Система охлаждения легкового автомобиля

     р_z = p_cμT_z/T_c^. (19)

     При n = 900 об/мин р_z = 1,868802·1,08979·2599/750=7,057 МПа;

     при n = 3000 об/мин р_z = 1,812369·1,06053·2873/753=7,333 МПа;

     при n = 5400 об/мин р_z = 1,6189·1,06034·2847/752=6,4988 МПа;

     при n = 6000 об/мин р_z = 1,5542·1,0602·2802/756=6,10706 МПа;

     Максимальное  давление сгорания действительное

     р_zд = 0,85/ р_z;

    

п	900	3000	5400	6000	об/мин
рzд	5,9989	6,2334	5,524	5,191	МПа

 

     Степень повышения давления

     λ= р_z /p_c (20) 

    

п	900	3000	5400	6000	об/мин
λ	3,7765	4,046364	4,0143	3,9294

 

     Процессы  расширения и выпуска. Средний показатель адиабаты расширения k₂ определяется по номограмме при заданном ε =8,5 для соответствующих значений α и Т_z, а средний показатель политропы расширения n₂ оценивается по величине среднего показателя адиабаты: 

    

п	900	3000	5400	6000	об/мин
α	0,86	0,96	0,96	0,96
Tz	2599	2873	2847	2802	К
k2	1,2605	1,2515	1,2518	1,2522
n2	1,26	1,251	1,251	1,252

 

     Давление  и температура в конце процесса расширения

      (21) и  (22)

     При n = 900 об/мин р_b= 7,05749/8,5^1,26 = 0,4759 МПа и Т_b= 2599/8,5^{1,26 -1} = 1490 К;

     при n = 3000 об/мин р_b= 7,333/8,5^1,251 = 0,5042 МПа и Т_b= 2873/8,5^{1,251 -1} = 1679 К;

     при n = 5400 об/мин р_b= 6,4988/8,5^1,251 = 0,4468 МПа и Т_b= 2847/8,5^{1,251 -1} = 1664,8 К;

     при n = 6000 об/мин р_b= 6,107/8,5^1,252 = 0,419 МПа и Т_b= 2802/8,5^{1,252 -1} = 1634 К;

     Проверка  ранее принятой температуры остаточных газов:

      . (23)

     При n = 900 об/мин

      ; ;

     при n = 3000 об/мин 

      ; ;

     при n = 5400 об/мин 

      ; ;

     при n = 6000 об/мин 

      ; , где ∆ — погрешность расчета. На всех скоростных режимах температура остаточных газов принята в начале расчета достаточно удачно, так как ошибка не превышает 1,7%.

     Индикаторные  параметры рабочего цикла. Теоретическое среднее индикаторное давление

      (24)

     При n = 900 об/мин

      ;

     при n = 3000 об/мин 

      ;

     при n = 5400 об/мин 

     

     при n = 6000 об/мин 

       

     Среднее индикаторное давление:

      МПа (25)

     где коэффициент полноты диаграммы  принят φ_и = 0,96; 

    

п	900	3000	5400	6000	об/мин
pi	1,1290	1,2131	1,0729	1,0	МПа

 

     Индикаторный  КПД и индикаторный удельный расход топлива

      (26) и  (27)

     При n = 900 об/мин  ; г/(кВт·ч);

     при n = 3000 об/мин  ; г/(кВт·ч);

     при  n = 5400  об/мин ; г/(кВт·ч);

     при n = 6000 об/мин  ; г/(кВт·ч).

     Эффективные показатели двигателя. Среднее давление механических потерь для карбюраторного двигателя с числом цилиндров до шести и отношением S/D≥1

      (28)

     Предварительно  приняв ход поршня S равным 80 мм, получим υ_п.ср. = Sn/3 · 10⁴ = 80 n/3 ·10⁴ = =0,002667n м/с, тогда р_м = 0,049 + 0,0152 • 0,002667n МПа, а на различных скоростных режимах: 

    

п	900	3000	5400	6000	об/мин
υп.ср	2,4003	8,001	14,4018	16,002	м/с
рм	0,08545	0,1705	0,2677	0,292	МПа

 

     Среднее эффективное давление и механический КПД

      (29) и  ; (30) 

    

п	900	3000	5400	6000	об/мин
pi	1,1290	1,2131	1,0729	1,0	МПа
pe	1,04355	1,0426	0,8052	0,70894	МПа
ηм	0,9243	0,8595	0,75049	0,7083

 

     Эффективный КПД и эффективный удельный расход топлива:

      (31) и  ; (32) 

    

п	900	3000	5400	6000	об/мин
ηi	0,3166	0,362	0,3353	0,325	МПа
ηe	0,2926	0,31	0,252	0,231	МПа
ge	280	264	325	355	г/(кВт·ч)

 

     Основные  параметры цилиндра и двигателя. Литраж двигателя:

     V_л = 30τN_e/(p_en) = 30 · 4 · 56/(0,8052 · 5400) = 1,545л.

     Рабочий объем одного цилиндра:

     V_h = V_л/i = 1,545/4 = 0,38625 л.

     Диаметр цилиндра. Так как ход поршня предварительно был принят S = 80 мм, то

      мм

     Окончательно  принимается D == 79мм и S = 80 мм.

     Основные  параметры и показатели двигателя  определяются по окончательно принятым значениям D и S:

       л; 

       мм²=48,99 см²;

      ; (33) ; (34) , (35) 

    

п	900	3000	5400	6000	об/мин
pe	1,04355	1,0426	0,8052	0,7089	МПа
Ne	12,287	40,92	56,887	55,65	кВт
Me	130,44	130,32	100,649	88,62	Н·м
GT	3,440	10,803	18,488	19,755	кг/ч

 

     Литровая  мощность двигателя 

       кВт/л;

     ВЫВОД: основные данные полученные в тепловом расчёте при сравнение с характеристиками прототипа (см. таб.) позволяют сделать вывод о том что для дальнейших расчётов мы можем принять этот двигатель так как расхождение не превышает 10%. 

    

	Ne, кВт	ре	ηе	ge, г/кВт∙ч
Рассчитанное	56,9	0,8052	0,25	325
Прототипа	56,0	0,81	0,27	310 5
Погрешность	1,6	0,5	8	4,6

 

     Расчёт  элементов системы  охлаждения

     По  данным теплового баланса количество теплоты, отводимой от двигателя  жидкостью: Q_В = 60836 Дж/с; средняя теплоемкость жидкости с_ж = 4187 Дж/(кг∙К), средняя плотность жидкости р_ж ≈ 1000 кг/м³; напор, создаваемый насосом, принимается р_Ж = 120000 Па; частота вращения насоса n_В.И.=4600мин^-1. Циркуляционный расход жидкости в системе охлаждения

     G_ж=Q_В/(с_жр_ж∆Т_ж)=60836/(4187∙1000∙9,6) = 0,00151 м³/с,

     где ∆Т_Ж = 9,6 К — температурный перепад жидкости при принудительной циркуляции.

     Расчетная производительность насоса

     G_ж._р = G_ж/η = 0,00151/0,82=0,00184м³/с,

     где η = 0,82 — коэффициент подачи насоса.

     Радиус  входного отверстия крыльчатки 

     r₁= = = 0,0206 м,

     где С₁ = 1,8 — скорость жидкости на входе в насос, м/с; г₀=0,01 — радиус ступицы крыльчатки, м.

     Окружная  скорость потока жидкости на выходе из колеса

u₂ = = = 14,7 м/с,

где угол α₂=10°, а угол β₂=45°; η_h = 0,65 — гидравлический КПД насоса.