Методика теплового расчёта двс.

1. Расчет параметров процесса впуска.

Давление в конце впуска: , МПа,

где Р_о – барометрическое давление, МПа; ψ_a – коэффициент, учитывающий аэродинамическое сопротивление впускной системы, отнесенное к сечению клапана; в зависимости от частоты вращения ψ_a = 2,5…4; W_a – средняя скорость движения заряда в проходном сечении клапана, принимаемая в пределах 50…150 м/с; ρ_o – плотность свежего заряда, которую с достаточной точностью можно принять равной плотности атмосферного воздуха.

Параметры атмосферного воздуха (свежего заряда) связаны уравнением состояния, по которому можно определить один из параметров при известных двух: , кг/м³ - где Р_о – барометрическое давление, МПа; Т_о – температура атмосферного воздуха, К; R_в – газовая постоянная воздуха, равная 287, Дж/(кг·К).

Температура в конце впуска определяется по формуле: , К.

Для дизельных двигателей повышение температуры , К связано с числом оборотов коленчатого вала зависимостью К, а коэффициент остаточных газов выражается формулой: , где Р_r –давление остаточных газов, МПа; T_r – температура остаточных газов для дизелей примерно 700…1000,К.

Коэффициент наполнения свежей смесью цилиндра двигателя рассчитывается по формуле: , где ε – степень сжатия, которая может быть вычислена по соотношениям: или .

2. Расчет параметров процесса сжатия.

Давление в конце сжатия: ,МПа - где n₁ – средний показатель политропы сжатия, определяемый по соотношению: .

Температура в конце сжатия: , К.

Таким образом, Т_с и Р_с растут с повышением Т_а и Р_а, а также с увеличением степени сжатия и показателя политропы n₁.

3. Расчет параметров процесса горения.

Теоретически необходимое количество воздуха для полного сгорания 1 кг топлива: или .

Элементарный состав дизельного топлива (С, Н и О) по массе: С = 0,870, Н = 0,126, О = 0,004, низшая теплота сгорания топлива:

Коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси: , где - М₁ – количество киломолей свежего заряда, равное: ; М₂ – количество киломолей продуктов сгорания: ; М_r = γ_r·М₁ – количество киломолей остаточных газов.

Температура Т_z в конце процесса сгорания может быть найдена из уравнения баланса тепла при горении топлива: где ξ – коэффициент использования теплоты, принимаемый для дизеля с неразделенной камерой сгорания, равным 0,70……0,82; – средняя мольная теплоемкость рабочей смеси при V = const в интервале температур от 0 до t_c: ; – средняя мольная теплоемкость продуктов сгорания при Р=const в интервале температур от 0 до Т_z:

.

Подставив выражение в уравнение баланса тепла, получим квадратное уравнение относительно Т_z: решение которого позволяет рассчитать температуру T_z:

где .

Давление в конце процесса горения: .

4. Расчёт параметров процесса расширения.

Параметры рабочего тела в конце процесса расширения могут быть определены по формулам политропного процесса.

Давление в конце процесса расширения где - показатель политропы процесса; - степень последующего расширения; - степень предварительного расширения.

Температура газов в конце расширения для дизельных двигателей .

Температура остаточных газов

Если рассчитанное по этой формуле значение Т_r отличается от ранее принятого более, чем на 15%, то расчёт следует повторить, уточнив при этом ранее принятое значение Т_r.