1 Тепловой расчёт двигателя

1.1 Исходные данные для расчёта

В зависимости от поставленных целей и задач курсовой работы исходные данные либо выдаются преподавателем (при проектировании нового двигателя), либо выбираются студентом самостоятельно по двигателю-прототипу (при проверочном расчёте двигателя).

Общепринятыми исходными данными являются:

• давление окружающей среды

• дизельное топливо марки «Л» (ГОСТ 305-82); низшая удельная теплота сгорания топлива =42500 кДж/кг; средний элементарный состав: С = 0,857; Н = 0,133; О = 0,01,

где С, Н, О - массовые доли в 1 кг топлива;

• бензин АИ-93 (ГОСТ 2084-77); низшая удельная теплота сгорания топлива =43930 кДж/кг; средний элементарный состав: С = 0,855; Н=0,145.

1.2 Параметры рабочего тела

1.2.1 Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания одного килограмма топлива

Теоретически необходимым называется количество воздуха /о, кг, достаточное для полного сгорания 1 кг топлива. Оно зависит от элементарного состава топлива и рассчитывается по стехиометрическим отношениям:

(1.1)

При делении /о на среднюю молярную массу воздуха /л теоретически необходимое количество Lo, выразится в киломолях

(1,2)

где масса I кмоля воздуха ( =218,96 кг/кмоль.).

1.2.2 Количество свежего заряда

В цилиндр карбюраторного двигателя поступает свежий заряд, состоящий из воздуха и топлива, называемый горючей смесью.

В дизельном двигателе топливовоздушная смесь приготавливается в камере сгорания при впрыскивании топлива.

Число киломолей горючей смеси Mi, кмоль, определяется по формуле:

(1.3)

где а - коэффициент избытка воздуха;

-молекулярная масса паров топлива (для автомобильных бензинов находится в пределах от 110 до 120 кг/кмоль, для дизельных топлив – от 180 до 200 кг/кмоль.)

Отношение действительного количества воздуха участвующего в сгорании одного килограмма топлива, к теоретически необходимому , называется коэффициентом избытка воздуха и обозначается .

(1,4)

Коэффициент избытка воздуха влияет на количество выделяемой теплоты и состав продуктов сгорания. Величина зависит от процессов смесеобразования и режимов работы двигателя. Ориентировочные значения а на номинальном режиме работы двигателя находятся в следующих пределах [2]:

• для карбюраторных двигателей - от 0,75 до 0,95;

• для дизелей с неразделёнными камерами сгорания и объёмным смесеобразованием - от 1,5 до 1,8;

• для дизелей с плёночным смесеобразованием - от J, 45 до

1,55;

• для вихревых и предкамерных дизелей - от 1,25 до 1,45;

• для дизелей с наддувом - от 1,35 до 2.

1.2.3 Количество отдельных компонентов продуктов сгорания

Сгорание в дизелях происходит при 1 на всех режимах работы [I]

На основе расчёта реакций сгорания находим число кмолей углекислого газа и водяного пара, образовавшихся при сгорании 1 кг топлива по формулам [2].

Количество углекислого газа , кмоль:

(1,5)

Количество водяного пара , кмоль:

(1,6)

В расчётах принимают, что при сгорании атмосферный азот не вступает в реакцию с кислородом и его содержание равно числу кмолей в воздухе, которое определяется по формуле [2].

(1,7)

-количество азота. кмоль.

Разность между кислородом воздуха, участвующею в сгорании, и теоретически необходимым для сгорания 1 кг топлива даёт избыточный кислород [2]:

, (1.8)

где - количество кислорода, кмоль.

В карбюраторных двигателях сгорание происходит при а ≤1, т. е. богатой смеси.

При сгорании богатой смеси из-за недостатка кислорода углерод и водород сгорают не полностью и в продуктах сгорания содержится СО и

Неполнотой сгорания водорода обычно пренебрегают, тогда

, (1.9)

где Мсо - количество углекислого газа, кмоль.

Количество , , , определяется по формулам (1.5. 1.6 и 1.7).