Содержание 

    Теория ………………………………………………………………..…..…2 

    Постановка  задачи……………………………………………….…………5

    Решение задачи………………………………………………………...…...6

    Исходные  данные для расчета в программе  Термодинамика…….….......8

    Результаты  расчета………………………………………………….……...9

    Графические зависимости……………………………………….….……10

    Заключение……………………………………………………….…….…13

    Список  используемой литературы……………………………….……...14 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Теория

    Двигатели внутреннего сгорания

    В настоящее   время   существует   большое   количество  устройств, использующих тепловое расширение газов.  К таким устройствам относится карбюраторный двигатель, дизели, турбореактивные двигатели и т.д. тепловые двигатели могут быть разделены на две основные группы. 

1. Двигатели  с  внешним сгоранием - паровые машины,  паровые турбины, двигатели Стирлинга и   т.д. 
2. Двигатели  внутреннего  сгорания

    В  качестве энергетических установок  автомобилей наибольшее распространение  получили двигатели  внутреннего  сгорания,  в которых процесс  сгорания топлива с выделением теплоты и превращением ее в  механическую  работу происходит  непосредственно  в  цилиндрах.  На большинстве современных автомобилей установлены двигатели внутреннего сгорания. Наиболее экономичными    являются поршневые   и   комбинированные двигатели внутреннего сгорания. Они  имеют  достаточно  большой  срок службы,  сравнительно  небольшие габаритные размеры и массу.  Основным недостатком этих двигателей следует  считать  возвратно-поступательное движение поршня,  связанное  с  наличием  кривошипно-шатунного  механизма, усложняющего  конструкцию  и  ограничивающего  возможность   повышения частоты вращения, особенно при значительных размерах двигателя.

    Влияние подогрева воздуха  на работу двигателя  внутреннего сгорания

    Тепловой  баланс процесса сгорания 1 кг топлива в условиях полного сгорания и использования всего тепла для нагрева продуктов сгорания определяется уравнением:

    

    Где,

     - низшая  теплота сгорания топлива, ккал/(кг град)

         - средняя теплоёмкость топлива от 0 до , ккал/(кг град)

         - объем воздуха, поступающий для сжигания 1 кг топлива, кг

         - температура поступающего воздуха

     - суммарный  объём неразбавленных воздухом  продуктов сгорания 1 кг топлива,  кг

    С_пр.сг. - средневзвешенная теплоёмкость неразбавленных воздухом продуктов сгорания, ккал/(кг град)

    V_B^изб  - объём избыточного воздуха, содержащегося в продуктах сгорания, кг

    С_B^изб - средняя теплоёмкость избыточного воздуха от 0 до t_кал, ккал/(кг град)

    t_кал - калориметрическая температура горения.  

    В соответствии с уравнением теплового баланса калориметрическую температуру горения можно определить по формуле:

    

    Температуру нагрева воздуха ( ), необходимую для достижения заданной калориметрической температуры горения, можно установить по формуле: 

    

    Из  формулы видно, что при повышении  температуры поступающего воздуха ( ), калориметрическая температура горения t_кал повышается. 

    Определение расчётной температуры  горения

    Расчётную температуру горения с учётом диссоциации продуктов сгорания, подогрева воздуха и топлива и содержания в продуктах сгорания избыточного воздуха можно рассчитать по формуле:

    

    Расчётную температуру горения можно определить также на основе калориметрической  температуры горения с введением  поправочного коэффициента f

    

    Определение потерь тепла с  уходящими газами

    При сжигании топлива его потенциальное  тепло преобразуется в физическое или располагаемое тепло продуктов  сгорания. Физическое тепло продуктов сгорания используется в установках (Q₁) и частично теряется с уходящими газами в окружающую среду (Q₂)

    Физическое  тепло продуктов сгорания определяется по формуле:

    

     - суммарный  объём продуктов сгорания, кг

    t_пр.сг.- температура продуктов сгорания

    C_пр.сг - средняя теплоемкость продуктов сгорания от 0 до t_пр.сг, ккал/(кг град).

    В большинстве случаев потери тепла  с уходящими газами определяют по разности между физическим теплом уходящих газов и физическим теплом воздуха, поступающего в установку.

    

    Подсчёт по формуле обычно упрощают, приравнивая  объёмы и теплоёмкости уходящих газов  и воздуха, то есть принимая

    

    Из  последней формулы видно, что  количество тепла, которое теряется с уходящими газами тем меньше, чем меньше разность между температурами уходящих газов и поступающего воздуха. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Постановка  задачи 

    Влияние подогрева воздуха на работу дизельного ДВС. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Решение задачи

    Определение эквивалентной формулы  для окислителя

Содержание азота N₂ – 79%, содержание кислорода О₂ – 21%. 

    Определение мольных долей вещества в смеси: 

r_N2 = 0.79 моль; r_O2 = 0,21 моль.

    Атомный вес:

                    Азот                                                                    Кислород

μ_N2 = 2∙14,0067 = 28,013 кг/моль;                                 μ_О2 = 2∙16 = 32 кг/моль;

μ_N2 = 28,013 кг/моль;                                                      μ_О2 = 32 кг/моль; 

μ_возд = 28,8526 кг/моль; 

    Весовые доли:

                   Азот                                                                      Кислород 

    Количество  атомов в эквивалентной формуле:   

                Азот                                                                        Кислород

 

Таким образом, эквивалентная формула воздуха:

N_57.761 O_14.557 

Определение эквивалентной формулы для дизельного топлива

     Эквивалентная  молярная масса:

m_э=1000 (г/моль)

     Весовые  доли:

g_c=0,872

g_н=0,178

     Атомный  вес:

m_с=12,01 (г/моль)

m_н=1,008 (г/моль)

     Эквивалентное  число атомов компонентов:

b_i= g_i × m_э/m_i

b_c= 0,872 × 1000/12,01=72,6001

b_н=0,178 × 1000/1,008=126,9841

     Эквивалентная  формула дизельного топлива C_72,6001H_126,9841 

Определение энтальпия окислителя

Энтальпия окислителя является функцией температуры:

I = I(T)

Где с_р = 1,005 кДж/(кгК) – теплоемкость при постоянном давлении;

Изменение температуры Т = 298…358 ˚К;

При решение  расчет будем вести через каждые 4 ˚К;

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Исходные  данные для расчета  в программе Термодинамика 

Параметры в камере сгорания:

    Р = 10МПа.- давление;

    alfa = 1 – коэффициент избытка воздуха; 

Горючее (Fuel):

    Углерод (С) = 72,6;

    Водород (Н) = 126,984;

    Энтальпия (I) = -1500; 

Окислитель (Oxydizer):

    Азот (N) = 57,761;

    Кислород (О) = 14,557;

    Энтальпия: 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Результаты  расчета