Проект двигателя Д-144

Д-144a - копия.frw

Д-144 продольный переделан.frw

Тепловой расчёт двигателя+.doc

1.ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ Д - 144
Тепловой расчет позволяет аналитически с достаточной степенью точности определить основные параметры вновь проектируемого или модернизируемого двигателя а также оценить индикаторные и эффективные показатели работы существующего.
При выполнении расчета задаемся рядом параметров соответствующим действительным значениям для существующего двигателя.
Степень повышения давления газов в цилиндре (λ)
Коэффициент избытка воздуха (a)
Коэффициент наполнения (h)
Число оборотов коленчатого вала (n )
Число цилиндров двигателя (к)
Коэффициент использования теплоты (x)
Механический КПД двигателя (hm)
Коэффициент скругления индикаторной диаграммы (f)
Подогрев смеси на впуске (DТ К)
Давление остаточных газов (Pr МПа)
Температура остаточных газов (Tr К)
Показатель политропы сжатия
Показатель политропы расширения
Диаметр цилиндра (D м)
Удельная масса поршня пальца и колец отнесенная к единице
площади поршня (mп )
Удельная масса шатуна отнесенная к единице площади поршня (mш )
1 Параметры окружающей среды и рабочего тела
Давление воздуха р0 = 01 МПа
Температура воздуха Т0 = 293 К
Топливо – дизельное топливо.
Низшая теплота сгорания QН = 42500 кДжкг
Элементный состав топлива:
кислород растворенный в топливе ОТ = 001
Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания одного килограмма топлива:
килограммах l0 кг воздухакг топлива:
То же в молях L0 кмолькг
где В = 2897 – молекулярная масса воздуха кгкмоль.
Количество свежего заряда (действительный расход воздуха двигателем) М1 кмоль:
где α – коэффициент избытка воздуха.
Давление воздуха в цилиндре в конце впуска ра МПа:
где v – коэффициент наполнения цилиндра свежим воздухом; – степень сжатия; T '0 = T0 +Δt – температура свежего заряда на впуске (до впускного клапана) К; Δt – подогрев свежего заряда во впускном трубопроводе градусов; pr – давление остаточных газов в цилиндре в конце такта выпуска МПа.
Коэффициент остаточных газов γ:
где Тr - температура остаточных газов в цилиндре в конце выпуска К.
Температура воздуха в цилиндре в конце впуска Та К:
Давление в конце сжатия рс МПа:
где n1 – показатель политропы сжатия.
Температура в конце сжатия Тс К:
Количество молей остаточных газов Мr кмоль:
Общее количество рабочей смеси (свежий воздух плюс остаточные газы) в конце сжатия до начала сгорания Мс кмоль:
Количество продуктов сгорания (без остаточных газов) М 2 кмоль:
Общее количество молей после сгорания Мz кмоль:
Коэффициент молекулярного изменения :
Количество теплоты передаваемой газам на участке горения топлива
где x - коэффициент использования теплоты на участке czz'
Средняя молярная теплоёмкость воздуха в конце такта сжатия перед началом
горения Сvc кДжкмоль·град:
Максимальная температура сгорания Тz К:
где = 29149+00025· - средняя молярная теплоемкость продуктов сгорания кДжкмоль·град;
l - степень повышения давления газов в цилиндре.
Решаем это уравнение как полное квадратное уравнение типа:
Считаем значения коэффициентов:
Из двух корней выбираем один с реальным ответом (положительный) величина Tz в пределах 1900-2300 К.
Максимальное давление газов в конце сгорания на участке zz' рz МПа:
Степень предварительного расширения газов на участке zz' r:
Определяем положение точки z' на индикаторной диаграмме:
где - объем камеры сгорания литров; определяется из формулы:
где Va - полный объем цилиндра литров; Vh - рабочий объем одного цилиндра литров.
Для чего: находим Vh литр:
где Fn - площадь поршня
Vh = 86546·10-6·014 =1039 литра.
Положение точки z' на индикаторной диаграмме:
Степень последующего расширения газов на участке z' в:
5 Процесс расширения
Давление газов в нижней мёртвой точке в конце расширения рв МПа:
где n2 – показатель политропы расширения.
Температура газов в нижней мёртвой точке в конце расширения Тв К:
6 Среднее давление газов в цилиндре
Среднее расчётное индикаторное давление газов внутри цилиндра по нескруглённой индикаторной диаграмме рi расч МПа:
Действительное среднее индикаторное давление газов внутри цилиндра по скруглённой индикаторной диаграмме рi МПа:
где φ – коэффициент скругления индикаторной диаграммы учитывающий окончание сгорания в начале такта расширения и потери давления при предварительном открытии выпускного клапана.
Среднее эффективное давление ре МПа:
где m – механический кпд двигателя.
Среднее давление механических потерь рm МПа:
7 Коэффициент полезного действия двигателя
Индикаторный КПД двигателя i:
где QН – низшая теплота сгорания QН = 4250 МДжкг;
– плотность воздуха кгм3; Rв = 287 Дж(кг·град) – удельная газовая постоянная для воздуха.
Эффективный КПД двигателя е :
8 Эксплуатационные показатели двигателя
Эффективная мощность двигателя Ne кВт:
где Vh – рабочий объём одного цилиндра литр; n – частота вращения коленчатого вала мин –1.
Крутящий момент двигателя Мк Н·м:
Удельный расход топлива (экономичность двигателя) ge г(кВт·ч):
Часовой расход топлива двигателем Gт кгч:
Часовой расход воздуха двигателем Gв кгч:
Литровая мощность двигателя Nл кВтлитр
9 Построение индикаторной диаграммы
По заданным и определить объемы: - объем камеры сгорания литров; - полный объем цилиндра литров.
Определяем давление газов в промежуточных точках индикаторной диаграммы на тактах сжатия и расширения и заносим данные в таблицу.
где - давление сжатия на точке МПа.
Для линии расширения:
где - давление расширения на точке МПа.
Давление газов в промежуточных точках индикаторной диаграммы на тактах сжатия и расширения
В соответствии с полученными результатами расчетов строим индикаторную диаграмму (рис. 1.1).
Рис. 1.1. Индикаторная диаграмма.