Двигатели внутреннего сгорания

При выборе кривошипной схемы коленчатого вала следует учитывать то, что равномерное чередование рабочих ходов (вспышек) в однорядных двигателях с числом

Двигатели внутреннего сгорания

Курсовой проект

Транспорт, логистика

Другие курсовые по предмету

Транспорт, логистика

Сдать работу со 100% гаранией

1. Задание

 

Спроектировать (рассчитать) 4-хтактный дизельный вихрекамерный двигатель жидкостного охлаждения исходя из следующих данных:

§Номинальная мощность (Ne, кВт) - 51 кВт;

§Частота вращения коленчатого вала двигателя (n, мин-1) - 4600 мин-1;

§Степень сжатия (ε) - 23;

§Коэффициент избытка воздуха (α) - 1,4;

§Число цилиндров (İ) - 4Р;

§Отношение хода поршня к диаметру цилиндров S/D=1,06;

Выполнить тепловой расчет двигателя при номинальной мощности, определить основные параметры двигателя и построить индикаторную диаграмму. По значению номинальной мощности и частоте вращения построить внешнюю скоростную характеристику двигателя.

Определить:

1) термодинамические параметры в характерных точках индикаторной диаграммы и построить диаграмму;

) среднее индикаторное давление расчетным путем и путем планиметрирования площади индикаторной диаграммы;

) основные размеры (диаметр цилиндра и ход поршня);

) параметры двигателя при различных скоростных режимах работы и построить внешнюю скоростную характеристику.

 

2. Расчет ДВС с воспламенением от сжатия

 

.1. Выбор и расчет дополнительных данных

 

1) Давление окружающей среды:

) Температура окружающей среды

Т0 = 300 0К

3) Давление остаточных газов

рr - МПа, [рr = (1,05…1,25) р0]

В квадратных скобках даны интервалы изменения параметра, большие значения для высокооборотных дизелей.

4) Температура остаточных газов - Тr = 0 К, [Тr =600…900К]

) Температура свежего заряда в момент поступления ее в цилиндр

 

=300+20=320°К

 

для надувных двигателей

Тк - 350…400оК - без ОНВ

Тк - 350…370оК - с ОНВ типа вода - воздух

Тк - 320…350оК - с ОНВ типа воздух - воздух

Принимаем подогрев свежего заряда

t = -5…200С].

6) Показатель политропы сжатия n1 и политропы расширения n2 принимаются с учетом скоростного режима или по статистическим данным

 

=1,41-100/4600=1,39

=1,22+130/4600=1,25

[]; [];

 

) Коэффициент использования теплоты , [].

) Давление газов в цилиндре в конце впуска

ра =0.8*0.1=0.08 МПа, [ра = (0,8…0,9) р0].

9) Низшая теплотворная способность дизельного топлива Ни =42,5 МДж/кг

[1 кал = 4,1868 Дж].

 

2.2 Определение параметров конца впуска

двигатель тепловой дизельный сгорание

1) Коэффициент остаточных газов

 

[0,03…0,06].

 

) Определение температуры газов в цилиндре в конце впуска

 

[340…3600 К].

 

 

 

) Коэффициент наполнения

 

[0,8…0,9],

 

где - коэффициент дозарядки [1,05…1,1].

 

2.3 Определение параметров конца сжатия

 

1) Давление газов в цилиндре в конце сжатия

 

МПа[3,5…5,0 МПа].

Мпа

 

) Температура газов в цилиндре в конце сжатия

 

[850…10500 К].

 

.4 Расчет рабочего тепла

 

Состав дизельного топлива: С = 0,87; Н = 0,126; О2 = 0,004.

1) Определение теоретически необходимого количества воздуха для полного сгорания 1 кг дизельного топлива

 

кг.возд./кгтоп.,

 

где 0,23 - массовая доля кислорода в воздухе;

В молях

 

кмоль возд. / кг топлива,

 

где 0,21 - объемная доля кислорода в воздухе.

) Определение количества воздуха в цилиндре перед сгоранием в кмоль/кг

 

кмоль/кг.

кмоль/кг.

 

) Определение суммарного количества продуктов сгорания, кмоль/кг

 

М2=С/12+Н/2+(α - 0,208) L0

М2=0,87/12+0,126/2+(1,4-0,208)*0,495=0,725 кмоль/кг

 

) Определение химического коэффициента молекулярного изменения:

 

.

) Определение действительного коэффициента молекулярного изменения:

 

 

.5 Определение параметров конца сгорания

 

Уравнение сгорания для дизельных двигателей имеет вид:

 

,

 

где = 20 160 +1,74Tс, (Дж/кмоль·град)

= (20 100+922/α) + (1,6+1,38/α) Тz, (Дж/кмоль·град).

 

tc= (Tc-273); tzc= (Tz-273); tc=1145-273=872=(tc+273); Tz=(tz+273).

 

Подставив выражения теплоемкостей в уравнение сгорания топлива, получим квадратное уравнение относительно Тz. Решение его имеет вид:

 

=(0,7*42,5*106)/(0,693*1,03*1,045)=39666667

= (20160+1,74Тс)* tc=19316806

с=1,986*μ·Tz/Tс* Tс=2,08Тz

39666667+19316806+2,08 Тz=58983473+2,08 Тz

=(20100+922/α) Тz=20758.6+2.59 Тz

tzc= (Tz-273)

μ=1.045*(20758.6+2.59 Тz)*(Тz-273)=21314 Тz-5922117+2,71 Тz2

58983473+2,08 Тz=21314 Тz-5922117+2,71 Тz2

2,71 Тz2+21312 Тz-64905590=0

А=2,71; В=21312; С=-64905590

=2346К

 

Расчетное давление сгорания:

 

=1,045*6,25*(2346/1145)=13,4 МПа,

 

где λ - степень повышения давления определяется из выражения:

 

λ=μ·Tz/Tс=1,045*(2346/1145)=2,14

 

Максимальное давление цикла с учетом скругления индикаторной диаграммы

 

(МПа)

=0,95*13,4=12,73 МПа

 

.6 Расчет параметров расширения

 

1 Давление конца расширения:

 

b = 0,25…0,5 МПа]

 

где δ - степень последующего расширения:

 

δ=ε/ρ=23/1=23

 

ρ - степень предварительного расширения:

 

ρ = =(1,045/2,14)*(2346/1145)=1,0045=1

 

Температура конца расширения:

 

°К,

 

Среднее индикаторное расчетное давление цикла:

 

=0,98

 

Действительное среднее индикаторное давление с учетом коэффициента скругления индикаторной диаграммы.

;φскр=0,92…0,97; [рi = 0,8…2,0 МПа]

 

2.7 Основные расчетные показатели цикла

 

1 Индикаторный КПД:

 

;

.

 

Расход топлива на один индикаторный кВт. час:

 

;

г/кВт ч г/кВт ч.

 

Доля индикаторного давления, затраченного на трение и привод вспомогательных агрегатов (насосы, генератор и т.д.) - рМ:

- рМ = 0,089+0,0118 - для дизелей с непосредственным впрыском;

- рМ = 0,103+0,0153 - для предкамерных дизелей;

- рМ = 0,089+0,0135 - для вихрекамерных дизелей

- средняя скорость поршня, м/с,

п = 9…12 м/с, для высокооборотных двигателей при n > 2500 мин -1 принимаем Сп ≥ 12 м/с].

Т.к. у нас n>2500 мин-1, (n=4600), то принимаем Сп ≥ 12 м/с

рМ=0,089+0,0135*12=0,251

4 Среднее эффективное давление цикла

 

ре = рi - рм=0,95-0,251=0,699е = 0,6…1,5 МПа.];

 

Механический КПД

 

=0,699/0,8=0,87[ = 0,7…0,9].

 

. Эффективный КПД

 

=0,43*0,87=0,37[ = 0,23…0,42].

 

. Удельный эффективный расход топлива:

 

=3600/(42,5*0,37)=229 г/кВт ч.

 

2.8 Определение диаметра и хода поршня и основных параметров ДВС

 

1 Литраж двигателя (рабочий объем двигателя), дм3

 

=(30*4*51)/(0,8*4600)=1,6 дм3, где τ=4

 

Рабочий объем цилиндра, дм3

=1,6/4=0,4

 

3Диаметр и ход поршня, мм

 

= 78; S = (S/D)·D=1,06*78=82,7=83

 

Полученные значения S и D округляется до целых величин и по ним вычисляются основные показатели двигателя:

Похожие работы

1 2 3 4 > >>