Термодинамический расчет цикла ДВС (стр. 2 из 3)

М_п.с.=3,67С + 9Н + 0,77М₀ + (a – 1) М₀=3,14+1,305+11,51+1,94=17,89 кг

Массовые доли веществ, составляющих продукты реакции горения:

Молярная масса продуктов сгорания

Вычисляется по формуле (12):

кг/моль.

Средняя мольная теплоемкость продуктов сгорания

В интервале температур (Т₁, Т₂) для a

1 определяется по формуле (14)

, где .

Задаемся значением Т₃ = 2850К

кг/моль. Удельная массовая теплоемкость вычисляется по формуле

ДЖ/(кг*К).

Параметры в конце процесса сгорания

Температура в конце сгорания вычисляется по формуле (15)

, где q_2,3 – количество теплоты выделившейся при сгорании 1 кг свежего заряда. Её можно вычислить по формуле (16) , где x_Z – коэффициент подвода теплоты, его значение – для карбюраторных двигателей находится в пределах 0,85–0,95, выбираем 0,9, x_a – учитывает меньшее выделение теплоты – x_a=1,4a-0,4, при α 1

К. Полученная температура отличается от первоначально принятой на 5 К, что находится в пределах допустимого.

, V₃=V₂,

.=> Па.

Итерация: Взяли Т₃=2850, получили 2845,3

Расчет процесса расширения продуктов сгорания

Показатель адиабаты

Задаемся значением температуры в конце процесса расширения Т₄=1610 К:

К. Вычисление средних значений молярных теплоемкостей (в интервале температур) производится по формулам (13) и (14).

; ДЖ/кмоль

ДЖ/(кг*К),

, ДЖ/(кг*К)

.

Показатель политропы

,

Расчет процесса выхлопа газа

Па, V₄=V₁,

.

Полученное значение температуры отличается от первоначально принятого на 10, что находится в допустимом интервале отклонения.

Итерация: Взяли Т₄=1610, получили 1620

Энергетические характеристики цикла

Уравнение теплового баланса

Для рассмотренного цикла можно записать баланс в виде: q_2,3 + q_1,2 + q_3,4 + q_4,1 =l_3,4 + l_1,2, или q_2,3 = q_и, где q_и – энергия, полученная в цикле q_и = l_3,4 + l_1,2 – q_1,2 – q_3,4 – q_4,1; (17)

l_1,2 – работа сжатия, (18)

Дж/кг,

l_3,4 – работа расширения, (19)

Дж/кг,

q_1,2 – теплота, отведенная в процессе сжатия, (20)

Дж,

q_3,4 – теплота, отведенная в процессе расширения, (21)

Дж,

q_4,1 – теплота, отведенная с выхлопными газами, (22)

;

Дж/(кмоль *К),

, ДЖ/(кг*К)

Дж.

Полезная работа

Дж. Проводим сопоставление количества теплоты, выделившейся в процессе сгорания 1 кг свежего заряда q_2,3 и суммы полезной работы и отведенной теплоты q_и в цикле. Эти величины не совпадают, поэтому подсчитываем относительную величину дисбаланса по формуле (25).

Дисбаланс не превышает пяти процентов, поэтому делаем вывод, что подсчет был правильным.

Среднее теоретическое индикаторное давление вычисляется по формуле (26)

V	P	V2	P2
0,06	4,8405	0,06	16,712
0,12	1,8858	0,12	6,978
0,18	1,0864	0,18	4,1865
0,24	0,7347	0,24	2,9136
0,3	0,5424	0,3	2,1995
0,36	0,4233	0,36	1,7481
0,42	0,3432	0,42	1,4395
0,48	0,2862	0,48	1,2166
0,54	0,2439	0,54	1,0488
0,6	0,2113	0,6	0,9184
0,66	0,1856	0,66	0,8145
0,72	0,1649	0,72	0,7299
0,78	0,1479	0,78	0,6599
0,84	0,1337	0,84	0,601
0,9	0,1217	0,9	0,551
0,96	0,1115	0,96	0,508
1,02	0,1027	1,02	0,4706
1,08	0,095	1,08	0,436

Индикаторная диаграмма

После определения параметров в узловых точках цикла и определения индикаторного давления производим вычисление промежуточных значений параметров в политропических процессах сжатия и расширения и все процессы наносим на график

.

Среднее индикаторное давление представляет собой некоторое условное постоянное давление, при воздействии которого на поршень в течение одного хода совершается работа, равная работе за цикл. Этот параметр характеризует напряженность работы двигателя.

Действительная индикаторная диаграмма меньше теоретической за счет отличия действительных процессов от теоретических. Уменьшение площади индикаторной диаграммы можно учесть с помощью коэффициента полноты диаграммы V=0,95, а механические потери – относительным механическим КПД h_м =0,95. Среднее эффективное давление цикла (27)

МПа

Термический КПД цикла

(28) ®

Геометрические характеристики двигателя

Рабочий объем цилиндра

(30) ®

л

Определение диаметра цилиндра и рабочего хода поршня

При заданном значении

.

=>

Расчет теплообменной поверхности радиатора

1. Исходные данные

Мощность двигателя Р_e =60Вт

Температура воды на входе t

=90С

Температура воздуха на входе t

=30

Скорость обдува

=25 м/с

Высота радиатора Н=300 мм

Ширина В=50 мм

Размер трубки b

a 24 5

Размещение трубок двухрядное

Шаг трубок s=15 м