Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Тема: Особливості дійсних циклів двигунів



 

Мета заняття:

Навчитися розраховувати параметри робочих процесів дійсних циклів двигунів.

 

1. Короткі теоретичні відомості.

 

 

Рис. 1. Індикаторна діаграма дійсного Рис. 2. Індикаторна діаграма

циклу чотиритактного бензинового ДВЗ дійсного циклу чотиритактного

з іскровим запалюванням дизеля без наддування

 

Дійсні цикли ДВЗ складаються з реальних процесів, які відбуваються в циліндрі двигуна. Основні особливості дійсних циклів: теплота підводиться спалюванням паливоповітряної суміші в надпоршневому просторі; після кожного циклу відбувається заміна робочого тіла; стиск і розширення відбуваються політропно, тобто при наявності теплообміну із зовнішнім середовищем; під час розширення догоряє паливо; теплоємність і хімічний склад газів змінні; є гідравлічні втрати під час руху газів.

Процес впуску характеризується значенням параметрів стану робочого тіла в точці (а) діаграми (рис. 1), - температурою (Та) і тиском (Ра) , а також узагальненими параметрами: коефіцієнтом наповнення (ηv) та коефіцієнтом залишкових газів (γ).

Процес стиску у ДВЗ служить:

для збільшення температурного перепаду у циклі і ступеню розширення продуктів згоряння, що сприяє підвищенню термічного ККД двигуна;

для створення умов для стійкого запалювання і ефективного згоряння робочої суміші, що необхідно для якісного перетворення теплоти в корисну роботу.

У дизелях і газодизелях процес стиску—спосіб запалювання робочої суміші, тобто для цих двигунів він принципово необхідний. Отже, в кінці стиску температура в циліндрі повинна бути достатньою для самозаймання вприснутого палива.

У дійсному циклі процес стиску супроводжується такими факторами: відбувається теплообмін між газами і стінками циліндра; гази просочуються крізь

нещільності між поршнем і циліндром. Тому дійсний процес стиску не адіабатний, а політропний і описується рівняннями політропи:

де n1, — показник політропи стиску.

У процесі розширення гази завдяки енергії згорілого палива виконують

корисну механічну робот здійснюють робочий хід поршня. Звідси друга назва процесу — робочий хід.

У дійсному циклі процес розширення супроводить ся такими факторами:

теплообміном із стінками циліндра; витіканням газів крізь нещільності поршневих кілець; тепловою дисоціацією газів.

На лінії розширення, як правило, догоряє робоча суміш, яка не встигла

згоріти на лінії згоряння. Це явище більше виявляється в дизелях, ніж у ДВЗ з

іскровим запалюванням. Внаслідок впливу перелічених факторів процес

розширення відбувається не за адіабатою, а за політропою із змінним

показником n2.

Для того, щоб розраховувати параметри робочих процесів дійсних циклів двигунів, потрібно визначити тиск і температуру в кінці кожного процесу.

Також потрібно визначити певні коефіцієнти, що є характерними для цього процесу.

Для процесу впуску визначаємо:

Густину заряду ρ0 при То і Ро:

ρ0 = Ро / RTo кг/м.куб. (1)

 

Тиск в кінці впуску Ра:

бар (2)

 

Температура в кінці впуску Та:

град.К (3)

Коефіцієнт наповнення ηv :

(4)

 

Для процесу стиску визначаємо:

 

Тиск Рс в кінці процесу стиснення:

бар (5)

Температуру Тс в кінці процесу стиснення:

град.К (6)

 

Для процесу згоряння визначаємо:

Дійсний коефіцієнт молекулярних змін β:

(7)

Кількість невикористаної теплоти внаслідок неповного згоряння палива :

 

кДж/кг (8)

Постійна величина С:

 

(9)

Температуру згоряння Тz визначаємо з рівняння:

 

(10)

________________________________________

Tz = [(18,422+2,5958α) + √ (18,422+2,5958α)² + 4 · (1,549+1,376α) 10 ־³ · С ] /

/ 2 · (1,549+1,376α) 10 ־³, градус Кельвіна;

_____

(Корінь квадратного рівняння виду : ах² + вх + с = 0; х = ( - в+-√в²-4ас) / 2а ).

 

Розрахунковий тиск в кінці процесу згоряння Рz:

 

бар (11)

Ступінь підвищення тиску λ:

(12)

Дійсна величина найбільшого тиску:

бар (13)

Тиск в кінці процесу розширення Рв:

бар (14)

Температура в кінці процесу розширення Тв:

град.К (15)

 

2. Завдання для виконання лабораторної роботи:

По вихідни даних визначити:

1. Тиск в кінці впуску Ра

2. Температуру в кінці впуску Та

3. Коефіцієнт наповнення ηv

4. Тиск в кінці процесу стиснення Рс

5. Температуру в кінці процесу стиснення Тс

6. Температуру згоряння Тz

7. Дійсна величина найбільшого тиску Рz1

8. Ступінь підвищення тиску λ.

9. Тиск в кінці процесу розширення Рв

10. Температура в кінці процесу розширення Тв

Висновок:

 

3. Вихідні дані для розрахунку:

Тип двигуна – карбюраторний.

Підігрів заряду ΔТ = 10º

Температура залишкових газів Тr = 950º K

Коефіцієнт опору рухові повітря в трубопроводі = 8

Тиск навколишнього середовища: Ро = 1 бар

Температура навколишнього середовища: То = 288ºК

В процесі впуску в циліндр поступає повітря, молекулярна маса якого

μ в = 28,97 і R = 287 Дж/кг.град

Показник політропи при стиску n1 = 1,34

Теплота згоряння палива Нu = 44 000 кДж/кг

Теоретично необхідна кількість повітря для згоряння 1 кг палива Lo = 0,515 кмоль

Коефіцієнт використання теплоти ξ = 0,85

Показник політропи при розширенні n2 = 1,28

 

Вибір варіанту завання:

Із таблиці 2 вибираємо вихідні дані для розрахунку і заносимо в таблицю1:

Таблиця 1 Вихідні дані для розрахунку

№ вар. Вид палива Ступінь стиску: ε Коефіцієнт залишкових газів γост Швидкість руху заряду ώкл м/сек Коефіцієнт надлишку повітря α   Кількість горючої суміші і продуктів згоряння, кмоль
М1 М2
               

 

Розрахунок:

 

Висновок:

 

Таблиця 1. Вихідні дані для розрахунку:

№ вар. Вид палива Ступінь стиску: ε Коефіцієнт залишкових газів γост Швидкість руху заряду ώкл м/сек Коефіцієнт надлишку повітря α   Кількість горючої суміші і продуктів згоряння, кмоль
М1 М2
бензин 0,06 0,85 0,470 0,508
бензин 0,07 0,86 0,471 0,509
бензин 0,08 0,87 0,472 0,510
бензин 0,09 0,88 0,473 0,511
бензин 0,06 0,89 0,474 0,512
бензин 0,06 0,90 0,475 0,513
бензин 0,07 0,91 0,476 0,514
бензин 0,08 0,92 0,477 0,515
бензин 0,09 0,93 0,478 0,516
бензин 0,06 0,94 0,479 0,517
бензин 0,06 0,95 0,48 0,518
бензин 0,07 0,96 0,481 0,519
бензин 0,08 0,97 0,482 0,521
бензин 0,09 0,98 0,483 0,522
бензин 0,06 0,99 0,484 0,523
бензин 0,06 1,01 0,485 0,514
бензин 0,07 1,02 0,486 0,515
бензин 0,08 1,03 0,487 0,516
бензин 0,09 1,04 0,488 0,517
бензин 0,06 1,05 0,489 0,518
бензин 0,06 1,06 0,490 0,519
бензин 0,07 1,07 0,491 0,520
бензин 0,08 1,08 0,492 0,522
бензин 0,09 1,09 0,493 0,523
бензин 0,06 1,10 0,494 0,524
бензин 0,06 1,11 0,495 0,525
бензин 0,07 1,12 0,496 0,526
бензин 0,08 1,13 0,497 0,527
бензин 0,09 1,14 0,498 0,528
бензин 0,06 1,15 0,499 0,529

Контрольні запитання:

1. Які основні особливості дійсних циклів ДВЗ?

2. Що зображують за допомогою індикаторних діаграм?

3. Опишіть протікання дійсного циклу у карбюраторному двигуні.

4. Опишіть протікання дійсного циклу у дизельному двигуні.

5. Для чого служить процес стиску?

6. Як протікає процес згоряння в ДВЗ з іскровим запалюванням?

7. Як протікає процес згоряння в ДВЗ з запалюванням від стиску?

8. Які види запалювання використовуються в ДВЗ?

9. Яку роль відіграє процес розширення в роботі двигуна і як він протікає?

10. Який склад вихлопних газів теплових двигунів?

Джерела:

1. Ф.І. Абрамчук. Автомобільні двигуни-К.: Арістей. 2006.-476с. – С.17-26.

2. М.С. Ховах, Г.С. Маслов Автомобільні двигуни. –М.: Машиностроение. 1971.- С.142-148

Лабораторна робота № 2 Приклад оформлення звіту

Тема:

Особливості дійсних циклів двигунів.

Мета заняття:

Навчитися розраховувати параметри робочих процесів дійсних циклів двигунів.

 

Вихідні дані для розрахунку:

Тип двигуна – карбюраторний.

Підігрів заряду ΔТ = 10º

Температура залишкових газів Тr = 950º K

Коефіцієнт опору рухові повітря в трубопроводі = 8

Тиск навколишнього середовища: Ро = 1 бар

Температура навколишнього середовища: То = 288ºК

В процесі впуску в циліндр поступає повітря, молекулярна маса якого

μ в = 28,97 і R = 287 Дж/кг.град

Показник політропи при стиску n1 = 1,34

Теплота згоряння палива Нu = 44 000 кДж/кг

Теоретично необхідна кількість повітря для згоряння 1 кг палива Lo = 0,515 кмоль

Коефіцієнт використання теплоти ξ = 0,85

Показник політропи при розширенні n2 = 1,28

 

Із таблиці 2 вибираємо вихідні дані для розрахунку згідно заданого варіанту і заносимо в таблицю1:

Таблиця 1 Вихідні дані для розрахунку

№ вар. Вид палива Ступінь стиску: ε Коефіцієнт залишкових газів γост Швидкість руху заряду ώкл м/сек Коефіцієнт надлишку повітря α   Кількість горючої суміші і продуктів згоряння, кмоль
М1 М2
бензин 0,06 0,9 0,472 0,510

 

1. Визначаємо тиск в кінці впуску Ра:

Для цього спочатку обчислимо густину заряду при Ро і То:

ρ0 = Ро/RTo = 100 000 / 287 · 288 = 1,21 кг/м³

Ра = Ро – (1+ ξ0) ώкл² ρ0 / 2 = 100 000 – 8 · 58² · 1,21 / 2 = 0,84 бар.

 

2. Температура в кінці впуску Та:

Та = (То + ΔТ + γост Тr) / (1 + γост) =

= (288 + 10 + 0,06 · 950) / (1+ 0,06) = 334ºК.

 

3. Коефіцієнт наповнення ηv:

ηv = (ε / (ε – 1)) · (Ра/Ро) · (То / Та(1+γост) =

= 8/8-1 · 0,84/1 · 288/334(1+0,06) = 0,78.

 

4. Тиск в кінці процесу стиснення Рс:

 

Рс = Ра ·

5. Температуру в кінці процесу стиснення Тс:

 

Тс = Та ·

 

6. Для визначення температури згоряння Тz визначимо спочатку дійсний коефіцієнт молекулярої зміни β:

Кількість невикористаної теплоти внаслідок неповного згорання палива:

 

ΔНu = 119852 (1 – α) Lo = 119852 (1-0,9) 0,515 = 6172, кдж/кг

Постійна величина С:

Температуру згорання визначаємо з рівняння:

 

7. Для визначення дійсної величини найбільшого тиску Рz1 спочатку визначаємо розрахунковий тиск кінця горіння:

Рz = β Рс Тz / Тс = 1,07 · 13,6 · 2630 / 680 = 56,4 бар.

Дійсний тиск визначається:

Рz1 = 0,85 · Рz = 0,85 · 56,4 = 48 бар.

 

8. Ступінь підвищення тиску λ:

λ = Рz / Рс = 56,4 / 13,6 = 4,15

 

9. Тиск в кінці процесу розширення Рв:

10. Температура в кінці процесу розширення Тв:

Висновок:

Досліди і розрахунки показують, що від характеру протікання окремих процесів роботи двигуна залежить максимальна його потужність, економічність, і інші експлуатаційні показники. При розробці нових конструкцій двигунів і їх доводці можна покращити показники дією на фактори, що впливають на протікання кожного процесу.

 

Таблиця для визначення значень ,

 

Числ/Ступ 1,34 0,34 1,28 0,28   Числ/Ступ 1,34 0,34 1,28 0,28
11,03 1,84 9,91 1,65   34,34 2,45 29,31 2,09
13,57 1,94 12,07 1,72   37,67 2,51 32,02 2,13
16,22 2,03 14,32 1,79   41,07 2,57 34,78 2,17
19,00 2,11 16,65 1,85   44,55 2,62 37,58 2,21
21,88 2,19 19,05 1,91   48,09 2,67 40,43 2,25
24,86 2,26 21,53 1,96   51,70 2,72 43,33 2,28
27,93 2,33 24,06 2,01   55,38 2,77 46,27 2,31
31,09 2,39 26,66 2,05            

 




Поиск по сайту:

©2015-2020 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.