Автомобиль. Рабочие процессы и экологическая безопасность двигателя

Категория реферата: Рефераты по технологии
Теги реферата: предмет курсовой работы, антикризисное управление предприятием
Добавил(а) на сайт: Белозерцев.

При проведении теплового расчета необходимо правильно выбрать исходные данные и опытные коэффициенты , входящие в некоторые формулы . При этом нужно учитывать скоростной режим и другие показатели , характеризующие условия работы двигателя .

ТОПЛИВО :
Степень сжатия ( = 8,2 . Допустимо использование бензина АИ-93 ( октановое число = 81(90 ) . Элементарный состав жидкого топлива принято выражать в единицах массы . Например в одном килограмме содержится С =
0,855 , Н = 0,145 , где От - кислород ; С- углерод ; Н - водород . Для 1кг. жидкого топлива , состоящего из долей углерода , водорода , и кислорода , при отсутствии серы можно записать : С+Н+От = 1 кг .

ПAРАМЕТРЫ РАБОЧЕГО ТЕЛА:
Определение теоретически необходимого количества воздуха при полном сгорании жидкого топлива . Наименьшее количество кислорода Оо , которое необходимо подвести извне к топливу для полного его окисления , называется теоретически необходимым количеством кислорода . В двигателях внутреннего сгорания необходимый для сгорания кислород содержится в воздухе , который вводят в цилиндр во время впуска . Зная , что кислорода в воздухе по массе
0,23% , а по объему 0,208% , получим теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1кг топлива :

[pic] кг.

[pic] кмоль.
Действительное количество воздуха , участвующего в сгорании 1 кг. топлива при (=0,9 : (lo = 0.9*14.957 = 13.461 кг ; (Lo = 0,9 * 0,516 = 0,464 .
При молекулярной массе паров топлива (т = 115 кмоль , найдем суммарное количество свежей смеси :
М1 = 1/ (т + (Lo = 1/115+0,464 = 0,473 кмоль.
При неполном сгорании топлива ( ((1 ) продукты сгорания представляют собой смесь окиси углерода (СО) , углекислого газа (СО2) , водяного пара (Н2О) , свободного водорода (Н2) , и азота (N2) . Количество отдельных составляющих продуктов сгорания и их сумма при К=0,47 (постоянная зависящая от отношения количества водорода к окиси углерода , содержащихся в продуктах сгорания).:
Мсо = 2*0,21*[(1-()/(1+K)]*Lo = 0,42*(0,1/1,47)*0,516 = 0,0147 кмоль.
МСО2 = С/12- Мсо = 0,855/12-0,0147 = 0,0565 кмоль.
МН2 = К* Мсо = 0,47*0,0147 = 0,00692 кмоль.
МН2О = Н/2 - МН2 = 0,145/2-0,00692 = 0,06558 кмоль.
МN2 = 0,792*(Lo = 0,792*0,9*0,516 = 0,368 кмоль.

Суммарное количество продуктов сгорания :

М2 = 0,0147+0,0565+0,00692+0,06558+0,368 = 0,5117 кмоль.
Проверка : М2 = С/12+Н/2+0,792*(Lo = 0,855/12+0,145/2+0,792*0,9*0,516 =
0,5117 .
Давление и температура окружающей среды : Pk=Po=0.1 (МПа) и Tk=To= 293 (К)
, а приращение температуры в процессе подогрева заряда (Т = 20о С .
Температура остаточных газов : Тr = 1030o К . Давление остаточных газов на номинальном режиме определим по формуле : PrN = 1.16*Po = 1,16*0,1 = 0,116
(МПа) .
[pic] , где
РrN - давление остаточных газов на номинальном режиме , nN - частота вращения коленчатого вала на номинальном режиме равное 5400 об/мин. Отсюда получим :
Рr=Р0(( 1,035+ Ар(10-8 (n2)= 0,1((1,035+0,42867(10-8(54002) =
0,1((1,035+0,125)=0,116 (Мпа)

1 ПРОЦЕСС ВПУСКА .

Температура подогрева свежего заряда (Т с целью получения хорошего наполнения двигателя на номинальном скоростном режиме принимается (ТN =10о
С .
Тогда :
[pic]
(Т = Ат ( (110-0,0125(n) = 0,23533((110-0,0125(5400)= 10о С .
Плотность заряда на впуске будет : [pic] , где Р0 =0,1 (Мпа) ; Т0 = 293 (К) ; В - удельная газовая постоянная равная
287 (Дж./кг*град.) ( (0 = ( 0,1*106)/(287*293) = 1,189 (кг/м3).

Потери давления на впуске (Ра , в соответствии со скоростным режимом двигателя
(примем ((2+(вп)= 3,5 , где ( - коэффициент затухания скорости движения заряда в рассматриваемом сечении цилиндра , (вп - коэффициент впускной системы ) ,
(Ра = ((2+(вп)* Аn2*n2*((k /2*10-6) , где Аn = (вп/ nN , где (вп - средняя скорость движения заряда в наименьшем сечении впускной системы ((вп = 95 м/с) , отсюда Аn= 95/5400 = 0,0176 . : (k = (0 = 1,189 ( кг/м3) .( (Ра =
(3,5( 0,1762(54002(1,189(10-6)/2 = (3,5(0,0003094(29160000(1,189(10-6) =
0,0107 (Мпа).
Тогда давление в конце впуска составит : Ра = Р0 - (Ра = 0,1- 0,0107 =
0,0893 (Мпа).
Коэффициент остаточных газов :
[pic] , при Тк=293 К ; (Т = 10 С ; Рr = 0,116 (Мпа) ; Тr = 1000 K ;
Pa= 0.0893 (Мпа);( = 8,2 , получим : (r = (293+10)/1000*0,116/(8,2*0,0893-
0,116) =0,057.

Коэффициент наполнения :[pic] (К).

2 ПРОЦЕСС СЖАТИЯ.

Учитывая характерные значения политропы сжатия для заданных параметров двигателя примем средний показатель политропы n= 1,37 . Давление в конце сжатия:
Рс = Ра ((n = 0.0893( 8.21.37 = 1,595 (Мпа). Температура в конце сжатия :
Тс = Та(((n-1) = 340,6(8,20,37 = 741,918( 742 (К).

Средняя молярная теплоемкость в конце сжатия ( без учета влияния остаточных газов): mcv’ = 20,16+1,74(10-3(Тс = 20,16+1,74(10-3(742 = 21,45
(Кдж/кмоль(град.)
Число молей остаточных газов : Мr = (((r(L0 = 0,95(0,057(0,516=0,0279
(кмоль).
Число молей газов в конце сжатия до сгорания: Мс= М1+Мr = 0,473+0,0279=
0,5(кмоль)
3 ПРОЦЕСС СГОРАНИЯ .

Средняя молярная теплоемкость при постоянном объеме для продуктов сгорания жидкого топлива в карбюраторном двигателе при ( ((1) : mcв’’ =
(18,4+2,6(()+(15,5+13,8(()(10-4(Тz= 20,87+28,61(10-4(Тz = 20,87+0,00286(Тz
(Кдж/кмоль(К).
Определим количество молей газов после сгорания : Мz = M2+Mr =
0,5117+0,0279 = 0,5396 (кмоля) . Расчетный коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси находится по формуле : ( = Мz / Mc = 0,5397/0,5 =
1,08 .
Примем коэффициент использования теплоты (z = 0,8 , тогда количество теплоты , передаваемой на участке lz при сгорании топлива в 1 кг. : Q =
(z((Hu-(QH) , где Hu - низшая теплотворная способность топлива равная 42700
(Кдж/кг)., (QH =119950((1-()( L0 - количество теплоты , потерянное в следствии химической неполноты сгорания :
(QH = 119950((1-0,95) (0,516 = 3095 (Кдж/кг) , отсюда Q = 0,8((42700-3095)
=31684 (Кдж/кг). Определим температуру в конце сгорания из уравнения сгорания для карбюраторного двигателя (((1) :

[pic] , тогда получим :

1,08(20,87+0,00286*Тz)*Tz =
36636/(0,95*0,516*(1+0,057))+21,45*742

22,4Тz +0,003Тz2 = 86622 ( 22,4 Тz +0,003 Тz2 -
86622 = 0
[pic]
Максимальное давление в конце процесса сгорания теоретическое : Рz =
Pc*(*Tz /Tc = 1,595*1,08*2810/742 = 6,524 (Мпа) . Действительное максимальное давление в конце процесса сгорания : Рzд = 0,85*Рz =
0,85*6,524 =5,545 (МПа) . Степень повышения давления : ( = Рz / Рс =
6,524/1,595 = 4,09

4 ПРОЦЕСС РАСШИРЕНИЯ .

С учетом характерных значений показателя политропы расширения для заданных параметров двигателя примем средний показатель политропы расширения n2 = 1,25
Давление и температура в конце процесса расширения :
[pic]6,524/13,876=0,4701(МПа).[pic]2810/1,7=1653 К
Проверка ранее принятой температуры остаточных газов :
[pic]1653/ 1,6 = 1037 К . Погрешность составит :
(= 100*(1037-1030)/1030 = 0,68% , эта температура удовлетворяет условия ((
1,7 .

5 ИНДИКАТОРНЫЕ ПАРАМЕТРЫ РАБОЧЕГО ЦИКЛА .

Теоретическое среднее индикаторное давление определенное по формуле :
[pic]=1,163 (МПа) . Для определения среднего индикаторного давления примем коэффициент полноты индикаторной диаграммы равным (и = 0,96 , тогда среднее индикаторное давление получим : рi = 0,96* рi’ = 0,96*1,163 = 1,116 (МПа) .

Индикаторный К.П.Д. : (i = pi l0 ( / (QH (0 (v ) = (1,116
*14,957*0,9)/(42,7*1,189*0,763) = 0,388 , Qн = 42,7 МДж/кг.
Индикаторный удельный расход топлива : gi = 3600/ (QH (i ) =
3600/(42,7*0,388) =217 г/КВт ч.

6 Эффективные показатели двигателя .

При средней скорости поршня Сm = 15 м/с. , при ходе поршня S= 75 мм. и частотой вращения коленчатого вала двигателя n=5400 об/мин. , рассчитаем среднее давление механических потерь : Рм = А+В* Сm , где коэффициенты А и
В определяются соотношением S/D =0,75(1 , тогда А=0,0395 , В = 0,0113 , отсюда Рм = 0,0395+0,0113*15 =0,209 МПа.
Рассчитаем среднее эффективное давление : ре = рi - pм = 1,116-0,209=
0,907 МПа.
Механический К.П.Д. составит : (м = ре / рi = 0,907/ 1,116 = 0 ,812
Эффективный К.П.Д. и эффективный удельный расход топлива :
(е= (i (м = 0,388*0,812 = 0,315 ; ge = 3600/(QH (е) = 3600/(42,7*0,315)
= 268 г/КВт ч
Основные параметры цилиндра и двигателя.
1. Литраж двигателя : Vл = 30(( Nе / (ре n) = 30*4*90/(0,907*5400) = 2,205 л.
2. Рабочий объем цилиндра : Vh = Vл / i = 2,205 / 6 = 0,368 л.
3. Диаметр цилиндра : D = 2(103(( Vh((S) = 2*10^3*(0,368/(3,14*75))^(0,5)=
2*103*0,0395 = 79,05 мм.( 80 мм.
4. Окончательно приняв S = 75 мм. и D = 80мм. объем двигателя составит : Vл
= (D2Si / (4*106) = (3,14*6400*75*6)/(4000000)= 2,26 л.
5. Площадь поршня : Fп = (D2 / 4 = 20096/4 = 5024 мм2 = 50,24 (см2).
6. Эффективная мощность двигателя : Nе = ре Vл n / 30( =
(0,907*2,26*5400)/(30*4) = 92,24 (КВт.).
7. Эффективный крутящий момент : Ме = (3*104 / ()(Ne /n) =
(30000/3,14)*(92,24/5400) = 163,2 (н(м)
8. Часовой расход топлива : Gт = Ne (ge (10-3 = 92,24(268(10-3 =
92,24*268*10^(-3)=24,72 .
9. Удельная поршневая мощность : Nn = 4( Ne /i(((D2 =
(4*92,24)/(6*3,14*80*80) =30,6

Поделитесь этой записью или добавьте в закладки