Под тепловым расчетом поршневого двигателя внутреннего сгорания подразумевается определение параметров, характеризующих рабочие процессы двигателя, а так же величин, определяющих энергетические и экономические параметры его работы.

По данным расчета и по заданным мощности и частоте вращения коленчатого вала можно определить основные размеры проектируемого двигателя. Кроме того, по данным теплового расчета с достаточной для практики точностью можно построить индикаторную диаграмму, необходимую для определения газовых сил, действующих на поршень двигателя, на стенки и головку цилиндра, на элементы кривошипно-шатунного механизма.

1.1 Исходные данные

1) Эффективная мощность на расчетной высоте –

2) Частота вращения коленчатого вала –

3) Число цилиндров –

4) Степень сжатия –

5) Давление наддува –

6) Расчетная высота –

7) Прототип двигателя – АИ-26.

1.2 Выбор дополнительных исходных данных

1. Коэффициент избытка воздуха принимаем равным

2. Топливо. Сорт применяемого топлива зависит от степени сжатия и давления наддува. В нашем случае (относительно невысокая степень сжатия) наиболее подходящим является бензин Б-91/115.

Низшую теплотворную способность топлива определим по формуле

Элементарный состав авиабензина Б-91/115 включает в себя:

;

, средняя молекулярная масса –

. Тогда:

3. Параметры воздуха на расчетной высоте.

1.3 Расчет процесса наполнения

Цель расчета процесса наполнения – определение давления

и температуры

свежего заряда в конце хода выпуска.

1. Согласно заданию давление наддува

. Находим температуру воздуха в конце такта наполнения

где

- повышение температуры воздуха в нагнетателе. Адиабатическая работа сжатия 1кг воздуха равна:

Адиабатический КПД центробежного нагнетателя примем равным

Тогда:

;

2. Определяем коэффициент наполнения двигателя с наддувом на расчетной высоте

где

- приведенный коэффициент наполнения.

Примем

, тогда

3. Находим давление в конце такта наполнения.

где p_r – давление остаточных газов в конце такта наполнения. Принимаем:

Степень подогрева свежей смеси в процессе наполнения

условно характеризует результат суммарного теплообмена смеси со стенками цилиндра и донышком поршня, а также понижение температуры за счет испарения топлива.

При

. Тогда:

После подстановки найденных и полученных величин получим

4. Определяем коэффициент остаточных газов

где

- температура остаточных газов.

Примем

, тогда:

5. Находим температуру газов в конце такта впуска

1.4 Расчет процесса сжатия

Цель расчета процесса сжатия – определение давления

и температуры

газов в конце этого процесса.

1. Давление в конце такта сжатия:

2. Температура в конце такта сжатия:

1.5 Расчет процесса сгорания

Цель расчета процесса сгорания – определение максимальных значений давления

и температуры

газов при сгорании топлива.

1. Температура

газов определим из уравнения сгорания, полученного на основании первого принципа термодинамики:

где

- низшая теплота сгорания топлива с учетом условий, при которых протекает процесс сгорания.

;

- коэффициент эффективного выделения теплоты. Примем

;

– теоретически необходимое количество воздуха для сгорания

топлива.

Действительное количество воздуха для сгорания 1кг топлива будет составлять:

Расчет авиационного поршневого двигателя (стр. 1 из 8)

1. Тепловой расчет

1.1 Исходные данные

1.2 Выбор дополнительных исходных данных

1.3 Расчет процесса наполнения

1.4 Расчет процесса сжатия

1.5 Расчет процесса сгорания