Тепловой расчет двигателя (стр. 1 из 2)
Тепловой расчет двигателя
Введение
Специалист по энергообеспечению предприятий АПК в своей практической деятельности нуждается в знаниях теоретических основ конструкции и проблем в эксплуатации поршневых двигателей внутреннего сгорания, насосов, вентиляторов, компрессоров. В технологических процессах сельскохозяйственного производства наиболее распространённым силовым агрегатом или тепловой машиной является поршневой двигатель внутреннего сгорания (ДВС).
Наиболее широко используют тепловую энергию, получаемую из органического и ядерного топлива. Большинство транспортных установок работают на жидком и газообразном топливе. На наземном транспорте наиболее распространены двигатели внутреннего сгорания. Благодаря своей компактности, экономичности, надёжности они достаточно долговечны в производстве, наилучшим образом адаптированы к технологическим процессам и условиям эксплуатации.
Исходные данные
марка двигателя Д-50Л;
номинальная мощность Ne=36,8 кВт (50 л.с.);
номинальное число оборотов nн=1700 об/мин;
число цилиндров и их расположение i=4p;
степень сжатия ε =17,7;
коэффициент избытка воздуха α = 1,4;
топливо – дизельное с химическим составом: С = 0,86; H2 = 0,13; O2 = 0,01;
низшая теплота сгорания Hи = 41,7 МДж/кг.
Расчет параметров рабочего тела
Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива:
Или:
Суммарное количество воздуха:
Суммарное количество продуктов сгорания будет состоять из продуктов сгорания при α=1 и избыточного воздуха, не участвующего в сгорании:
Избыточное количество свежего воздуха:
Суммарное количество продуктов сгорания:
Теоретический коэффициент молекулярного изменения:
Расчет параметров процессов впуска
Зададимся следующими параметрами заряда в процессе впуска:
давление атмосферное
абсолютная температура окружающей среды
температура подогрева заряда от стенок впускного тракта ∆Т=25°С.
для воздуха R=8314/28.97=287.
Давление в конце впуска:
Примем
Коэффициент наполнения:
Расчет параметров сжатия
Задаемся показателем политропы:
Параметры процесса сгорания
Действительный коэффициент молекулярного изменения:
где количество продуктов сгорания, кмоль;
-количество свежего заряда, кмоль; 
- коэффициент теплоиспользования, равный 0,78; 
-низшая теплота сгорания дизельного топлива, равная 41,7 МДж/кг. 
внутренняя энергия 1 кмоля свежей смеси в конце процесса сжатия: 
где
– теплоемкость свежей смеси при температуре конца сжатия.Принимаем теплоемкость свежей смеси равной теплоемкости воздуха.
По таблице для
находим: 
Внутренняя энергия 1 кмоля воздуха при температуре сжатия:
Внутренняя энергия 1 кмоля продуктов сгорания в конце процесса сжатия при температуре сжатия включает в себя внутреннюю энергию продуктов сгорания при α=1 и внутреннюю энергию избыточного воздуха, т.е.:
Теплоемкость продуктов сгорания при α=1 находим по таблице:
Тогда внутренняя энергия продуктов сгорания при α=1:
Следовательно:
тогда:
Величина
есть функция от температуры сгорания 
и теплоемкости. Уравнение решается методом подбора 
, для чего пользуемся таблицами. Получаем следующее, принимая =2300 °С: 
Примем
. Получим: 
Искомое значение температуры сгорания
Степень предварительного расширения:
Максимальное давление сгорания:
Параметры процесса расширения
Степень последующего расширения:
Выбираем показатель политропы расширения
Давление конца расширения:
Определение индикаторных и эффективных показателей двигателя
Расчет среднего индикаторного давления цикла:
Принимаем коэффициент скругления индикаторной диаграммы
тогда действительное среднее индикаторное давление: 
Основные показатели цикла
Доля индикаторного давления, затраченного на трение и привод вспомогательных механизмов:
Примем, что средняя скорость поршня
.Среднее эффективное давление цикла:
Механический КПД:
Удельный индикаторный расход топлива:
Удельный эффективный расход топлива:
Индикаторный КПД цикла:
В старых единицах:
