Рабочие процессы, конструкция и основы расчета ЭУ и ТТМ

ра=рк - Dра=0,15-0,00375=0,14 МПа     

       Потери давления (Dр_а) за счет сопротивления впускного тракта:

=0,00375МПа

где  к – коэффициент сопротивления впускного тракта (принимается в пределах 2,5…4,0);       ω_вп – скорость свежего заряда на впуске в сечении клапан-седло (принимается в пределах 50…130 м/с);  ρ_к – плотность заряда на впуске:

, =1,5  

R_в – удельная газовая постоянная для воздуха (R_в =287 Дж/кг. град).

У двигателей потери давления Dра за счет сопротивления впускного тракта находятся в пределах:

для дизелей с наддувом---------------------------(0,03…0,1)рк. =0,03·0,15=0,0045

     г)       Определяют величины Т_а и h_v (коэффициент наполнения) по следующим формулам:

  =356К                                                                                             (1) 
 

  =0,97                                                         

                                                                                                                       (2)

       Для двигателей без наддува  в уравнениях (1) и (2)   Тк =То;        рк =ро.

Значения  Т_а  для современных двигателей находятся в пределах:

дизели  с наддувом – 320…400 К, берем 356 К

д)  В зависимости от принятого значения коэффициента избытка воздуха a определяют массу свежего заряда, введенного в цилиндры двигателя (ориентировочно):

                М₁ = a l_о / 29 = 1,8·14,5/29=0,9 кмоль.                                                             (3)

l_o = 14,5 кг. воздуха / кг. топлива – для дизеля;

Масса воздуха  в кмолях:         

                L_o =l_o/29 = 14,5/29=0,5 кмоль.                                                            

Для принятия значения a необходимо учесть  способ смесеобразования в соответствии с рекомендациями таблицы 1. 

Таблица 1

Расчетные значения a в зависимости от способа смесеобразования

 
 

1.2. Процесс сжатия

Определяют  параметры процесса сжатия: n₁; р_с; Т_с, .

   а)  Показатель политропы сжатия определяется из соотношения:

              n₁ = 1,41 – 100/n_н =  1,41-100/1500 =1,34                                                           

                                                                                                                                    (4)                                                                                                     

   где  n_н – номинальная частота вращения коленчатого вала двигателя. 

   б)  Давление конца сжатия:

                                                 = =5,2                      (5) 

     в)  Температура конца сжатия:

                       

     =893,9                                  (6) 

   г)  Масса рабочей смеси в конце сжатия :

              

= 0,9 (1+0,05)=0,945 кмоль.               (7) 

   д)  Теплоемкость рабочей смеси в конце сжатия:

   С_vc=20,16+1,74×10^-3Т_с =20,16+1,74×10^-3· 893,9=21,71 кДж/(кмоль.град) 
 

   1.3. Процесс сгорания

а)  Определяют массу продуктов сгорания в цилиндрах двигателя.

    a³1,0 +М₁ g_r =

         = 0,87/12+0,125/2+0,79·1,8·0,5+0,21(1,8-1) ·0,5+0,9·0,05 = 0,95             (8) 

где С = 0,855; 0,87; Н = 0,145; 0,125 – соответственно элементарный состав топлива для бензина и дизтоплива (ориентировочно).

б)    Определяют температуру газов в цилиндре в конце процесса сгорания из уравнений:  

    для дизеля           , ,                    (9)

                 

где     С_vz – теплоемкость продуктов сгорания при постоянном объеме:   

С_vz =(18,4+2,6a) + (15,5 + 13,8a)10 ^{– 4} Т_z =23,08+ 24,84 Т_z                          (10)

                                                                                                                                      

           

           С_rz – теплоемкость продуктов сгорания при постоянном давлении:

  С_rz =(20,2 + 0,92/a) + (15,5 + 13,8/a) 10 ^–4 Т_z + 8,314=(20,2 + 0,92/1,8) + (15,5 + 13,8/1,8) 10 ^–4 Т_z + 8,314= 29,014+0,0023 · Т_z                                         

                                                                                                                                 (11)                                                       

        m -коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси в ходе сгорания                   

     m= =0,95/0,95=1    (значения m находятся в пределах 1,01…1,1)                                                                                

            x - коэффициент использования теплоты в ходе сгорания,

для дизелей - x=0,7…0,9.

         Н_н- низшая теплотворная способность топлива:

                                              для дизтоплива -            

      Уравнения  (10) и (11) после подстановки  соответствующих значений решаются  как квадратные уравнения: 

А Т_z² + В Т_z + C =0,

А0,0023Т_z² + 29,014 Т_z -70287,3 =0,

                                                                                                                                                                                          

T_z =

= =2079,66 К

в)    Определяют максимальное давление газов в цилиндре по формулам: 

        для дизелей     р_z = l × р_c =1,8·5,2=9,36МПа                           (12)

   Степень  повышения давления l принимается:

  для дизелей с неразделенной камерой сгорания  - 1,8…2,2;

  для дизелей  с разделенной камерой сгорания   -  1,4…1,6;

  для дизелей  с пленочным смесеобразованием  -  1,5…1,8;

   (для дизелей  с наддувом принимаются меньшие  значения l) 

1.4. Процесс расширения

 Определяют параметры процесса расширения: n₂; р_b; Т_b.

а) Показатель политропы расширения определяется из соотношения:

n₂ = 1,22 + 130/n_н=1,22+130/1500=1,306

б) Давление и  температура конца расширения:   

       для дизелей:

                                 = =1,05                                                   (13) 

  =1048                                                (14) 

где =15,0/1,6=9,37 -степень последующего расширения,

 = 1,6  -степень предварительного расширения.

      Полученные  расчетные значения  термодинамических параметров процессов  цикла необходимо сопоставить  с данными таблицы 2.

Таблица 2

Предельные  значения параметров процессов цикла