Процес стиску.

При розрахунку процесу стиску потрібно визначити тиск Ро (МПа) і температуру кінця стиску Т0 (К) використовуючи формули:

де п1 – показник політропи стиску.

Приймаємо значення показника політропи стиску—1,35.

Процес згоряння.

Процес згоряння являється найбільш складним в здійсненні робочого процесу двигуна. Це пояснюється його швидко текучістю, складністю фізико-хімічних перетворень палива в процесі згорання, впливом на його протікання параметрів процесу впуску і стиску, якістю розгалуження палива і рівномірністю розподілу частин палива по об'єму камери згорання і ін.

Метою розрахунку процесу згоряння являється визначення параметрів кінця згоряння (температури і тиску).

Паливо.

Для розрахунку процесу згоряння необхідно задати елементарний склад палива і Процес стиску. визначитийого теплоту згоряння.

Елементарний склад рідких палив можнаприйняти:

бензин: С – 0,85; Н – 0,15; О=0;

Тут С; Н; О – масові долі відповідно вуглецю, водню і кисню в 1 кг палива.

Вибираючи елементарний склад палива, поформулі Д.І. Менделєєваможна визначити приблизне значення теплоти згоряння (КДж/кг).

Ни = (33,91×С+125,6×H-10,89(O-S)-2,51(9H-W))=

= 33,91×0,85+125.6×0.15– 2,51× (9×0,15-0)=43,9(МДж/кг).

де (S і W) – відповідна кількість сірки і водяної пари в продуктах згоряння.(S=W=0 приймаємопри розрахункуНи ).

1.3.2. Параметри робочого тіла.

Визначивши елементарний склад палива потрібно визначити теоретично, необхідну і дійсну кількість повітря для згоряння 1 кг палива склад продуктів згоряння, середньомольні теплоємкості продуктів згоряння.

Теоретично необхідну кількість повітря для згоряння 1 кг палива Процес стиску. можна визначити по формулі:

Для карбюраторного двигуна дійсну кількість повітря визначаємо за формулою:

М1 = a×L0+1/mT=0,91× 0,514+1/115=0,470 кмоль/кг

де mT – умовна молекулярна маса палива;

mT= 115кг/ кмоль;

a- коефіцієнт надлишку повітря;

a=0.9.

Загальна кількість продуктів неповного згоряння палива(кмоль/кгпал.) складає:

Кількість відповідних компонентів продуктів згоряннявизначається по формулах:

кмоль/кг пал.

кмоль/кг пал.

кмоль/кг пал.

кмоль/кг пал.

кмоль/кг пал.

де k – постійна величина яка залежить від відношення кількості водню і окису вуглецю, які зберігаються в процесі згоряння.

k = 0,48

Теплоємність робочої суміші може бути визначена за формулою:

Середню мольну теплоємність залишкових газів в кінці стиску в Процес стиску. залежності від коефіцієнту надлишку повітря по температурі кінця процесу кінця стиску можна визначити при необхідності з таблиці 1.1[1], методом інтерполяції :

де a=0,9;та tс =474.25 oС

Кількість продуктів згоряння рідкого палива завжди більша кількості свіжого заряду. Ця різниця враховується теоретичний коефіцієнтом молекулярної зміни паливної суміші:

При згорянні робочої суміші відносна зміна кількості продуктів згоряння визначається дійсним коефіцієнтом молекулярних змінробочої суміші:



1.3.3. Параметри кінця згоряння для карбюраторних двигунів.

В карбюраторному двигуні потрібно визначити температуру Тz і тиск Рz кінця згоряння.



Температуру кінця згоряння визначають використовуючи формулу:

Теплота згоряння робочої суміші (кДж/(кмоль роб.сум.)):

де DНи – втрати теплоти від хімічного не догоряння Процес стиску. палива (кДж/кг)

Середня мольна теплоємність припостійному об’ємі продуктів згоряння[кДж/(кмоль град)]:

Середня мольна теплоємність при постійному об’ємі:

Дійсний тиск кінця згоряння (МПа).

Pzб = 0,85 Pz=3.57мПа

1.4. Процеси розширення і випуску.

Вибираємо показник політропи розширення n2. Тиск кінця розширення для карбюраторного двигуна знаходимо(n2=1,23…1,33):

Температура кінця розширення для карбюраторного двигуна:

де e – степінь стиску.

Перевіряємо раніше прийняту температуру залишкових газів за залежністю:

Відхилення не повинно перевищувати 5%.


1.5. Індикаторні показники робочого циклу.

Середній індикаторний тиск (МПа) визначаємо за формулою:0,


- степінь підвищення тиску.l = PZ/PC=4.3.

Дійсний індикаторний тиск дещо менший за теоретичний:

де: φи – коефіцієнт повноти індикаторної діаграми, приймаємо: φи = 0,92

Індикаторний ККД Процес стиску.:

де:l0 = 29·L0=29·0.514=14.96 – теоретично необхідна кількість повітря для згорання 1 кг палива, кг пов/кг пал.

Індикаторна питома витрата палива, г/кВт год:

1.6. Ефективні показники двигуна.

Тиск механічних втрат (МПа) залежать в основному від середньої швидкості поршня і його визначаємо за емпіричною формулою:

Рм = 0,034+0,0113Vn.ср=0,034+.0.0113·10=0.147

де: Vп.ср.( м/с.) – середня швидкість поршня

Vп.ср.=6…15м/с=10м/с

Середній ефективний тиск (МПа):

Ре = Рі – Рм =0.8 -0.147=0.653

Механічний ККД:

hм = Ре/Рі=0.653/0,8=0.8162

Ефективний ККД двигуна:

hе = hі×hм=0,30·0.8162=0.2449

Ефективна питома витрата палива:

1.7. Розміри і питомі показники двигуна.

Робочий об’єм одного циліндра (л):

де: Ne—ефективна потужність; n—частота обертання колінчатого Процес стиску. вала=5200хв.-1 ; t—тактність двигуна; і—число циліндрів.

Діаметр циліндра залежить від відношення ходу поршня до діаметра циліндра (S/D) і рівна — 0.9мм:

Приймаємо D =130 мм.

Хід поршня(мм):

Приймаємо S =115 мм.

Тоді:

Літраж двигуна (л):

Ефективна потужність (кВт):

Ефективний крутний момент (Нм):

Годинна витрата палива (кг/год):

Середня швидкість поршня (м/с):

Літрова потужність двигуна (кВт/л):

1.8. Побудова індикаторної діаграми.

На основі розрахункових даних робочого процесу будується індикаторна діаграма.

На початку побудови на осі абцис відкладаємо відрізок АВ, що відповідає робочому об’єму циліндра, а по величині, дорівнює ходу поршня в масштабі Мs, який приймаємо: Мs = 1:1.

Відрізок Процес стиску. АВ, що відповідає робочому об’єму визначається за формулою:

де S – хід поршня, мм

МS – масштаб ходу поршня.

Відрізок ОА, що відповідає об’єму камери згоряння, визначається із співвідношення:

Відрізок ОВ, що відповідає повному об’єму камери, визначається:

ОВ = ОА + АВ =19.5+113.1=132.6

Максимальна висота діаграми (точка Z) і положення точки Z по осі абсцис:

ОZ = ОВ (1,5…2) =132.6·1.5=298.9

Визначаємо масштаб тиску при побудові індикаторної діаграми:

де PZ – максимальне значення тиску згорання, МПа

МР – масштаб тиску.

При побудові діаграми приймаємо слідуючий масштаб тиску:
МР = 0.04

Уточнюємо максимальну висоту індикаторної діаграми та положення точки Z по осі абсцис:


Криві політроп стиску та розширення будуємо графоаналітичним методом, скориставшись Процес стиску. формулами політроп стиску та розширення:

Для визначення координат проміжних точок даних політроп задаємось проміжними значеннями відношення Va(VB) до Vx Найменше значення цього відношення досягається при Vx = Va (VB), тоді Va/ Vx= Vв/ Va= 1. Найбільшим це значення буде для політроп стиску при Vx= Vc. Тоді Va/ Vc= ε Отже, відношення Vа/ Vx для процесу стиску має знаходитися в межах Va/ Vx= 1... ε, а для процесу розширення VB/Vx в межах від 1…δ.. Задаючись проміжними значеннями Va(VB)/ Vx в цих межах, наприклад 2, 3, 4... ε, або 2,3,4…δ можна визначити проміжні значення Vx- Va/(2, 3, 4, ...ε) або Vx= AB/(2; 3, 4, ... ε ), які заносимо в таблицю 1.1.

Таблиця 1.1.Дані по розрахункуточокполітропстиску та розширення Процес стиску..

№ точки Політропи стиску Політропи розширення
Рх.ст МПа мм Рх.роз МПа мм
1 1.0 1.00 0.10 2.4 147.2 1,0 1,00 0,404 10,1 147,2
2 2.0 2.54 0.24 6.1 73.6 2,0 2,39 0,967 24,2 73,6
3 4.0 6.45 0.62 15.5 36.8 4,0 5,73 2,314 58,0 36,8
4 6.0 11.13 1.07 26.8 24.5 6,0 9,54 3,855 96,6 24,5
5 8.0 16.39 1.58 39.5 18.4 8,0 13,71 5,538 138,8 18,4
6 10.0 22.13 2.13 53.3 14.7 10,0 18,16 7,335 183,8 14,7
7 12.0 28.28 2.72 68.1 12.3 11,7 22,04 8,904 223,1 12,6
8 14.0 34.80 3.35 83.8 10.5 - - - -
9 16.0 41.64 4.01 100.2 9.2 - - - -
10 18.0 48.79 4.70 117.4 8.2 - - - -

По данихтаблиці 1.1. значення проміжних точок наносимо на індика-торну діаграму і з'єднуюємо плавною кривою(Рис.1)

Отриманий графік індикаторної діаграми двигуна побудовано без врахування впливу на нього фаз газорозподілу. Задаючись моментами відкриття та закриття клапанів а також кутом випередження запалення чи впорску визначають відповідні їм значення абсцис на індикаторній діаграмі і виконують її округлення .

Моменти відкриття та закриття клапанів та кут випередження запалення" або впорску попередньо вибирається з таблиці 1.6. При цьому треба враховувати, що більші значення кутів приймаються для високо обертових двигунів, а менші - для мало обертових. Абсциси Процес стиску. точок зкруглення визначається за формулою:


, Lш і R - береться з завдання, а φ - кут повороту колінчастого валу відповідний моментам відкриття чи закриття клапанів. Дані розрахунків заносяться в таблицю 1.2. і відкладаються на індикаторній діаграмі.

Таблиця 1.2

№ п/п Назва фази Кут повороту колінчастого валу Кут повороту від початку циклу Абсциса точки Ах мм Позначення точки
1 Відкриття впускного клапана 10…300 7000 5.32 a'
2 Закриття впускного клапана після НМТ 40…700 2300 119,52 a"
3 Відкриття випускного клапана після НМТ 50…700 4800 111,16 в'
4 Закриття випускного клапана після ВМТ 10…300 200 5.27 в''
5 Кут випередження запалення 30…400 3200 20,07 c'

В кінці процесу стиску, внаслідок початку процесу згоряння тиск буде дещо більшим, ніж Рс отриманий за розрахунком. Тому на лінії Р — Рz Процес стиску.(Рz’) відкладається точка Рc” =(1,15... 1,25) Рс і точки. С' та С" з'єднуються плавною кривою. Напроміжку між точками а і в визначається середнє значення ординати і точки в'в'" та лінія Рг також зєднуються плавною кривою.

Приймаю Рc” = 5,40 мм

Таблиця 1.3.- Результати теплового розрахунку і основні розміри двигуна заносять в таблицю:

Розміри двигуна Vл,л 9
Vh,л 1.5
S,мм 115
D,мм 130
Витрата палива, г/кВт·год. 359.7
qi 273.3
ККД 0.760
0.520
hi 0.30
Середнійтиск,МПа 0.457578
Pm 0.147
Pi 0.604578
Pi` 0.65715
Температура робочоготіла,К Тв 1645.8
Тz 3094.1
Тс 747.4
Тa 356.3
Тиск робочого тіла, МПа 0.28
Pz 3.56
Pc 0.87459
Pa 0.065754


documentaoxtzrd.html
documentaoxuhbl.html
documentaoxuolt.html
documentaoxuvwb.html
documentaoxvdgj.html
Документ Процес стиску.