Расчет двигателя (148272)

Посмотреть архив целиком

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Филиал г. Салехард

Кафедра АТХ







Курсовая работа


По дисциплине:

«Теория, расчет и конструкция тепловых двигателей и энергетических установок»


На тему: «Расчет двигателя»









Салехард 2009г.


ЗАДАНИЕ


Выполнить расчет четырехтактного дизельного двигателя по следующим исходным данным:

Параметры

ЯМЗ - 238А

Номинальная мощность ,кВт

200

Номинальная частота вращения, мин-1

2300

Число и расположение цилиндров

8-V

Степень сжатия 

16,5

S/D

1,0

Диаметр цилиндра D, мм

125

Ход поршня S, мм

125

Рабочий объем цилиндров Vл, л

11,85

Скорость поршня ,м/с

9,8

Минимальный удельный расход топлива, г/кВт  ч

209

Расположение клапанов

верхнее


  1. Тепловой расчет двигателя


При тепловом расчете вновь проектируемого двигателя предварительно рассчитывают параметры действительного цикла, строят индикаторную диаграмму и определяют основные размеры: диаметр и ход поршня.

Исходными данными для расчета являются: Ре - мощность (номинальная),

nн - частота вращения (номинальная),  - степень сжатия.

В ходе расчета необходимо задаваться некоторыми коэффициентами, принимая во внимание данные по существующим двигателям. Порядок расчета следующий.


    1. Процессы впуска и выпуска


а). Задаемся значениями: То; ро ; Тr ; рr; Т; ра.

Температура То и давление ро окружающей среды принимаются в соответствии со стандартными атмосферными условиями: То=273+15=298 К; ро=0,1 МПа.

Температура Тr и давление рr остаточных газов зависят от частоты вращения и нагрузки двигателя, сопротивления выпускного тракта, способа наддува.

Для двигателей с газотурбинным наддувом:


рr=( 0,75…0,95 )рк= ( 0,75÷0,95 )×0,22 = 0,165 ÷ 0,209 МПа, рr=0,209 МПа


давление надувочного воздуха рк для существующих двигателей:


рк=(1,5…2,2)ро.= (1,5…2,2)×0,1 = 0,15 ÷ 0,22 МПа, рк=0,22 МПа


Температура остаточных газов зависит в основном от коэффициента избытка воздуха , степени сжатия , частоты вращения коленчатого вала, нагрузки.



Т-степень подогрева свежего заряда во впускном тракте зависит от частоты вращения, наличия наддува и принимается для дизельных с наддувом 0…10. Принимаем значение Т =100 .

Давление в конце впуска ра принимается из следующих соотношений


ра = рх - ра = 0,22 – 0,022 = 0,198 МПа


У двигателей потери давления ра за счет сопротивления впускного тракта находятся: ра = ( 0,03 ÷ 0,1 )× рх = 0,0066 ÷ 0,022 МПа, ра = 0,022МПа

б). Определяем величины: r (коэффициент остаточных газов), Тa (температура конца наполнения) и v (коэффициент наполнения) по следующим формулам:



Температура воздуха за компрессором:



,


где nк - показатель политропы сжатия в компрессоре, принимается в пределах 1,4…2. Примем nк = 1,6.

в). В зависимости от принятого значения коэффициента избытка воздуха  определяем массу свежего заряда, введенного в цилиндры двигателя (ориентировочно):


М1 =  lо / 29, кмоль,


где lo = 14,5 кг. воздуха/ кг. топлива – для дизельного двигателя.


М1 = 1,7*14,5 / 29=0,85 кмоль


Для принятия значения  необходимо учесть способ смесеобразования, примем 1,7.

Масса воздуха в кмолях: Lo =lo/29 = 14,5/29 = 0,5 кмоль


    1. Процесс сжатия


Определяем параметры процесса сжатия: n1; рс; Тс; Мс.

а). Показатель политропы сжатия п1 определяется из соотношения:


n1 = 1,41 – 100/nн=1,41 – 100/2300=1,366 ,


где nн – номинальная частота вращения коленчатого вала двигателя.

б). Давление конца сжатия:



.


в). Температура конца сжатия:



г). Масса рабочей смеси в конце сжатия:


, кмоль


д). Теплоемкость рабочей смеси в конце сжатия:


Сv.c=20,16+1,7410 -3Тс=20,16+1,7410 -3.1149,58=22,16,

кДж/(кмоль.град).


    1. Процесс сгорания


а). Определяют массу продуктов сгорания в цилиндрах двигателя.



где С = 0,87; Н = 0,125 – соответственно элементарный состав топлива для дизтоплива (ориентировочно).

б). Определяют температуру газов в цилиндре в конце процесса сгорания из уравнений:





Сz – теплоемкость продуктов сгорания при постоянном давлении:


Сz =(20,2 + 0,92/) + (15,5 + 13,8/) 10 –4 Тz + 8,314 ,


 -коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси в ходе сгорания


=


 - коэффициент использования теплоты в ходе сгорания, для дизелей - =0,7…0,9, примем 0,8.

Нu- низшая теплотворная способность топлива: для дизтоплива - ;

Подставим и после преобразования получим:


0,00244×Tz2 +30.04×Tz + ( - 66192.74 ) = 0

Tz1 = 2220.46 K


Тz2 = отрицательная температура, а она не может быть такой в конце процесса сгорания.

в). Определяют максимальное давление газов в цилиндре по формулам:


рz =   рc = 1,5×8,96 = 13,44 МПа

где  степень повышения давления, которое примем равным 1,5.


    1. Процесс расширения


Определяем параметры процесса расширения: n2; рb; Тb.

а). Показатель политропны расширения n2 определяется из соотношения:


n2 = 1,22 + 130 / nн.=1,22+130/2300=1,276


б). Давление и температура конца расширения:


где - степень последующего расширения,

- степень предварительного расширения.


Полученные расчетные значения (указанны в скобках) термодинамических параметров процессов цикла необходимо сопоставить с данными табл. 1.


Таблица 1 Предельные значения параметров процессов цикла

Тип двигателя

pc , МПа

pz , МПа

Тс , К

Тz

Тb, К

Двигатели с наддувом

6…8

(8,96)

10…15

(13,44)

1000

(1149,58)

1900…2800 (2220,46)

1100…1200 (1082,1)


    1. Индикаторные показатели цикла


а). Определяем среднее индикаторное давление (теоретическое) газов


МПа


б). Определяют среднее индикаторное давление (действительное) газов:


pi = п р11,


где п – коэффициент полноты индикаторной диаграммы, учитывающий ее скругление в ВМТ и НМТ, как результат наличия фаз газораспределения, угла опережения впрыскивания топлива или зажигания, а также скорости сгорания топлива. Значения п принимаются для дизельных двигателей 0,9…0,96.


pi =0,96×1,26=1,2096 МПа


в). Определяем индикаторный КПД цикла:


,


г). Определяем индикаторный удельный расход топлива:



    1. Эффективные показатели двигателя


а). Определяем среднее давление механических потерь:


,


где - средняя скорость поршня, принимается по двигателю-прототипу (сп= 9,8 ),

и - эмпирические коэффициенты, приведенные в табл. 2.


Таблица 2 Значения коэффициентов и

Тип двигателя

Дизели с неразделенной камерой сгорания

0,105

0,012

Дизели с разделенной камерой сгорания

0,105

0,0138



б). Определяем среднее эффективное давление газов:


=1,2096-0,2226=0,987 МПа.


в). Определяем механический КПД двигателя:


.


г). Определяем эффективный КПД двигателя:

.


д). Определяем удельный эффективный расход топлива:


.


Полученные расчетные значения (указаны в скобках) индикаторных и эффективных показателей сопоставляем с данными табл.3.


Таблица 3 Предельные значения индикаторных и эффективных показателей современных поршневых двигателей

Тип двигателя

pi,

МПа

i

bi,

г/кВт*ч

pe,

МПа

e

be,

г/кВт.ч

Дизели с наддувом

0,8…2

( 1,2096 )

0,42…0,5

( 0,42 )

200…170

( 201,68 )

0,7…1,8

( 0,987 )

0,38…0,45

( 0,34 )

210…175

( 246 )


    1. Определение основных размеров двигателя


а). Определяем рабочий объем одного цилиндра по заданным значениям мощности, частоты вращения и расчетному значению среднего эффективного давления газов (ре):


Случайные файлы

Файл
101150.rtf
129782.rtf
14319.rtf
11401.rtf
46828.rtf




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.