Будь умным!


У вас вопросы?
У нас ответы:) SamZan.ru

Тепловой расчет дизеля. Давление и температура остаточных газов

Работа добавлена на сайт samzan.ru: 2016-03-13


2.Тепловой расчет дизеля

Давление и температура остаточных газов

Давление остаточных газов :

    Рr=(1.05…1.15)po=(1.05…1.15)0.098=1.05*0.098…1.15*0.098

       = 0.1029…0.1127=1127МПа

Температура остаточных газов: Тr=800oK

Подогрев свежего заряда ∆Т=0оК

Коэффициент избытка воздуха α=1.5

Средний элементный состав дизельного топлива  С=0.87; Н=0.125; О=0.005.

Молекулярная масса топлива                           µт=190кг/кмоль

Низшая удельная теплота сгорания топлива  QH=42500 кДж/кг

Показатели политроп сжатия и расширения  n1=1.4    n2=1.2

Коэффициент использования тепла                 Ԑ=0.8

Степень повышения давления                          λ=1.5

Процесс впуска

1.Давление в конце впуска рао-∆ра=0.098-0.011=0.087МПа

∆ра=(ß2вп)W2вп/2*р*10-6=3*802/2 *1.138*10-6= 0.011МПа

Где  (ß2вп)=3  р=(ро*106)/RTo=0.098*106/287*290=1.177 кг/м3

2.Коффициент остаточных газов

γr=((To+∆T)/Tr )*(( pr/ Ԑра-рr))=((290+20)/800)*(0.1127/(16.5*0.087-0.1127))

= 0,031

3.Температура в конце впуска

Та=( To+∆T+ γrТr)/(1+ γr)=(290+20+0.031*800)/(1+0.031)=325оК

4. Коэффициент наполнения

nv = (1/(Ԑ-1))* (To /(To+∆T) )* )*(( Ԑра-рr) /po)

= (1/(16.5-1))* (290 /(290+20) )* )*(( 16.5*0.087-0.1127) /0.098)=0.84

Процесс сжатия

1.Давление в конце сжатия        рс = раn1 =0.087*16.51.4= 4.17 МПа

2.Температура в конце сжатия  Тсаn1-1=314*16.51.4-1=1028oK

Процесс сгорания

1.Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива

Lo=1/21(C/12+H/4-O/32)=1/21(0.87/12+0.125/4-0.005/32)= 0.495 кмоль/кг

2.Действительноетколичество молей свежего заряда

М1=М=αLo=1.5*0.495=0.7425кмоль/кг

3.Количество молей продукта сгорания при α>1

М2=С/12+H/2+(α-0.21)LO=0.87/12+0.125/2+(1.5-0.21)0.495=0.7447кмоль/кг

4.Действительный коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси

ß=(ßоr)/(1+ γr)=(1.003+0.031)/1.031=1.03

5.Температура и давление в конце  видимого сгорания.

В общем виде уравнение сгорания имеет вид :

ԐQH/(M1(1+ γr))+(µCvc+8.314λ)Tc=ß( µCvc+8.314) Tz

Подставляя все известные данные получаем

80861,2=21.33 Tz+0.002539 Tz2+8.563 Tz

Отсюда следует

 Tz  = (-b+(b2-4ac)^0.5)/2a =

(-29.893+(29.8932+4*0.002539*80861.2)^0.5)/(2*0.002539)=2362.5oK

6.Давление в конце видимого сгорания

Рz=λpc=1.5*4.17=7.087 МПа

7.Степень предварительного расширения в дизеле находится по выражению

р=ßТz/Tc λ =1.03*2362.5/1.5*1028=1.57

Процесс расширения

1.Давление и температура газов в конце расширения

рb=pzn2=7.08/10.51.2=0.42 МПа

Тb=Tz/ δn2-1=2362.5/10.51.2-1=1350 oK

Индикаторные и эффективные показатели двигателя

1.Среднее индикаторное давление*

p1/ = pc/ε-1*[λ/n2-1*(1-1/ εn2-1)-1/n1-1*(1-1/ εn1-1)] = 1.132/6.5-1*[4.074/1.24-1*(1-

1/6.51.24-1)-1/1.34-1*(1-1/6.51.34-1)] = 0.205*[16.975*(1-0.638)-2.941*(1-0.529)] =

0.205*[6.144-1.385] = 0.97 МПа

2. Среднее индикаторное давление цикла*

pi = ϕ* p1/ = 0.97*0.97 = 0.94 МПа

ϕ = 0.94…0.97

3.Индикаторный КПД цикла*

ηi = 8314*( pi*M1*T0/Qн*ηv*p0)*10-6 = 8314*(0.94*0.467*290/44*0.857*0.098)*10-6 = 0.286

4.Индикаторный удельный расход топлива*

gi  = 3600/Qн* ηi = 3600/44*0.286 = 286.07 г/кВт*ч

5.Среднее давление механических потерь*

S/D<1; pм = 0.039+0.0132*Vср = 0.039+0.0132*10.13 = 0.172

Vср = S*n/30 = 0.095*3200/30 = 10.13

6.Среднее эффективное давление и механический КПД

pe = pi – pм = 0.94-0.172 = 0.768 Мпа

ηм = pe/pi = 0.768/0.94 = 0.81

7.Эффективный КПД и эффективный удельный расход топлива

ηе = ηi*ηм = 0.286*0.81 = 0.25

ge = 3600/Qн* ηе = 3600/44*0.25 = 327.3 г/кВт*ч

Определение диаметра и хода поршня

Рабочий объём цилиндра

Vh = 30*τ*Ne/pe*i*n = 30*4*132.4/0.768*8*3200 = 0.8л

Диаметр цилиндра и ход поршня

D = 100*³√4*Vh/п(S/D) = 100*³√4*0.8/3.14(95/108) = 100*1.05 = 105 мм

S = D*(S/D) = 105*(95/105) = 95 мм

Мощность двигателя

Ne = (Pe*П*D2*S*i*n/30*τ*4)*103 = (0.768*3.14*0.1052*0.095*8*3200/30*4*4)* 103 = 134.4кВт

Δ = (134,4-132,4)*100/132,4 = 1,51%

Построение индикаторной диаграммы

Рабочий объём цилиндра Vh откладывается по оси абцисс в мм,численно равным ходу поршня.

Vh = S = 95мм

Тогда объём камеры сгорания в мм будет

Vc =S/ε-1 = 95/6.5-1 = 17.3мм

Полный объём

Va = Vh+Vc = 95+17.3 = 112.3мм

Масштаб давления принимаем μр = 0,02Мпа/мм

Расчет политроп сжатия и расширения

Результаты расчета политроп сжатия и расширения

έ

1

1,5

2

4

5

6

8

9,3

10,74

16,5

Vx=Va/έ

149,03

99,35333

74,515

37,2575

29,806

24,83833

18,62875

16,02473

13,8761639

9,032121

px=pa*έ^n1

0,087

0,153478

0,229594

0,605903

0,828089

1,068885

1,598988

1,974219

2,41504511

4,405516

px/μp

2,9

5,115944

7,653146

20,19677

27,60298

35,6295

53,2996

65,80731

80,5015035

146,8505

px=pb*έ^n2

0,42

0,683217

0,964907

2,216773

2,897432

3,606042

5,092808

6,101391

7,25194377

12,14032

px/μp

14

22,77391

32,16355

73,89244

96,58108

120,2014

169,7603

203,3797

241,731459

404,6772

Построение скоростной характеристики

Скоростная характеристика двигателя строится в левом нижнем углу первого листа проекта.

Для расчета и построения кривых эффективной мощности и эффективного удельного расхода топлива используются эмпирические формулы

Nex = Ne*nx/nn(a+b*( nx/nn)-c(nx/nn)2) = 134.4*800/3200*[1+1*(800/3200)-1*(800/3200)2)] = 33.6*[1+0.25-1*0.0625] = 39.9кВт

gex = geN*[a1-b1*(nx/nn)+c1*( nx/nn)2] = 327.3*[1.2-1*(800/3200)+0.8*(800/3200)2] = 327.3г/кВтч

Крутящий момент и часовой расход топлива находится по формулам:

Mex = 9550*Nex/nx = 9550*39.9/800 = 476.505Нм

GTX = gex* Nex*10-3 = 327.3*39.9*10-3 = 13.06 кг/ч

Скоростная характеристика двигателя

nx, об/мин

900

1100

1300

1500

1700

Nex,кВт

118,1755

142,0361

161,241

174,0443

178,7

Mex

1253,974

1233,132

1184,501

1108,082

1003,874

gex

210,2803

208,654

212,2318

221,0138

235

Gtx

24,84998

29,6364

34,22048

38,46619

41,9945

Кинематический расчет кривошипно-шатунного механизма(КШМ)

Расчет состоит в определении перемещения, скорости и ускорения поршня для различных углов поворота коленчатого вала, при постоянной частоте вращения его.

Радиус кривошипа       R = S/2 = 95/2 = 47.5мм

Длина шатуна                L = R/λ = 47.5/0.255 = 216мм

Угловая скорость коленчатого вала    ω = π*n/30 = 3.14*3200/30 = 334.9рад/с

Определяем кинематические параметры по формулам:

Перемещение поршня

x = R*((1-cosϕ)+λ/2*sin2ϕ) = 47.5*((1-cos0)+0.255/2*sin20) = 0 м

Скорость поршня

v = R*ω*(sinϕ+λ/2*sin2ϕ) = 47.5*334.9*(sin0+0.255/2*sin2*0) = 0 м/с

Ускорение поршня

j = R*ω2*(cosϕ+λ*cos2*ϕ) = 47.5*334.92*(cos0+0.255*cos2*0) = 6690013 м/с2

Расчёты выполняются для углов поворота коленчатого вала от 00 до 3600 через каждые 300 и результаты их вносим в таблицу

Кинематика поршня

φ,град

φ,рад

x,м

v,м/с

j,м/с^2

0

0

0

0

2799,084

30

0,523333

0,01857

9,060817

2211,296

60

1,046667

0,050906

13,62195

818,2313

90

1,57

0,088354

12,46054

-581,1

120

2,093333

0,120889

7,959839

-1398,57

150

2,616667

0,139801

3,400754

-1627,74

180

3,14

0,140029

0,009403

-1633,35

210

3,663333

0,121511

-3,37683

-1628,05

240

4,186667

0,089205

-7,92957

-1401,47

270

4,71

0,051757

-12,4396

-588,153

300

5,233333

0,019193

-13,6313

808,9022

330

5,756667

0,000229

-9,10554

2204,537

360

6,28

-5,8E-05

-0,06054

2799,06

Динамический расчет КШМ

Порядок расчета и построения развернутой индикаторной диаграммы

Поршневая группа:

Абсолютная масса – 1308 кг

Относительная масса – 14,2 г/см3

Шатунная группа:

Абсолютная масса – 1282 кг

Относительная масса – 14,0 г/см3

Масса КШМ

mj = mп+0,275*mш = 1,228+0,275*1,211 = 1,56 кг

mп = mоп*F = mоп*(π*D2/4) = 14.2*(3.14*10.52/4) = 1228.956 кг

mш = mош*F = mош*(π*D2/4) =14*(3,14*10.52/4) = 1211,647 кг

Показание избыточного давления

pr = pиндp0 = 0,105-0,098 = 0,007 Мпа

Определяем силы давления газов на поршень

Pr = pr*F*1060,007*0,0865*106 = 60,55 Н

F = π*D2/4 = 3.14*10.52/4 = 86.54 см2

Определяем силы инерции возвратно-поступательно движущихся масс

Pj = -mj*j = -1.56*6690.013 = -10436.42 H

Суммарные силы, действующие на поршень, определяются алгебраическим сложением сил давления газов и сил инерции возвратно-поступательно движущихся масс

PΣ = Pr + Pj = 60.55+(-10436.42) = -10375.87 H

Определяем силы, действующие в кривошипно-шатунном механизме.

Тангенциальная сила, направленная по касательной к окружности радиуса кривошипа и создающая момент вращения

T = PΣ*sin*(ϕ+β)/cosβ = -10375.87*sin(0+0)/cos0 = 0 H

Сила направленная по радиусу кривошипа

Z = PΣ*cos*(ϕ+β)/cosβ = -10375.87*cos(0+0)/cos0 = -10375.87 H

Нормальная сила, действующая перпендикулярно оси цилиндра

N = PΣ*tg*β = -10375.87*tg0 = 0 H

Данные динамического расчета двигателя

φ,град

φ,рад

β,рад

j,м/c2

pr,Мпа

Pr,Н

Pj,Н

PΣ,Н

T,H

Z,H

N,H

Mk,Hм

0

0

0

2781,354

0,012

79,68

-10791,7

-10712

0

-10711,973

0

0

30

0,523333

0,137637

-196,388

-0,015

-99,6

761,9841

662,3841

410,5084

527,876198

91,74842

18,06237

60

1,046667

0,275273

-1650,63

-0,015

-99,6

6404,453

6304,853

6349,69

1613,60895

1780,766

279,3864

90

1,57

0,41291

-1331,24

-0,015

-99,6

5165,211

5065,611

5067,377

-2215,1859

2219,22

222,9646

120

2,093333

0,550547

1988,513

-0,015

-99,6

-7715,43

-7815,03

-4377,92

8057,47002

-4797,32

-192,628

150

2,616667

0,688183

1537,205

-0,015

-99,6

-5964,35

-6063,95

1276,012

7746,39292

-4986,31

56,14454

180

3,14

0,82582

-1486,64

-0,015

-99,6

5768,171

5668,571

-6137,38

-5678,3529

6146,415

-270,045

210

3,663333

0,963457

-1640,99

0,012

79,68

6367,035

6446,715

-11255,1

-965,78448

9276,299

-495,224

240

4,186667

1,101093

276,8264

0,012

79,68

-1074,09

-994,406

1843,257

-1195,4855

-1959,07

81,1033

270

4,71

1,23873

2711,711

0,05

332

-10521,4

-10189,4

10260

-29524,29

-29548,7

451,4401

300

5,233333

1,376367

-613,555

0,16

1062,4

2380,592

3442,992

5715,728

16878,7132

17484,46

251,492

330

5,756667

1,514003

-1651,39

0,56

3718,4

6407,374

10125,77

148890,8

98254,8026

178100,9

6551,195

360

6,28

1,489953

-1102,89

1,04

6905,6

4279,221

11184,82

138013,4

11624,4942

138049,7

6072,588

390

6,803333

1,352316

2360,635

2,56

16998,4

-9159,27

7839,135

34534,09

-10745,782

35307,55

1519,5

420

7,326667

1,214679

1039,038

1,24

8233,6

-4031,47

4202,133

9316,028

-7647,6645

11296,78

409,9052

450

7,85

1,077043

-1580,74

0,012

79,68

6133,271

6212,951

6258,863

-11518,698

11543,53

275,39

480

8,373333

0,939406

-1609,56

0,012

79,68

6245,109

6324,789

1197,998

-10647,94

8649,327

52,71189

510

8,896667

0,801769

782,6758

0,012

79,68

-3036,78

-2957,1

1149,166

4093,92541

-3055,54

50,56332

540

9,42

0,664133

2508,207

0,012

79,68

-9731,84

-9652,16

7509,01

9688,15231

-7555,21

330,3964

570

9,943333

0,526496

-959,201

0,012

79,68

3721,701

3801,381

-3803,04

-2206,5821

2209,438

-167,334

600

10,46667

0,388859

-1651,12

0,012

79,68

6406,364

6486,044

-6940,72

-978,44133

2657,476

-305,392

630

10,99

0,251223

-796,123

0,012

79,68

3088,957

3168,637

-3173,12

795,53845

813,2139

-139,617

660

11,51333

0,113586

2625,833

0,012

79,68

-10188,2

-10108,6

8212,893

-6005,0772

-1153,15

361,3673

690

12,03667

-0,02405

527,6612

0,012

79,68

-2047,33

-1967,65

1035,053

-1674,0767

47,33233

45,54235

720

12,56

-0,16169

-1628,93

0,012

79,68

6320,261

6399,941

-1084,65

6393,16131

-1043,9

-47,7247

Данные среднего крутящего момента

1 цилиндр

2 цилиндр

3 цилиндр

4 цилиндр

Мк

Мк

Мк

Мк

0

0

180

-429,617

360

9660,935

540

525,6307

9756,94916

30

28,73559

210

-787,857

390

2417,386

570

-266,213

1392,05267

60

444,4783

240

129,028

420

652,122

600

-485,85

739,777851

90

354,7164

270

718,2001

450

438,1204

630

-222,118

1288,91847

120

-306,454

300

400,1009

480

83,85983

660

574,9025

752,409253

150

89,32086

330

10422,36

510

80,44164

690

72,45374

10664,5714

180

-429,617

360

9660,935

540

525,6307

720

-75,9257

9681,02349

Расчет поршня

Длина поршня

H = (1.0…1.7)*D = 1.3*108 = 140.4 мм

Толщина днища поршня

δ = (0.05…0.1)*D = 0.1*108 = 10.8 мм

Расстояние от днища до оси пальца

H1 = (0.45…0.75)*D = 0.75*108 = 81 мм

Длина направляющей части поршня

L = (0.6…1.0)*D = 0.8*108 = 86.4 мм

Расстояние от днища до первой канавки

l = (0.06…0.12)*D = 0.12*108 = 12.96 мм

Наружный диаметр пальца

dп = (0.22…0.28)*D = 0.28*108 = 30.24 мм

Расстояние между торцами бобышек

l3 = (0.3…0.5)*D = 0.5*108 = 54 мм

Средний диаметр бобышек

dб = (1.3…1.6)*dп = 1.6*30.24 = 48.38 мм

Толщина стенки направляющей части поршня

S1 = 4.5 мм

Толщина кольца

a = (0.04…0.05)*D = 0.05*108 = 5.4                      компрессионного

a = (0.038…0.043)*D = 0.040*108 = 4.32              маслосъёмного

Высота кольца

b = 4 мм

Толщина стенки головки поршня

S = (0.05…0.1)*D = 0.1*108 = 10.8 мм

Радиальный зазор между кольцом и канавкой поршня

Δa = (0.7…0.95) = 0.8       компрессионного

Δa =(0.9…1.1) = 1.0          маслосъёмного

Внутренний диаметр поршня

D1 = D-2*(S+a+ Δa) = 108-2*(10.8+5.4-0.8) = 77.2 мм

Длина опорной поверхности под поршневой палец

l2 = (0.2…0.25)*D = 0.2*108 = 21.6 мм

Высота канавок под поршневые кольца

bk = b+ Δb = 4+0.08 = 4.08 мм

Высота пояска между кольцевыми канавками

b1 = bk

Напряжение изгиба

σи = 0.17*pz*D12/δ2 = 0.17*4.612*77.22/10.82 = 40.06 МПа




1. Экономическая социальная и нравственная основы правово го государства
2. Лингвистика текста
3. химические особенности
4.  Какие вы знаете команды инструменты методы для имитации - изменения - создания световых эффектов на изобра
5. Основы журналистских расследований 4 курс ОЗО зимняя сессия Особенности расследовательских стр
6. МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭКОНОМИКИ СТАТИСТИКИ И ИНФОРМАТИКИ МЭСИ АЛТАЙСКИЙ ТЕХНИКУМ ИНФ
7. Укладка волос холодным способом
8. Описати теорію розрахунку числа точок перехрещень.html
9. Особливості формування зимових скупчень Горлиці кільчатої
10. Накопители на гибких магнитных дисках- что это такое и способ производства
11. ритм и темп усвоения знаний Для разработки современных обучающих технологий необходимы методы точного из
12. Реферат- Анурадхапура - древняя столица Цейлона
13. Реферат- О техническом регламенте на автомобильный бензин и дизельное топливо
14. Основы передачи дискретных сообщений1
15. Структура и сущность мировозрения Мировозрение ~ это совокупность обобщенных чувствований интуиктивных
16. .Межнациональные 1.
17. Кентерберийские рассказы (Cnterbury Tles)
18. Кодирование информации
19. МЭИ Институт менеджмента и экономики в энергетике и промышленности ИМЭЭП КУРСОВАЯ РАБОТА
20. с мая 2000 г. Ранее обращался в различные органы государственной власти в связи с нарушением моих неотъемлемы