Тепловой расчет атмосферного четырёхтактного дизельного двигателя ЯМЗ-240

Чертеж.cdw

Записка.doc

2Расчет характеристик рабочего тела . ..3
3Расчет процессов газообмена 4
6Процессы расширения и выпуска .9
7Индикаторные параметры рабочего цикла .. 9
8Эффективные показатели двигателя ..10
9Основные параметры цилиндра и двигателя 11
10Тепловой баланс двигателя .12
11Построение индикаторной диаграммы ..14
Список литературы 17
1. Произвести тепловой расчет атмосферного четырёхтактного дизельного двигателя ЯМЗ-240 .
Эффективная мощность дизельного двигателя Ne=265 кВт
Двигатель 12 цилиндровый
Номинальная частота вращения n=2100мин-1
2. Расчет характеристик рабочего тела.
В соответствии с ГОСТ 305-82 для рассчитываемого двигателя принимаем дизельное топливо(для работы в летних условиях- марки Л и для работы в зимних условиях- марки З). Цетановое число топлива- не менее 45.
Средний элементарный состав дизельного топлива
С=0870; Н=0126; О=0004
Низшая теплота сгорания топлива
Hu=3391С+12560Н-1089(O-S)-251(9Н+W)=
=3391·087+1256·0126-1089·0004-251· 9·0126=4244 МДжкг=42 440 кДжкг.
Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива
Количество свежего заряда
Количество отдельных компонентов продуктов сгорания
Общее количество продуктов сгорания
Коэффициент молекулярного изменения свежей и рабочей смеси
Изменение воличества молей рабочего тела при сгорании
3. Расчет процессов газообмена.
Температура и давление окружающей среды
Температура остаточных газов
Давление остаточных газов
рг=11*рк=11*01=011Мпа
Температура подогрева свежего заряда
Плотность заряда на впуске
где - удельная газовая постоянная для воздуха.
Определение гидравлических потерь во впускном трубопроводе
В соответствии со скоростным режимом двигателя (n=2400 обмин) и при условии качественной внутренней поверхности впускной системы можно принять:
где -коэффициент затухания скорости движения заряда в рассматриваемом сечении цилиндра; вп - коэффициент сопротивления впускной системы отнесенный к наиболее узкому сечению; вп-средняя
скорость движения заряда в наименьшем сечении впускной системы.
Давление в конце впуска
рa =рк –Δра=01–0008=0092 МПа
Коэффициент остаточных газов
Количество остаточных газов
Температура в конце впуска
Коэффициент наполнения
Средние показатели адиабаты и политропы сжатия. При работе дизеля на номинальном режиме можно с достаточной степенью точности принять показатель политропы сжатия приблизительно равным показателю адиабаты который определяется по номограмме при =165 и Та=327 n1=1.371
Давление и температура в конце сжатия
Средняя мольная теплоёмкость в конце сжатия
а) свежей смеси (воздуха).
-определяется методом интерполяции по таблице при tc=6250Сα=15
5. Процесс сгорания.
Коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси
Теплота сгорания рабочей смеси
Средняя мольная теплоемкость продуктов сгорания
Коэффициент использования теплоты Для современных дизелей с раздельными камерами сгорания и хорошо организованным объемным смесеобразованием с повышением теплонапряженности двигателя и созданием более благоприятных условий для протекания процесса сгорания можно принять z=083
Степень повышения давления в дизеле в основном зависит от величины подачи топлива. В связи с этим целесообразно принять для дизеля без наддува λ=2
Температура в конце видимого процесса сгорания
01959tz2+33726tz-72547=0
Максимальное давление сгорания
Степень предварительного расширения
6.Процессы расширения и выпуска.
Степень последующего расширения для дизелей с наддувом
Средние показатели адиабаты и политропы расширения определяем по номограмме при =132;Tz=2220 и α=15 n2=1275
Давление и температура в конце процесса расширения
Проверка ранее принятой температуры остаточных газов
Δ Тr=100(765-750)765=196%.
7. Индикаторные параметры рабочего цикла
Теоретическое индикаторное среднее давление
Среднее индикаторное давление
где φu=0.95 - коэффициент полноты диаграммы
Индикаторный К.П.Д. и индикаторный удельный расход топлива
8. Эффективные показатели двигателя
Среднее давление механических потерь
где S=140 мм - ход поршня протопита тогда
Среднее эффективное давление и механический К.П.Д
ре=рi-pм=0889-0205=0684 МПа
Эффективный К.П.Д. и эффективный удельный расход топлива
9. Основные параметры цилиндра и двигателя
Рабочий объем одного цилиндра
где – число цилиндров =12.
Так как ход поршня по прототипу S=140 мм то
Окончательно принимаю: D=130 мм и S=140 мм.
Основные параметры и показатели двигателей определяются по окончательно принятым значениям D и S:
Обьем одного цилиндра
Обьем камеры сгорания
Полный обьем цилиндра
Часовой расход топлив
10.Тепловой баланс двигателя
Количество введенной теплоты
Теплота превращенная в полезную работу
Теплота передаваемая охлаждающей среде определится
где с - коэффициент пропорциональности с = 045 053 для четырехтактных двигателей; примем с = 05
m - показатель степени m = 06 07 для четырехтактных двигателей примем m = 064
Теплота теряемая с отработавшими газами
tг = (Тг – 273) =765 - 273 = 492 оС и t0 = (Т0 – 273) = 293 – 273 = 20 оС — температуры отработавших газов и поступающего воздуха R = 8314 кДж(кмольград) – универсальная газовая постоянная.
(mcv )пс = 23389 кДж(кмольград) - средняя мольная теплоемкость продуктов сгорания определяется методом интерполяции при температуре tг и α=15.
(mcv )в = 20775 - средняя мольная теплоемкость свежего заряда при постоянном объеме. Определяется методом интерполяции исходя из следующих значений: - при температуре t0 = 0°С (mcv )в = 20759 кДж(кмольград); - при температуре t0 = 100°С = 20839 кДж(кмольград);
Остаточный член теплового баланса
Qост = Q – (Qe + Qохл + Qг.).
=770569-(266790+272003+213410)=18366 Джс
Таблица 1. Основные величины теплового баланса двигателя
Составляющие теплового баланса
Количество располагаемой (введенной) теплоты
Теплота потерянная с охлаждающим агентом
Теплота потерянная с отработавшими газами
Остаточный член теплового баланса
11 Построение индикаторной диаграммы
Индикаторную диаграмму строим для номинального режима работы двигателя т. е. при Nе = 265 кВт и и n=2100 обмин аналитическим методом.
Масштабы диаграммы: масштаб хода поршня Ms=14 мм в мм; масштаб давлений Мр=005 МПа в мм.
Определим в масштабе соответствующие рабочему объему цилиндра и объему камеры сгорания
АВ=SМS=14014 = 100 мм;
ОА = АВ(-1)= 100(165-1)=65 мм
Откуда ОВ=ОА+АВ=65+100=1065 мм;
Максимальная высота диаграммы(точка z)
рzМр= 8590005 = 1718 мм.
zz=OA(ρ-1)=65(125-1)=16 мм
Положение точки определяется из выражения
p=(1.15 1.25)pc=1.15·4295=4939МПа
Определяем поправку Брикса
где отношение радиуса кривошипа к длине шатуна .
Построение политроп сжатия и расширения аналитическим методом
а) политропа расширения
Таблица 2.Результаты расчета точек политроп.
Политропа расширения
Скругление индикаторной диаграммы осуществляется на основании следующих соображений и расчетов. Начало открытия впускного клапана (точка r’) устанавливается за 200 до прихода поршня в в.м.т. а закрытие (точка a’’) – через 560 после прохода поршнем н.м.т.; начало открытия выпускного клапана (точка b’) принимается за 560 до прихода поршня в н.м.т. а закрытие (точка a’) – через 200 после прохода поршнем в.м.т.
Учитывая работу двигателя на дизельном топливе заданим угол опережения впрыска топлива 300 (точка с’). А продолжительность периода задержки воспламенения Δφ1=50. Точка f расположена за 250=300-50 до в.м.т.
В соответствии с принятыми фазами газораспределения и углом впрыска топлива определяют положение точек r' а' a" с' f b'по формуле для перемещения поршня.
где – отношение радиуса кривошипа к длине шатуна.
Таблица 3.Расчеты ординат точек r' а' a" с' f b'.
Расстояние точек от в.м.т. (АХ) мм
Соединяя плавными кривыми точки с с и далее с b и кривой расширения с и линией выпуска получим скругленную действительную индикаторную диаграмму двигателя с впрыском топлива.
Колчин А. И. Демидов В. П. «Расчет автомобильных и тракторных двигателей». Москва Высшая школа 2008г .
Двигатели внутреннего сгорания. Устройство и работа поршневых и комбинированных двигателей». Под общ. ред. Орлина А.С. Круглова М.Г. – Москва Машиностроение 1990
А.В. Ерхов В.С. ИзвековТЕПЛОВОЙ И ДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТЫ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ.Учебное пособиепо курсовому проектированию для студентов специальностей 170400 230100.МГУл.2003.