Реферат


Тепловой расчет двигателя
Введение
Специалист по энергообеспечению предприятий АПК в своей практической деятельности нуждается в знаниях теоретических основ конструкции и проблем в эксплуатации поршневых двигателей внутреннего сгорания, насосов, вентиляторов, компрессоров. В технологических процессах сельскохозяйственного производства наиболее распространённым силовым агрегатом или тепловой машиной является поршневой двигатель внутреннего сгорания (ДВС).
Наиболее широко используют тепловую энергию, получаемую из органического и ядерного топлива. Большинство транспортных установок работают на жидком и газообразном топливе. На наземном транспорте наиболее распространены двигатели внутреннего сгорания. Благодаря своей компактности, экономичности, надёжности они достаточно долговечны в производстве, наилучшим образом адаптированы к технологическим процессам и условиям эксплуатации.
Исходные данные
марка двигателя Д-50Л;
номинальная мощность Ne=36,8 кВт (50 л.с.);
номинальное число оборотов nн=1700 об/мин;
число цилиндров и их расположение i=4p;
степень сжатия ε =17,7;
коэффициент избытка воздуха α = 1,4;
топливо – дизельное с химическим составом: С = 0,86; H2 = 0,13; O2 = 0,01;
низшая теплота сгорания Hи = 41,7 МДж/кг.
Расчет параметров рабочего тела
Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива:


Или:


Суммарное количество воздуха:

Суммарное количество продуктов сгорания QUOTE будет состоять из продуктов сгорания при α=1 и избыточного воздуха, не участвующего в сгорании:

Избыточное количество свежего воздуха:


Суммарное количество продуктов сгорания:

Теоретический коэффициент молекулярного изменения:

Расчет параметров процессов впуска
Зададимся следующими параметрами заряда в процессе впуска:
давление атмосферное
абсолютная температура окружающей среды

температура подогрева заряда от стенок впускного тракта ∆Т=25°С.
для воздуха R=8314/28.97=287.
Давление в конце впуска:
QUOTE

Примем QUOTE
Коэффициент наполнения:

Расчет параметров сжатия
Задаемся показателем политропы: QUOTE
Параметры процесса сгорания
Действительный коэффициент молекулярного изменения:

где количество продуктов сгорания, кмоль; QUOTE -количество свежего заряда, кмоль; QUOTE - коэффициент теплоиспользования, равный 0,78; QUOTE -низшая теплота сгорания дизельного топлива, равная 41,7 МДж/кг.
QUOTE внутренняя энергия 1 кмоля свежей смеси в конце процесса сжатия:

где QUOTE – теплоемкость свежей смеси при температуре конца сжатия.
Принимаем теплоемкость свежей смеси равной теплоемкости воздуха.
По таблице для QUOTE находим:

Внутренняя энергия 1 кмоля воздуха при температуре сжатия:

Внутренняя энергия 1 кмоля продуктов сгорания в конце процесса сжатия при температуре сжатия включает в себя внутреннюю энергию продуктов сгорания при α=1 и внутреннюю энергию избыточного воздуха, т.е.:

Теплоемкость продуктов сгорания при α=1 находим по таблице:

Тогда внутренняя энергия продуктов сгорания при α=1:



Следовательно:


тогда:

Величина QUOTE есть функция от температуры сгорания QUOTE и теплоемкости. Уравнение решается методом подбора QUOTE , для чего пользуемся таблицами. Получаем следующее, принимая QUOTE =2300 °С:


Примем QUOTE . Получим:

Искомое значение температуры сгорания QUOTE
Степень предварительного расширения:

Максимальное давление сгорания:

Параметры процесса расширения
Степень последующего расширения:

QUOTE
Выбираем показатель политропы расширения QUOTE
Давление конца расширения:


Определение индикаторных и эффективных показателей двигателя
Расчет среднего индикаторного давления цикла:


Принимаем коэффициент скругления индикаторной диаграммы QUOTE тогда действительное среднее индикаторное давление:

Основные показатели цикла
Доля индикаторного давления, затраченного на трение и привод вспомогательных механизмов:

Примем, что средняя скорость поршня QUOTE .
Среднее эффективное давление цикла:

Механический КПД:


Удельный индикаторный расход топлива:


Удельный эффективный расход топлива:


Индикаторный КПД цикла:


В старых единицах:



Эффективный КПД цикла:


Часовой расход топлива:


Основные размеры двигателя
Рабочий объем двигателя:


Рабочий объем одного цилиндра:


Обозначим отношение хода поршня S к диаметру цилиндра D:

Для дизельных двигателей К=0,85…1,4.
Принимаем К=1,15. Тогда:

Отсюда:


QUOTE
Заключение
Производство двигателей внутреннего сгорания в нашей стране для различных отраслей народного хозяйства, в том числе и для автомобилей, стало быстро развиваться после 1917 года.
Специфичность технологии производства двигателей и повышение требований к их качеству при всевозрастающем масштабе производства двигателей обусловили необходимость создания специализированных моторных заводов. Особое внимание в производстве двигателей уделяется унификации их узлов и деталей и развитию семейства унифицированных двигателей.
В связи с возникшей социальной проблемой – снижением токсичности отработавших газов и шума двигателей, а также с ограниченностью ресурсов органических топлив наряду с работами по совершенствованию находящихся на производстве автомобильных двигателей ведутся работы по применению других типов тепловых двигателей, а также электрических двигателей.
Список используемой литературы
Эфендиев А.М. – «Тепловые двигатели и нагнетатели», метод. указания, Саратов 2006 г.
Архангельский В.М. – «Автомобильные двигатели», М.: Машиностроение, 1977 г.
Нигматулин И.Н. – «Тепловые двигатели», М.: Высш. школа, 1974 г.

Приложенные файлы


Добавить комментарий