Тепловой расчет реального цикла двигателя внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия и наддувом

Индикаторная диаграмма

Задание 2. Составление схемы, теплового баланса двигателя внутреннего сгорания

4.1 Теоретические основы и порядок расчёта

Распределение теплоты, полученной при сгорании вводимого в цилиндр топлива, называют тепловым балансом. Тепловой баланс обычно определяется экспериментальным путём. Уравнение теплового баланса имеет вид;

Q=Qe+Qoxn+Qr+QHc. +Qoct

где Q-теплота топлива, введённая в двигатель; Qe- теплота, превращенная в полезную работу ; С)охл-теплота, потерянная при охлаждении двигателя; Q, - теплота, унесённая отработавшими газами; QH.C.- теплота, теряемая вследствие неполного сгорания топлива; Qoci-остаточный член баланса, который равен сумме всех неучтённых потерь. Тепловой баланс можно составить в процентах от всего количества введённой теплоты

Че+Яохл+Чг+Чост= 1 00%

rfleqe=(Qe/Q)-100;       qOxn=((WQ)-100;       qr=(Qr/Q>100;        qocT=(QocT/Q)-100; Количество располагаемой (введённой) теплоты в течение секунды находится по формуле:

Q=21,294 -43000/3600=254,345 кДж/с

Где В-расход топлива(расчётные данные), кг/с; (3Рн-низшая теплота сгорания топлива (исходные данные),кДж/кг. Теплота, превращенная в полезную работу, находится по формуле

Где Ne-эффективная мощность двигателя (исходные данные),кВт. Теплота, потерянная с охлаждающейсредой (кДж/с) рассчитывается по формуле:

кДж/с

Где С=0,41-0,47-коэффициент пропорциональности; i-число цилиндров (принимаем С=0,45 ); D-диаметр цилиндра, см; n-частота вращения вала, об/мин; а- коэффициент избытка воздуха ; h-показатель степени, выбирается в диапазоне 0,6-0,7(принимаем h=0.65 );

Где В-расход топлива, кг/с; М-количествопродуктов сгорания топлива газа, кмольтрад; Мо- количество свежего заряда ,кмоль/кг; ср,- средняя мольная изобарная теплоёмкость продуктов сгорания, рассчитывается , как теплоёмкость смеси, кДж/(кмольтрад), сз-средняя мольная изобарная теплоёмкость свежего заряда, кДж/(кмоль -град) выбирается по таблице 3 ; tp-температура продуктов сгорания, °С и га-температура свежего заряда,°С.

Для смеси газов средняя мольная изобарная теплоёмкость продуктов сгорания ср, -при температуре t, определяется по формуле

Где Ср'-средняя мольная изобарная теплоёмкость i-ro компонента продукта сгорания (выбирается по таблице 3), Mi-количество i-ro компонента продукта сгорания. В состав продуктов сгорания (выхлопных газов) входит углекислый газ, водяные пары, кислород, азот. Количество отдельных компонентов продуктов сгорания (кмоль/кг) определяется по формулам:

Таблица 3-средняя мольная теплоемкость газов при постоянном давлении

Срг,кДж/кмоль град

Сз=29,146 кДж/(кмоль град)

=31,662Дж/(кмоль трад)

0.974

Остаточный член теплового баланса Q0Ci включает в себя потери теряемые вследствие неполного сгорания топлива, потери рассеиваемые внешней поверхностью двигателя в окружающую среду, потери тепла на нагрев смазочного масла во всех трущихся деталях и т.д.

qe=(Qe/Q)-100;

qOM,=((WQ)-100;

qr=(Q./Q)-100;

qocT=(Qoo/Q)-100;

qe=(l 50/254,345)-100%=59 % Яохл=(23,214 /254,345)-100%= 9,1% qr=(17,764/254,345)-100%=7% qOCT=(63,367/254,345)-100%=24,9% qe+qoxn+qi+qocr=59 +9,1+7+24,9=100%,

ВАРИАНТЫ ИНДИВИДУАЛЬНЫХ ЗАДАНИЙ ПО РАСЧЕТУ ДВИГАТЕЛЯ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1 .Нигматуллин И.Н и др. Тепловые двигатели,-М.: Высшая школа, 1974.-323 с.

2.0рлин А.С. и др. Двигатели внутреннего сгорания, М.:

Машиностроение. 1971.-400 с.

3.Двигатели внутреннего сгорания./Под редакцией А.С.Орлина, М.Г.Круглова,

М.: Машиностроение,1983.-378 с.

4.Дизели: Справочник ./Под редакцией В.О.Ванштейна, М.:

Машиностроение, 1964.-180с

5.Могильницкий И.П. Двигатели внутреннего сгорания в нефтяной и газовой

промышленности. М.: Недра, 1974.-282 с