Методика теплового расчета двигателя внутреннего сгорания (стр. 3 из 4)

(8.2)

где

и C_vcb теплоёмкости соответственно "чистых" продуктов сгорания и воздуха, определяемые по таблице при температуре T_z (t_c) методом интерполяции.

Уравнение сгорания содержит две переменные величины T_z и

- поэтому оно решается относительно T_z приближёнными методами. В данном случае используется графический способ решения.

Вычисляем правую часть уравнения:

(8.3)

Для левой части уравнения составляем таблицу 8.1 в диапазоне ожидаемых температур Tz.

Таблица 8.1-Расчет уравнения сгорания.

Tz	1773	1873	1973	2073	2173
tz	1500	1600	1700	1800	1900
Cvz0	27,86	28,136	28,395	28,634	28,863
Cvzв	24,46	24,653	24,837	25,005	25,168
Cvz	26,63399058	26,88006153	27,11201721	27,32541524	27,53061624
(Cvz+R) Tz	61962,78731	65918,47725	69895,53195	73880,5078	77890,35108

Рисунок 8.1 - Графическое решение уравнения сгорания

Найденная температура Tz=1985 К является максимальной температурой цикла, она используется в дальнейших расчётах.

Степень предварительного расширения:

7. Расчёт процесса расширения

В процессе расширения важную роль играют явления, связанные с участием теплоты:

в начале расширения имеет место подвод теплоты за счёт догорания топлива (точка “Z” обозначает конец условного сгорания, когда достигается максимальная температура);

в конце расширения происходит интенсивный теплоотвод в стенки за счёт большой разницы температур рабочего тела и стенок.

Поэтому процесс расширения является сложно - политропным с переменным показателем политропы. В расчётах он заменяется условно - политропным процессом с постоянным средним показателем политропы, который на основании многочисленных опытных результатов, выбирается в диапазоне n₂=1,18 _- 1,28 для дизельных двигателей

В дизельных двигателях степень расширения равна:

(9.2)

На основании уравнений для политропного процесса определяем давление в конце расширения:

(МПа) (9.3)

Температура в конце расширения:

(К) (9.4)

8. Проверка расчета процесса впуска

В процессе выпуска происходит дальнейшее расширение рабочего тела, то есть уменьшении давления и увеличение. удельного, объёма, и его вытеснение из цилиндра. В п.6 параметры начала впуска (или конца выпуска) принимались на основе статистических рекомендаций Р_r и Т_r.

Теперь правильность выбора этих величин можно, проверить.

Считаем процесс выпуска условно - политропным со средним показателем

.

Тогда по уравнению политропы имеем:

(К) (10.1)

Допускается отличие величины Т_r, рассчитанной по уравнение, от ранее принятой величины на 50-60 К. Если указанное условие выполнено, то это означает, что расчет правильный. В нашем случае отличие не выходит за допустимые границы.

Коэффициент остаточных газов проверяют по формуле:

(10.2)

гдe У_пр - коэффициент продувки камеры в процессе газообмена (величина меняется от У_пр =0 (отсутствие продувки) до У_пр =1 (полная продувка)).

Значение

, найденное по формуле сравнивают с ранее принятым между ними должно быть соответствие.

В целом можно отметить, что значительные ошибки в оценке величин Т_r и

сравнительно мало влияют на конечный результат, так как при положении поршня в ВМТ (в конце выпуска или начале впуска) а рабочей полости находится минимальное количество рабочего тела. Именно по этой причине указанное состояние принимается за начало цикла (начало расчёта).

9. Расчет показателей рабочего цикла

Показатели рабочего цикла подразделяют на энергетические (работу, мощность, среднее давление) и экономические (к. п. д., удельный расход топлива). Сначала определяем индикаторные показатели, которые характеризуют энергетику и экономику в цилиндре.

Расчётное среднее индикаторное давление определяют по формуле, полученной на основе термодинамических соотношений, характеризующих работу при движения поршня в различных процессах цикла:

(11.1)

Действительное среднее индикаторное давление:

(МПа) (11.2)

где

- коэффициент полноты индикаторной диаграммы, учитывающий отличие действительной индикаторной диаграммы от расчётной (в характерных точках a, с, z¹, z, b на расчётной диаграмме, имеется изломы, в действительности все процессы протекают плавно, переходя один в другой) для дизельных двигателей

У_пр = 0,92 - 0,95.

Индикаторный к. п. д. рабочего цикла:

(11.3)

Удельный индикаторный расход топлива:

(11.4)

Эффективные показатели двигателя, характеризующие энергетику и экономику на валу, отличаются от индикаторных показателей (в цилиндре) за счёт механических потерь, к которым относят:

а) потери на трение во всех движущихся элементах;

б) затраты энергии на привод всех вспомогательных механизмов (насосов, вентилятора, генератора и т.п.);

в) затраты энергии на газообмен (насосные потери).

Влияние механических потерь учитывают с помощью механического к. п. д., который лежит в пределах для дизельных двигателей:

= 0,7 - 0,8.

Среднее эффективное давление составляет:

(МПа) (11.5)

Эффективный к. п. д. двигателя:

(11.6)

Удельный эффективный расход топлива:

(11.7)

10. Определение основных размеров цилиндра

Рабочий объём цилиндра:

(дм³) (12.1)

Литраж двигателя:

( ) (12.2)

Диаметр цилиндра:

(дм) =113 (мм) (12.3)

Ход поршня:

(дм) =124.3 (мм) (12.4)

Объём камеры сжатия:

( ) (12.5)

Объём в конце сгорания:

( ) (12.6)

Полный объём цилиндра:

( ) (12.7)

Проверочное соотношение:

( ).

11. Расчёт и проектирование системы наддува

Для выбора типа охладителя, для его расчёта и проектирования необходимы следующие данные:

снижение температуры наддувочного воздуха в охладителе:

(К) (13.1)

расход наддувочного воздуха:

13.2)

Для расчёта турбокомпрессора определяют мощность, потребляемую компрессором: