Расчет двигателя

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Содержание.

Введение...........................................................................................................................................................................................................3

1. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ТРАКТОРНОГО ДИЗЕЛЯ Д-120….....................................................................................................4

     1.1 Параметры рабочего тела.........................................................................................................................................4

     1.2 Параметры окружающей среды и  остаточные газы..............................................................................5

     1.3 Процесс впуска...................................................................................................................................................................5

     1.4 Процесс сжатия................................................................................................................................................................6

     1.5 Процесс сгорания............................................................................................................................................................7

     1.6 Индикаторные параметры рабочего  цикла двигателя.......................................................................8

     1.7 Эффективные показатели двигателя..............................................................................................................9

     1.8 Основные размеры цилиндра и удельные параметры двигателя...............................................10

     1.9 Построение и расчет индикаторной  диаграммы.....................................................................................11

     1.10 Выводы..................................................................................................................................................................................14 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

\ 

     Введение

     Двигатели внутреннего сгорания относятся  к наиболее распространенным тепловым машинам.

     Двигатель внутреннего сгорания – тепловой поршневой двигатель, в котором топливо сжигается непосредственно внутри цилиндра. При этом химическая энергия топлива преобразуется в механическую работу.

     В настоящее время многие отечественные  и зарубежные ученые успешно разрабатывают вопросы теории двигателей внутреннего сгорания. Современные моторостроительные заводы, научно-исследовательские и учебные институты ведут работу по совершенствованию конструкции двигателей, улучшению удельных показателей и эксплуатационных качеств, по повышению моторесурса.

     При разработке конструкций дизелей, которые, обладая на момент начала производства современными показателями, в то же время были бы достаточно перспективными, то есть имели бы возможность для  дальнейшего форсирования, руководствовались следующими принципами: обеспечение высокой степени унификации между всеми моделями двигателей; применение непосредственного впрыска топлива; применение четырехтактного цикла; обеспечение высоких конструктивных, рабочих и эксплуатационных показателей.

     Применение  унифицированных двигателей позволит организовать специализированное производство и, как следствие этого, удешевить  и повысить качество дизелей; снизить  расход материалов; повысить производительность агрегатов вследствии единообразия в системе уходов и ремонта; упростить и удешевить эксплуатацию в результате сокращения номенклатуры деталей.

     В этом состоит главная задача конструкторов, проектирующих новые двигатели  или модернизирующих уже существующие модели. 
 
 
 
 
 
 

Тепловой  расчет тракторного дизеля Д-120. 

     В качестве исходных данных для теплового  расчета двигателя задаются следующие.

     Тип двигателя – четырехтактный, двухцилиндровый, однорядный, однокамерный дизель без наддува.

     Номинальная мощность дизеля N_сном=22 .кВт; номинальная частота вращения n_ном=2000 мин^-1; степень сжатия ε=16,5 ; коэффициент тактности τ_д=4 ; коэффициент избытка воздуха α=1,45. Дизельное топливо «Л» (ГОСТ 305-82); низшая удельная теплота сгорания топлива Q_н=42500 кДж/кг; средний элементный состав: C=0,857 ; H=0,133 ; O=0,01 .

     Расчет  ведем для условий сгорания 1 кг топлива. При выполнения расчета  задаемся рядом параметров с учетом пределов их изменения и значений, характерных для двигателя прототипа. 

Параметры рабочего тела. 

     Теоретическое необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива:

      =1/0,23´(8/3´0,857+8´0,133-0,01)=14,519 кг

     Или

      14,519/28,96=0,501 кмоль

     Количество  свежего заряда:

      1,45´0,501=0,727 кмоль 
 

     Общее количество продуктов сгорания:

      =1,7´0,501+0,133/4+0,01/32=0,760 кмоль 

Параметры окружающей среды  и остаточные газы. 

     Принимаем атмосферные условия: p₀=0,1 МПа; T₀=288 К. Давление окружающей среды p_к=p₀=0,1 МПа. Температура окружающей среды T_к= Т₀=288 К.

     Давление  и температура остаточных газов: p_r=1,1´р₀=1,1´0,1=0,11МПа; Принимаем T_r=760 К. 

Процесс впуска. 

       Принимаем температуру подогрева  свежего заряда ∆Т=15град. Плотность заряда на впуске:

      0,1´10⁶/(287´288)=1,078 кг/м³

     где R_в=287 Дж/(кг град) – удельная газовая постоянная для воздуха.

     Принимаем

     (β²+ξ_вн) = 3,3 и ω_вп = 75 м/с.

     Тогда потери давления на впуске в двигатель:

      3,3´75²´1,078´10⁶/2=0,01001 МПа

     Давление  в конце впуска:

      0,1-0,01001=0,090 МПа 
 
 

     Коэффициент остаточных газов:

[(288+10)/760]´[0,08/(16,5´0,090-0,08)]=0,02533

     Температура в конце впуска:

      (288+10+0,02533´760)/(2+0,02533)=348 К

     Коэффициент наполнения:

      288(16,5´0,090-0,08)/[(288+10)´(16,5-12)´0,1]=0,866 

Процесс сжатия. 

     Принимаем n₁=1,39 .

     Тогда давление в конце сжатия:

      0,090´16,5^1,39=4,431 МПа

     Температура в конце сжатия:

      348´16,5^1,39-1=1040 К

     Средняя молярная теплоемкость заряда (воздуха) в конце сжатия без учета влияния  остаточных газов:

      ´1040=21,969кДж/(кмоль´град)

     Число молей остаточных газов:

      1,7´0,02533´0,501=0,018 кмоль

     Число молей в конце сжатия до сгорания:

      0,727+0,018=0,745 кмоль 
 

     Процесс сгорания. 

     Средняя молярная теплоемкость при постоянном давлении для продуктов сгорания жидкого топлива в дизеле:

(20,2+0,92/1,7)+

+(15,5+13,8/1,7)´10^-4´Т_Z+8,314=29,15+25,02´10^-4´Т_Z кДж/(кмоль´град)

     Число молей газов после сгорания:

      0,760+0,018=0,779 кмоль

     Расчетный коэффициент молекулярного изменения  рабочей смеси: