Федеральное Агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Ижевский Государственный Технический Университет

Кафедра «ТДУ»
Курсовая работа по дисциплине теория рабочих процессов

"Тепловой расчет ДВС  21703
Priora
"
Выполнил: ст. группы 7-56-1                                                

                                                                          

Проверил: профессор                                                               Бендерский Б.Я.
                                                                          
Ижевск 2009
Основные данные

Коэффициент избытка воздуха	a	1,3
Давление окружающей среды	P0	0,1013	МПа
Температура окружающей среды	T0	290	К
Приращение температуры в процессе подогрева от стенок	DT	15	К
Температура остаточных газов	Тг	1000	К
Давление остаточных газов	Pr	0,113	МПа
Коэффициент, определяющий Ра,	KРa	0,85
Коэффициент использования теплоты в точке z	xz	0,9
Коэффициент использования теплоты в точке b	xb	0,92
Коэффициент, учитывающий теплоотдачу в стенку в процессе сжатия	u	0
Коэффициент дозарядки	zс.з.	1,04
Коэффициент продувки	zоч	1
Коэф-нт, определяющий действительное давление Pz	jPz	0,9
Коэффициент полноты диаграммы	jPi	0,95
Давление наддува	Pк	0	МПа
Показатель политропы сжатия в компрессоре	nk	0
Потери давления в воздушном холодильнике	DPхол	0	МПа
Приращение температуры при охлаждении	DTхол	0	К
Состав и свойства горючего -          Содержание углерода -          Содержание водорода -          Содержание кислорода -          Теплота сгорания -          Молекулярная масса	С Н О Нu mT	0,855 0,145 0,000 43961 115	кДж/кг кг/кмоль

Коэффициент избытка воздуха	a	0,9
Давление окружающей среды	P0	0,1013	МПа
Температура окружающей среды	T0	290	К
Приращение температуры в процессе подогрева от стенок	DT	15	К
Температура остаточных газов	Тг	1000	К
Давление остаточных газов	Pr	0,113	МПа
Коэффициент, определяющий Ра,	KРa	0,85
Коэффициент использования теплоты в точке z	xz	0,9
Коэффициент использования теплоты в точке b	xb	0,92
Коэффициент, учитывающий теплоотдачу в стенку в процессе сжатия	u	0
Коэффициент дозарядки	zс.з.	1,04
Коэффициент продувки	zоч	1
Коэф-нт, определяющий действительное давление Pz	jPz	0,9
Коэффициент полноты диаграммы	jPi	0,95
Давление наддува	Pк	0	МПа
Показатель политропы сжатия в компрессоре	nk	0
Потери давления в воздушном холодильнике	DPхол	0	МПа
Приращение температуры при охлаждении	DTхол	0	К
Состав и свойства горючего -          Содержание углерода -          Содержание водорода -          Содержание кислорода -          Теплота сгорания -          Молекулярная масса	С Н О Нu mT	0,855 0,145 0,000 43961 115	кДж/кг кг/кмоль

Давление конца расширения

=

=0,348  МПа,

n2=1,330 .

n₂ – показатель политропы расширения.

Температура конца расширения

=

=1309,2  K.
Среднее индикаторное давление

=

=0,955  МПа.
Индикаторный к.п.д.

=

=0,2997.

Удельный индикаторный расход топлива

=

=0,2733  кг/(кВт*ч).

Механический к.п.д. для предварительного расчета (определения S и D) принимаем .

Рабочий объём одного цилиндра

=

=475,40  cм3.

Диаметр цилиндра

=

=86,97  мм.

Ход поршня

=

=80,02  мм.

Эффективный к.п.д.



=0,2547.

Удельный эффективный расход топлива

=

=0,3215  кг/(кВт*ч).

Литровая мощность

=

=37,86  кВт/л.

Часовой расход топлива

=

=23,15  кг/ч.


ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ

ЧЕТЫРЁХТАКТНОГО ДВС

Исходные данные

Расчёт.
Стехиометрическое количество воздуха, теоретически необходимое для полного сгорания 1 кг топлива и состава С+Н+О (воздух принимают как 0,21 объёмных частей кислорода и 0,79 объёмных частей азота)

=

=0,5119  кмоль.
Количество свежей смеси на 1 кг топлива для двигателей с внешним смесеобразованием

=

=0,5206  кмоль.
Полное сгорание при a³1

Принимают, что продукты полного сгорания состоят из углекислого газа СО₂, водяного пара Н₂О, избыточного кислорода О₂ и азота N₂

=

=0,0712;

=

=0,0725;

=

=0,0000;

=

=0,4044;

Общее количество продуктов сгорания

=

=0,5482.




Коэффициент молекулярного изменения свежей смеси

=

=1,0529.

Давление в начале сжатия

=

=0,086 МПа.
Коэффициент наполнения



=0,8088 ,

где  - коэффициент, учитывающий неодинаковость теплоёмкостей смеси и остаточных газов и равный

=1,071 .

Коэффициент  остаточных газов

=

=0,0536 .

Температура рабочей смеси в начале сжатия

=

=348,7 К.

Действительный коэффициент молекулярного изменения

=

=1,050 .

Давление в конце сжатия

=

=2,077  МПа,

n1=1,365.

Показатель политропы сжатия и расширения находится из трансцендентного уравнения

,

где ,

для процесса сжатия i=1, к=c, n=a, m=e, ;

при адиабатном сжатии , следовательно

для процесса расширения i=2, к=b, n=z, m=e, ;

R_m=8,1343 кДж/(кмоль*К)– универсальная газовая постоянная.
Температура в конце сжатия

=

=816,8  К.
При a³1


Уравнение сгорания для бензиновых двигателей:

,

где – коэффициент  использования теплоты при сгорании,; u_{с с.з} – молярная внутренняя энергия свежей смеси в конце процесса сжатия (свежего заряда), u_{с п.с} – молярная внутренняя энергия продуктов сгорания.

Степень повышения давления

=
Молярная внутренняя энергия свежего заряда при температуре t_c, (температура в уравнение молярной внутренней энергии подставляется в °С)

=

=11918  кДж/кмоль,

где С_{v c.з} – молярная теплоёмкость свежего заряда (воздуха) при температуре t_c,
Молярная внутренняя энергия продуктов сгорания при температуре при температуре t_c

=

=13236  кДж/кмоль,

где r_{к п.с} – объёмная доля компонента продуктов сгорания, С_{v п.с} – молярная теплоёмкость компонента продуктов сгорания при температуре t_с.
Молярная внутренняя энергия продуктов сгорания при температуре при температуре t_z

=

=80093  кДж/кмоль,

где С_{v п.с} – молярная теплоёмкость компонента продуктов сгорания при температуре t_z.
Объёмная доля компонента продуктов сгорания

,

где М_к – количество компонента продуктов сгорания, кмоль; например, .
Решая уравнение сгорания, определяем температуру Т_z.

Tz=2905,2 K.

Теоретическое давление в цилиндре в конце сгорания

=

=7,760 МПа.

Действительное давление в цилиндре в конце сгорания

,

=6,984 МПа.

Давление конца расширения

=

=0,276  МПа,

n2=1,430 .

n₂ – показатель политропы расширения.

Температура конца расширения

=

=1065,4  K.
Среднее индикаторное давление

=

=0,834  МПа.
Индикаторный к.п.д.

=

=0,2906.

Удельный индикаторный расход топлива

=

=0,2818  кг/(кВт*ч).

Механический к.п.д. для предварительного расчета (определения S и D) принимаем .

Рабочий объём одного цилиндра

=

=544,21  cм3.

Диаметр цилиндра

=

=90,98  мм.

Ход поршня

=

=83,70  мм.

Эффективный к.п.д.



=0,2470.

Удельный эффективный расход топлива

=

=0,3315  кг/(кВт*ч).

Литровая мощность

=

=33,08  кВт/л.

Часовой расход топлива

=

=23,87  кг/ч.




Температура газов в камере сгорания растет с увеличением коэффициента избытка окислителя α, имеет максимальное значение при α=1 и уменьшается с уменьшением α. Это значит, что при α<1 будет иметь место увеличение подогрева рабочей  смеси, что ведет к увеличению ее объема, а значит к тому, что меньше свежего заряда будет попадать в цилиндр и коэффициент наполнения будет уменьшаться. При α=1 температура максимальна и коэффициент наполнения, в свою очередь, имеет минимальное значение. При α>1 температура в цилиндре уменьшается, подогрев смеси также уменьшается, а коэффициент наполнения увеличивается.


Удельный индикаторный расход топлива находится в обратно - пропорциональной  зависимости с индикаторным к.п.д.

_{Значит расход топлива будет уменьшаться.}


При увеличении α топлива в рабочей смеси становиться меньше, а тепло, идущее на совершение полезной работы используется более эффективно. После α=1 идет снижение темпов роста коэффициента наполнения. Это объясняется тем, что топлива в смеси становиться еще меньше, тепла, подведенного с топливом, тоже становиться меньше, и часть его расходуется на нагревание воздуха в смеси.