–PAGE_BREAK–
ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ
ЧЕТЫРЁХТАКТНОГО ДВС
Исходные данные
Расчёт.
Стехиометрическое количество воздуха, теоретически необходимое для полного сгорания 1 кг топлива и состава С+Н+О (воздух принимают как 0,21 объёмных частей кислорода и 0,79 объёмных частей азота)
=
=0,5119 кмоль.
Количество свежей смеси на 1 кг топлива для двигателей с внешним смесеобразованием
=
=0,6742 кмоль.
Полное сгорание при a³1
Принимают, что продукты полного сгорания состоят из углекислого газа СО2, водяного пара Н2О, избыточного кислорода О2 и азота N2
=
=0,0712;
=
=0,0725;
=
=0,0322;
=
=0,5257;
Общее количество продуктов сгорания
=
=0,7017.
Коэффициент молекулярного изменения свежей смеси
=
=1,0409.
продолжение
–PAGE_BREAK–Давление в начале сжатия
=
=0,086 МПа.
Коэффициент наполнения
=0,8105 ,
где — коэффициент, учитывающий неодинаковость теплоёмкостей смеси и остаточных газов и равный
=1,055 .
Коэффициент остаточных газов
=
=0,0429 .
Температура рабочей смеси в начале сжатия
=
=348,4 К.
Действительный коэффициент молекулярного изменения
=
=1,039 .
Давление в конце сжатия
=
=2,078 МПа,
n1=1,365.
Показатель политропы сжатия и расширения находится из трансцендентного уравнения
,
где ,
для процесса сжатия i=1, к=c, n=a, m=e, ;
при адиабатном сжатии , следовательно
для процесса расширения i=2, к=b, n=z, m=e, ;
Rm=8,1343 кДж/(кмоль*К)– универсальная газовая постоянная.
Температура в конце сжатия
=
=816,2 К.
При a³1
Уравнение сгорания для бензиновых двигателей:
,
где – коэффициент использования теплоты при сгорании,; uс с.з – молярная внутренняя энергия свежей смеси в конце процесса сжатия (свежего заряда), uс п.с – молярная внутренняя энергия продуктов сгорания.
Степень повышения давления
=
Молярная внутренняя энергия свежего заряда при температуре tc, (температура в уравнение молярной внутренней энергии подставляется в °С)
=
=11904 кДж/кмоль,
где Сv c.з – молярная теплоёмкость свежего заряда (воздуха) при температуре tc,
Молярная внутренняя энергия продуктов сгорания при температуре при температуре tc
=
=12933 кДж/кмоль,
где rк п.с – объёмная доля компонента продуктов сгорания, Сv п.с – молярная теплоёмкость компонента продуктов сгорания при температуре tс.
Молярная внутренняя энергия продуктов сгорания при температуре при температуре tz
=
=65646 кДж/кмоль,
где Сv п.с – молярная теплоёмкость компонента продуктов сгорания при температуре tz.
Объёмная доля компонента продуктов сгорания
,
где Мк – количество компонента продуктов сгорания, кмоль; например, .
Решая уравнение сгорания, определяем температуру Тz.
Tz=2547,7 K.
Теоретическое давление в цилиндре в конце сгорания
=
=6,739 МПа.
Действительное давление в цилиндре в конце сгорания
,
=6,065 МПа.
продолжение
–PAGE_BREAK–Давление конца расширения
=
=0,365 МПа,
n2=1,250 .
n2 – показатель политропы расширения.
Температура конца расширения
=
=1420,7 K.
Среднее индикаторное давление
=
=0,883 МПа.
Индикаторный к.п.д.
=
=0,3975.
Удельный индикаторный расход топлива
=
=0,2060 кг/(кВт*ч).
Механический к.п.д. для предварительного расчета (определения Sи D) принимаем .
Рабочий объём одного цилиндра
=
=514,06 cм3.
Диаметр цилиндра
=
=89,27 мм.
Ход поршня
=
=82,13 мм.
Эффективный к.п.д.
=0,3379.
Удельный эффективный расход топлива
=
=0,2423 кг/(кВт*ч).
Литровая мощность
=
=35,02 кВт/л.
Часовой расход топлива
=
=17,45 кг/ч.
ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ
ЧЕТЫРЁХТАКТНОГО ДВС
Исходные данные
продолжение
–PAGE_BREAK–
Расчёт.
Стехиометрическое количество воздуха, теоретически необходимое для полного сгорания 1 кг топлива и состава С+Н+О (воздух принимают как 0,21 объёмных частей кислорода и 0,79 объёмных частей азота)
=
=0,5119 кмоль.
Количество свежей смеси на 1 кг топлива для двигателей с внешним смесеобразованием
=
=0,4694 кмоль.
Неполное сгораниепри a
Принимают, что продукты неполного сгорания состоят из углекислого газа СО2, окиси углерода СО, водяного пара Н2О, водорода Н2 и азота N2
=
=0,0148;
=
=0,0564;
=
=0,0067;
=
=0,0658;
=
=0,3640.
где К – коэффициент зависящий от Н/С водорода и углерода, содержащихся в топливе. Для бензинов при Н/С=0,17¸0,19
K=0,4490.
Общее количество продуктов сгорания
=
=0,5077.
Коэффициент молекулярного изменения свежей смеси
=
=1,0816.
Давление в начале сжатия
=
=0,086 МПа.
Коэффициент наполнения
=0,8096 ,
где — коэффициент, учитывающий неодинаковость теплоёмкостей смеси и остаточных газов и равный
=1,064 .
Коэффициент остаточных газов
=
=0,0430 .
Температура рабочей смеси в начале сжатия
=
=348,8 К.
Действительный коэффициент молекулярного изменения
=
=1,078 .
Давление в конце сжатия
=
=2,077 МПа,
n1=1,365.
Показатель политропы сжатия и расширения находится из трансцендентного уравнения
,
где ,
для процесса сжатия i=1, к=c, n=a, m=e, ;
при адиабатном сжатии , следовательно
для процесса расширения i=2, к=b, n=z, m=e, ;
Rm=8,1343 кДж/(кмоль*К)– универсальная газовая постоянная.
Температура в конце сжатия
=
=817,0 К.
Теплота сгорания продуктов неполного сгорания при a
=
=5797,2 кДж/кг.
Коэффициент выделения теплоты при сгорании, если a
=
=0,8681.
Уравнение сгорания для бензиновых двигателей:
,
где – коэффициент использования теплоты при сгорании,; uс с.з – молярная внутренняя энергия свежей смеси в конце процесса сжатия (свежего заряда), uс п.с – молярная внутренняя энергия продуктов сгорания.
Степень повышения давления
=
Молярная внутренняя энергия свежего заряда при температуре tc, (температура в уравнение молярной внутренней энергии подставляется в °С)
=
=11923 кДж/кмоль,
где Сv c.з – молярная теплоёмкость свежего заряда (воздуха) при температуре tc,
Молярная внутренняя энергия продуктов сгорания при температуре при температуре tc
=
=13078 кДж/кмоль,
где rк п.с – объёмная доля компонента продуктов сгорания, Сv п.с – молярная теплоёмкость компонента продуктов сгорания при температуре tс.
Молярная внутренняя энергия продуктов сгорания при температуре при температуре tz
=
=76168 кДж/кмоль,
где Сv п.с – молярная теплоёмкость компонента продуктов сгорания при температуре tz.
Объёмная доля компонента продуктов сгорания
,
где Мк – количество компонента продуктов сгорания, кмоль; например, .
Решая уравнение сгорания, определяем температуру Тz.
Tz=2827,1 K.
Теоретическое давление в цилиндре в конце сгорания
=
=7,750 МПа.
Действительное давление в цилиндре в конце сгорания
,
=6,975 МПа.
продолжение
–PAGE_BREAK–