс = 1,2...2,0 МПа	Тс = 650...750 К
Дизельні, газодизельні без наддуву при nN =1800…3000 хв-1 при nN =3000…4500 хв-1	рс = 3,5...5,0 МПа рс = 4,0...6,5 МПа	Тc = 800...950 К Тc = 850...1100 К
З наддувом	рс ≤ 9,0 МПа	Тc ≤ 1150 К

2.4 Розрахунок процесу згоряння

Приймають чисельні значення частки використання найнижчої теплоти згоряння палива _z, що лежить у межах:

• _z = 0,82...0,96 для бензинових з електронним впорскуванням;

• _z = 0,65...0,88 для дизелів;

• _z = 0,8...0,85 для газових двигунів;

• _z = 0,75...0,8 для газодизелів.

Температуру газів t_z, ºC, наприкінці процесу згоряння визначають з наступних рівнянь згоряння:

а) для двигунів з підведенням теплоти при V = const (бензинові і газові):

б) для двигунів зі змішаним підведенням теплоти (дизелі і газодизелі):

де  – ступінь підвищення тиску,  = p_z / p_c. Для розрахунку температури згоряння t_z дизельних двигунів рекомендується приймати попереднє значення  за цією формулою задаючись p_z з умови р_z = 7…16 МПа,  ≥ 1,4;

–середня мольна теплоємність продуктів згоряння при постійному об'ємі, кДж/(кмольК);

–середня мольна теплоємність продуктів згоряння при постійному тиску, кДж/(кмольК).

В обидва з цих рівнянь входять дві невідомі величини – чи і шукана температура t_z. Вирішити ці рівняння можна двома способами:

1. методом послідовних наближень. При цьому за допомогою табличних значень (Додаток В), орієнтовно задаючи t_z (діапазон значень – таблиця 2.4) і знаючи α, вибирають чиі вирішують рівняння згоряння, визначаючиt_z. Потім, використовуючи його отримане значення, уточнюють чиі знову визначаютьt_z. Процес ітерації проводиться доти, поки відмінність двох послідовних визначених значень t_z буде менше 25ºC. При використанні таблиць Додатка В варто застосовувати операцію інтерполяції, оскільки таблиці складені з шагом 100ºC.

2. визначають чиу такий спосіб:

- середню мольну теплоємність продуктів згоряння при постійному об'ємі , кДж/(кмольК), визначають за формулою:

де – середні мольні теплоємності компонентів, кДж/(кмольК) (Додаток Б, для діапазону t = 1501...2800 ºC);

- середню мольну теплоємність продуктів згоряння при постійному тиску , кДж/(кмольК), визначають за формулою:

При цьому, оскільки величина t_z невідома, у формулах t_z залишається перемінною. Усе вираження підставляється в рівняння згоряння, яке після всіх можливих обчислень і перетворень приймає вид:

де А, В, С – числові значення відомих величин.

Тоді

Значення  для бензинових і газових двигунів визначається після обчислення температури t_z і звичайно лежить в інтервалі  = 3,2...4,2 для бензинових;  = 3...5 для газових.

Тиск наприкінці процесу згоряння р_z, МПа:

- для бензинових і газових двигунів:

- для дизелів і газодизелів:

де р_zд – дійсний тиск наприкінці згоряння, МПа;

ρ – ступінь попереднього розширення.

Звичайно для дизельних двигунів  = 1,2...1,7. Якщо в результаті розрахунків отримане  < 1, то необхідно зменшити значення  і заново обчислити температуру t_z.

Орієнтовні значення параметрів суміші наприкінці згоряння зазначені в таблиці 2.4.