Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Определение давлений и температур рабочего тела в цилиндре двигателя для построения индикаторной диаграммы




 

Для проверки правильности соотношений между основными параметрами цикла по данным расчета необходимо построить индикаторную диаграмму двигателя – зависимость давлений в цилиндре p от его объема V (рисунок 3.3) [9].

 

а) б)

 

Рис. 3.3. Расчетные индикаторные диаграммы двигателей в координатах p-V:

а) – четырехтактного; б) – двухтактного

 

Характерными точками индикаторной диаграммы являются:

а – начало сжатия рабочего тела;

с – конец сжатия и начало сгорания;

z – конец сгорания и начало расширения;

в – конец расширения;

а΄ – соответствует положению поршня в нижней мертвой точке.

Для четырехтактного дизеля точка «а» характеризует начало сжатия рабочего тела при положении поршня в нижней мертвой точке «НМТ», поэтому геометрическая степень сжатия ε

 

,

 

где Vc – объем камеры сжатия цилиндра.

Для двухтактного дизеля точка «а» находится по диаграмме левее нижней мертвой точки на величину объема Vn, занятого окнами

 

,

 

где y s – доля потерянного хода поршня.

Поэтому для двухтактного дизеля действительная степень сжатия εu определяется, как отношение объема цилиндра, соответствующего положению поршня в момент закрытия органов газораспределения (клапанов или окон), к наименьшему объему цилиндра

 

.

 

Для двухтактного дизеля значение доли потерянного хода определяют из формулы

 

.

 

По условию значение ψ задано в таблице 2.2.

Объем камеры сжатия для двигателей определяем по формуле

 

.

 

Давление в начале сжатия по опытным данным принимают:

четырехтактный двигатель – ;

двухтактный двигатель – .

Коэффициентом остаточных газов g называют отношение количества остаточных газов M г к свежему заряду, т.е.

 

.

 

Температура рабочего тела в начале сжатия

 

,

 

где Tk – температура воздуха перед впускными органами дизеля, K (; t к – см. исходные данные); g – задан (см. таблицу 2.2).

По опытным данным можно принять:

;

– четырехтактный дизель;

– двухтактный дизель.

Коэффициентом наполнения ηu называют отношение действительного количества воздуха, поступающего в цилиндр к началу сжатия, к тому количеству, которое могло бы поместиться в рабочем объеме Vs (для четырехтактного двигателя) или полезном объеме (для двухтактного дизеля) при параметрах воздуха перед впускными органами – давлении p к и температуре T к.

Коэффициент наполнения для четырехтактного двигателя определяется из выражения

 

. (3.9)

 

Для двухтактного двигателя в этом выражении вместо геометрической степени сжатия ε подставляется действительная степень сжатия εu.

Коэффициент наполнения для двухтактного двигателя, отнесенный к рабочему объему цилиндра

 

.

 

Как следует из определения, коэффициент наполнения четырех- и двухтактного двигателей учитывает параметры рабочего тела в начале сжатия (pa,Ta).

Давление и температуру рабочего тела в конце сжатия (точка С) определим по формулам:

 

; (3.10)

 

; (3.11)

 

где ε(u) – степень сжатия геометрическая ε (четырехтактный двигатель) или действительная εu(двухтактный двигатель); n 1 – средний показатель политропы сжатия.

По опытным данным n 1 = 1,36¸1,38. Величины n 1 зависит от интенсивности охлаждения цилиндра и его газоплотности: меньшее значение n 1 принимается при интенсивном охлаждении и меньшей газоплотности.

Параметры конца сгорания (точка Z) характеризуются давлением pz и температурой tz. Прежде чем определить температуру tz, необходимо вычислить некоторые характерные величины, относящиеся к процессу сгорания.

Степень повышения давления при сгорании

 

, (3.12)

 

где pz – берется по таблице 2.1.

Температура рабочего тела в конце сгорания tz определяется из уравнения сгорания

 

(3.13)

 

где R μ = 8,314 – универсальная газовая постоянная, кДж/(кг·К); Cvmz – средняя молярная теплоемкость при постоянном объеме для продуктов сгорания в точке Z, кДж/(кг·0С); ξ z – коэффициент эффективного выделения тепла до точки Z, (см. таблицу 2.1); μ - действительный коэффициент молекулярного изменения; Hu – низшая теплота сгорания топлива (по заданию); Cvmс – средняя молярная теплоемкость при постоянном объеме для воздуха и остаточных газов в точке С, кДж/(кг·0С); tc, Tc – температуры рабочего тела в точке С, 0С, К.

Для вычисления теплоемкостей Cvm используют следующие их зависимости от температуры t:

воздух

 

;

 

«чистые» продукты сгорания (α = 1)

 

.

 

В эти формулы значения температур t в 0С подставляют для тех точек (c или z), в которых вычисляют теплоемкости.

Теплоемкости Cvmc и Cvmz определяют из соотношений (соответственно при и ):

 

, (3.14)

. (3.15)

 

Так как Cvmz зависит от температуры tz, то уравнение (3.13) решают методом последовательных приближений со сходимостью .

Пример.

.

Вычисляем при :

 

;

;

 

.

 

Обозначим правую часть уравнения (2.13) через D, тогда

 

 

Примем первое приближение . Вычисляем :

 

;

.

Тогда .

 

Проверяем сходимость

, т.е. сходимость не обеспечивается.

Принимаем второе приближение . При вычисления дают: , т.е. сходимость обеспечивается и К.

После вычисления Tz определяем степень предварительного расширения

 

. (3.16)

 

Так как по определению степень предварительного расширения

 

,

 

то

.

 

Заданное значение pz и расчетные значения Tz и Vz полностью определяют параметры и положение точки z в координатах давление p – объем V.

Давление pb и Tb рабочего тела в конце расширения (точка b) определяются из соотношений:

степень последующего расширения продуктов сгорания

 

, (3.17)

 

, (3.18)

 

, (3.19)

 

где εu – геометрическая ε или действительная εu степени сжатия, принимаемые в зависимости от тактности двигателя (ε при τ = 4, εu при τ = 2); при τ = 4 и при τ = 2; n2 – средний показатель политропы расширения.

По опытным данным n2 = 1,26-1,28. Величина n2 зависит от интенсивности охлаждения цилиндра и его газоплотности.

После определения параметров характерных точек индикаторной диаграммы вычисляются показатели рабочего процесса.

Средним индикаторным давлением pi называют отношение работы газов за цикл Li к рабочему Vs (четырехтактный двигатель, τ = 4 или полезному (1-y) Vs (двухтактный двигатель, τ = 2) объему цилиндра.

Среднее индикаторное давление соответствует высоте прямоугольника, основанием которого служит рабочий Vs (четырехтактный двигатель) или полезный (1-ψ) Vs (двухтактный двигатель) объем цилиндра, при этом площадь прямоугольника равновелика площади индикаторной диаграммы Li.

Расчетное среднее индикаторное давление в МПа определим по формуле

 

, (3.20)

 

где ε (u) – геометрическая ε или действительная ε u степени сжатия, применяемые в зависимости от тактности двигателя (ε при τ = 4, εu при τ = 2),du = d при τ = 4, du при τ = 2.

Среднее индикаторное давление действительного цикла pi меньше расчетного pip вследствие наличия скруглений в точках с, z΄, z индикаторной диаграммы и в конце расширения.

Поэтому

 

,

 

где φ n – коэффициент полноты диаграммы.

По опытным данным значения принимают:

четырехтактный двигатель φ n = 0,97-0,99;

двухтактный двигатель:

прямоточно-щелевая продувка φ n = 1,0;

прямоточно-клапанная продувка φ n = 0,97-0,99.

Для двухтактного двигателя среднее индикаторное давление, вычисленное для полезного рабочего объема цилиндра , следует отнести ко всему рабочему объему Vs, т.е.

 

.

 

Индикаторная мощность двигателя в кВт

 

,

 

где Vs выражено в м3.

Индикаторным КПД (в цилиндре) называют отношение количества теплоты, превращенной в механическую работу, к затраченному количеству теплоты. Этот КПД четырехтактного двигателя определим по формуле

 

. (3.22)

 

Для двухтактного двигателя в формуле (3.22) вместо подставляют .

Удельный индикаторный расход топлива кг/(кВт·ч)

 

. (3.23)

 

Эффективные мощность Ne в кВт, КПД и удельный расход топлива be в кг/(кВт·ч) определим из выражений:

 

; (3.24)

 

; (3.25)

 

, (3.26)

 

где ηм – задан.

Если расчеты рабочего цикла произведены верно, то расчетные значения эффективности мощности Ne и удельного расхода топлива be должны быть близки с точностью ± 5% к значениям, вычисленным ранее.

 




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2015-04-24; Просмотров: 1545; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.078 сек.