Для репетиторов

Логин (e-mail)
регистрация
Все рефераты » Физика » Тепловой и динамический расчет двигателя внутреннего сгорания

Тепловой и динамический расчет двигателя внутреннего сгорания

Тепловой и динамический расчет двигателя внутреннего сгорания

Задание №24 1 Тип двигателя и системы питания - бензиновый, карбюраторная.

2 Тип системы охлаждения - жидкостная.

3 Мощность =100 [кВт]

4 Номинальная частота вращения n =3200 [ ]

5 Число и расположение цилиндров V - 8

6 Степень сжатия - e=7.5

7 Тип камеры сгорания - полуклиновая.

8 Коэффициент избытка воздуха - a=0.9

9 Прототип - ЗИЛ-130

=================================================

Решение:

1 Характеристика топлива.

Элементарный состав бензина в весовых массовых долях: С=0.855 ; Н=0.145 Молекулярная масса и низшая теплота сгорания: =115[кг/к моль] ; Hu=44000[кДж/кг]

2 Выбор степени сжатия.

e=7.5 ОЧ=75-85

3 Выбор значения коэффициента избытка воздуха.

a=0.85-0.95 a=0.9

4 Расчёт кол-ва воздуха необходимого для сгорания 1 кг топлива

5 Количество свежей смеси

6 Состав и количество продуктов сгорания

Возьмём к=0.47

7 Теоретический коэффициент молекулярного изменения смеси

8 Условия на впуске

P0=0.1 [MПа] ; T0=298 [K]

9 Выбор параметров остаточных газов

Tr=900-1000 [K] ; Возьмём Tr=1000 [K] P r =(1.05-1.25) P 0 [MПа] ; P r =1.2*P 0 =0.115 [Mпа]

10 Выбор температуры подогрева свежего заряда

; Возьмём

11 Определение потерь напора во впускной системе

Наше значение входит в этот интервал.

12 Определение коэффициента остаточных газов

;

13 Определение температуры конца впуска

14 Определение коэффициента наполнения

; ;

15 Выбор показателя политропы сжатия

Возьмём

16 Определение параметров конца сжатия

; ;

17 Определение действительного коэффициента молекулярного изменения

;

18 Потери теплоты вследствие неполноты сгорания

;

19 Теплота сгорания смеси

;

20 Мольная теплоёмкость продуктов сгорания при температуре конца сжатия

;

22 Мольная теплоёмкость при постоянном объёме рабочей смеси в конце сжатия

23 Мольная теплоёмкость при постоянном объёме рабочей смеси

, где

24 Температура конца видимого сгорания

; ; Возьмём

25 Характерные значения Т z

;

26 Максимальное давление сгорания и степень повышения давления

;

27 Степень предварительного -p и последующего -d расширения

;

28 Выбор показателя политропы расширения n 2

; Возьмём

29 Определение параметров конца расширения

;

30 Проверка правильности выбора температуры остаточных газов Т r

31 Определение среднего индикаторного давления

; Возьмём ;

32 Определение индикаторного К. П. Д.

; Наше значение входит в интервал.

33 Определение удельного индикаторного расхода топлива

34 Определение среднего давления механических потерь

; ; Возьмём

35 Определение среднего эффективного давления

;

36 Определение механического К. П. Д.

37 Определение удельного эффективного расхода топлива

;

38 Часовой расход топлива

39 Рабочий объём двигателя

40 Рабочий объём цилиндра

41 Определение диаметра цилиндра

; - коэф. короткоходности k=0.7-1.0 ; Возьмём k =0.9

42 Ход поршня

43 Проверка средней скорости поршня

44 Определяются основные показатели двигателя

45 Составляется таблица основных данных двигателя

N e

iV h

N л

e

n

P e

g e

S

D

G T

Единицы измерения

кВт

Л

вВт/л

мин -1

МПа

г/кВт. ч

мм

мм

кг/ч

Проект

110.9

4.777

20.8

7.5

3200

0.785

330.2

88

98

33.02

Протатип

110.3

5.969

18.5

7.1

3200

0.7

335

95

100

Построение индикаторной диаграммы

Построение производится в координатах: давление (Р) -- ход поршня (S) .

1 Рекомендуемые масштабы а) масштаб давления: m p =0.025 (Мпа/мм) б) масштаб перемещения поршня: m s =0.75 (мм*S/мм) 2 3 4 5 6 7 Строим кривые линии политроп сжатия и расширения Расчёт производится по девяти точкам.

Политропа сжатия

Политропа расширения

№ точек

1

18

7.5

14.58

47.83

1.19

13.18

203.57

5.09

2

20.5

6.6

12.3

40.35

1.0

11.19

172.84

4.32

3

23.5

5.775

10.3

33.78

0.84

9.43

145.69

3.64

4

32.8

4.125

6.58

21.59

0.54

6.13

94.71

2.36

5

41

3.3

4.89

16.05

0.40

4.61

71.18

1.78

6

54.6

2.475

3.3

10.94

0.27

3.19

49.25

1.23

7

82

1.65

1.95

6.38

0.16

1.89

29.31

0.73

8

108.7

1.245

1.3

4.38

0.11

1.32

20.44

0.51

9

135.3

1

1

3.28

0.08

1.0

15.44

0.38

8 Построение диаграммы, соответствующей реальному (действительному) циклу.

Угол опережения зажигания: Продолжительность задержки воспламенения (f-e) составляет по углу поворота коленвала: С учётом повышения давления от начавшегося до ВМТ сгорания давление конца сжатия P c l (точка с l) составляет: Максимальное давление рабочего цикла P z достигает величины Это давление достигается после прохождения поршнем ВМТ при повороте коленвала на угол Моменты открытия и закрытия клапанов определяются по диаграммам фаз газораспределения двигателей-протатипов, имеющих то же число и расположение цилиндров и примерно такую же среднюю скорость поршня, что и проектируемый двигатель.

В нашем случае прототипом является двигатель ЗИЛ-130. Его характеристики: Определяем положение точек:

Динамический расчёт

Выбор масштабов: Давления Угол поворота коленвала Ход поршня Диаграмма удельных сил инерции P j возвратно-поступательных движущихся масс КШМ

Диаграмма суммарной силы , действующей на поршень

; избыточное давление газов

Диаграмма сил N, K, T

Аналитическое выражение сил: угол поворота кривошипа угол отклонения шатуна

Полярная диаграмма силы R шш , действующей на шатунную шейку коленвала.

Расстояние смещения полюса диаграммы Расстояние от нового полюса П шш до любой точки диаграммы равно геометрической сумме векторов K и S

Анализ уравновешенности двигателя

У 4 х тактного V-образного 8 ми цилиндрового двигателя коленвал несимметричный. Такой двигатель рассматривают как четыре 2 ух цилиндровых V-образных двигателя, последовательно размещённых по оси коленвала.

Равнодействующая сил инерции I порядка каждой пары цилиндров, будучи направлена по радиусу кривошипа, уравновешивается противовесом, т.е. в двигателе с противовесами: Сила инерции 2-го порядка пары цилиндров: Все эти силы лежат в одной плоскости, равны по абсолютному значению, но попарно отличаются лишь знаками. Их геометрическая сумма = 0.

Моменты от сил инерции II порядка, возникающие от 1-й и 2-й пар цилиндров, равны по значению и противоположены по знаку;точно так же от 2-й и 3-й пар цилиндров.

Диаграмма суммарного индикаторного крутящего момента М кр

Величина суммарного крутящего момента от всех цилиндров получается графическим сложением моментов от каждого цилиндра, одновременно действующих на коленвал при данном значении угла j.

Последовательность построения М кр : На нулевую вертикаль надо нанести результирующую суммирования ординат 0+3+6+9+12+15+18+21 точек, на первую 1+4+7+10+13+16+19+22 точек и т.д.

Потом сравнивается со значением момента полученного теоретически.

Проверка правильности построения диаграммы:

Схема пространственного коленчатого вала 8 цилиндрового V-образного двигателя

j

P r

P j

P S

tgb

N

K

T

0

0

1

1.260

-40

-39

0

0

1

-39

0

0

1

30

-1

0.996

-31.6

-32.6

0.131

-4.3

0.801

-26.1

0.613

-20

2

60

-1

0.370

-11.8

-12.8

0.230

-3

0.301

-3.8

0.981

-12.5

3

90

-1

-0.260

8.2

7.2

0.267

1.9

-0.267

-1.9

1

7.2

4

120

-1

-0.630

20

19

0.230

4.4

-0.699

-13.3

0.751

14.2

5

150

-1

-0.736

23.3

22.3

0.131

3

-0.931

-20.7

0.387

8.6

6

180

-1

-0.740

23.5

22.5

0

0

-1

-22.5

0

0

7

210

0

-0.736

23.3

23.3

-0.131

-3

-0.931

-21.7

-0.387

-9

8

240

1

-0.630

20

21

-0.230

-4.8

-0.699

-14.7

-0.751

-15.7

9

270

2

-0.260

8.2

10.2

-0.267

-2.7

-0.267

-2.7

-1

-10.2

10

300

8

0.370

-11.8

-3.8

-0.230

0.9

0.301

-1.1

-0.981

3.7

11

330

24

0.996

-31.6

-7.6

-0.131

1

0.801

-6.1

-0.613

4.6

12

360

54

1.260

-40

14

0

0

1

14

0

0

12

370

169

1.229

-39

130

0.045

5.8

0.977

127

0.218

28.3

12 ’’

380

152

1.139

-36.1

115.9

0.089

10.3

0.909

105.3

0.426

49.4

13

390

106

0.996

-31.6

74.4

0.131

9.7

0.801

59.6

0.613

45.6

14

420

45

0.370

-11.8

33.2

0.230

7.6

0.301

10

0.981

32.5

15

450

24

-0.260

8.2

32.2

0.267

8.6

-0.267

-8.6

1

32.2

16

480

15

-0.630

20

35

0.230

8

-0.699

-24.5

0.751

26.3

17

510

10

-0.736

23.3

33.3

0.131

4.4

-0.931

-31

0.387

12.9

18

540

6

-0.740

23.5

29.5

0

0

-1

-29.5

0

0

19

570

2

-0.736

23.3

25.3

-0.131

-3.3

-0.931

-23.5

-0.387

-9.8

20

600

1

-0.630

20

21

-0.230

-4.8

-0.699

-14.7

-0.751

-15.8

21

630

1

-0.260

8.2

9.2

-0.267

-2.4

-0.267

-2.4

-1

-9.2

22

660

1

0.370

-11.8

-10.8

-0.230

2.5

0.301

-3.2

-0.981

10.6

23

690

1

0.996

-31.6

-30.6

-0.131

4

0.801

-24.5

-0.613

18.7

24

720

1

1.260

-40

-39

0

0

1

-39

0

0

Нужна помощь? Тебе сюда!