Определяем давление конца наполнения—Ра.

Для двигателей с наддувом:

Р_а = 0,9 Р_н = 0,9 · 0,24 = 0,216 Мпа

Т₀' + γ_г Т_г 467+ 0,02 · 600 1 + γ_г 1 + 0,02  

Температура к моменту начала сжатия:

Т_а = ———— = ——————— = 470 К.

Степень сжатия:

ε = Va\ Vc Различают также действительную степень –меньше теоретической, так как при ее расчете учитывается величина потерянного хода поршня (сжатие начинается после закрытия всасывающего клапана в 4-тактных, или закрытия продувочных в 2-тактных ДВС).

В расчетах применяем значение степени сжатия, указанной в задании.

Коэффициент наполнения:

	ε Ра Тн 1 13,6 0,216 447 1 ε – 1 Рн Та 1 + γг 13,6–1 0,24 470 1+0,02

η_н = —— · —— · —— · —— = ——— · ——— · ——— · ———— = 0,906

Процесса сжатия:

Так как процесс сжатия политропный, то величины, характеризующие начало и окончание его, связаны между собой уравнением политропы.

р_с= р_а ε ^п _{1 .} Т_с= Т_а ε ^п₁^{- 1}.

Расчетах принимаем среднее значение, для дизелей показатель политропов сжатия находится в пределах n₁ = 1.34- 1.42

№п\п	параметр	Обозна- чнение	Размер- ность	величина	примечание
	Давление конца сжатия	Рс	^МПа	13,3	Расчет
	Температура конца сжатия	Тс	^0К		расчет
	Показатель политропы сжатия	n1	--	1.58	принимаем

Определяем температуру в конце сжатия:

Т_с = Т_а ε ⁿ ¹ ^{– 1} = 470 · 13,6 ^{1,58 – 1} = 2136 ^оК

которой вполне достаточно для надёжного самовоспламенения топлива при всех режимах работы дизеля.

Давление в конце сжатия:

Р_с = Р_а ε ⁿ ¹ = 0,216 · 13,6^1,58 = 13,3 МПа

Погрешность расчета, МПа:

DP_c = P_c – P_c^зад =13,3-13,6= -0,3

Допустимое отклонение +/- 0,3 МПа.

Процесса сгорания:

Для современных д.в.с. оптимальная продолжительность процесса сгорания составляет примерно 0,02—0,0025 сек. Поршень при этом к кон­цу сгорания успевает переместиться по направлению к н.м.т. на расстоя­ние, соответствующее около π/12 рад (15°) поворота кривошипа после в.м.т.

№п\п	параметр	Обозна- чнение	Размер- ность	величина	примечание
	Температура сгорания	Tz	^0К		Расчет
	Давление сгорания	Pz	^МПа	16,5	В задании
	Коэффициент избытка воздуха	α	--	2,01	принимаем
	Степень повышения давления	l		1,22	Расчет
	Низшая теплота сгорания топлива	Qн^р	кДж/кг	42,47	принимаем

Для определения количества воздуха, необходимого для сжигания 1 кг топлива, а также количества образующихся продуктов сгорания необходимо знать состав топлива.

Топливо дизельное (массовый состав):

Массовое содержание углерода С = 0,87

Массовое содержание водорода Н = 0,126

Массовое содержание кислорода O = 0,004

Теоретически определяем необходимое количество молей воздуха для сгорания 1 кг топлива по формуле:

	1 С Н О 1 0,87 0,126 0,004 0,21 12 4 32 0,21 12 4 32

L₀ = —— (— + — + —) = —— (—— + —— + ——) = 0,496 кмоль/кг.

Действительное количество воздуха, необходимое для сгорания топлива:

L = L₀ α = 0,496 · 2,01 = 0,997 кмоль/кг.

Определяем количество молей смеси воздуха и остаточных газов в конце сжатия до момента начала горения:

М₁ = (1 + γ_г) L = (1 + 0,02) · 0,997 = 1,017

и количество молей в конце горения с учётом остаточных газов:

	С Н 12 2

М₂ = [ — + — + (α – 0,21) L₀ ] (1 + γ_г) =

	0,87 0,126 12 2

= [ —— + —— + (2,01 – 0,21) · 0,496 ] (1 + 0,02) = 1,049.

Тогда действительный коэффициент молекулярного изменения:

	М 2 1,049 М 1 1,017

β = — = —— = 1,031.

Степень повышения давления

	Рz 16,5 Рс 13,6

λ = — = —— = 1,22

что соответствует для двигателей данного типа.

Находим среднюю молярную изохорную теплоёмкость сухого воздуха в конце сжатия:

C_v' = 19,3 + 0.0025 Т_с = 19,3 + 0,0025 · 2135 = 24,64 кДж/кмоль·К.

Выражаем для α = 2,01 среднюю молярную изохорную теплоёмкость продуктов сгорания при максимальной температуре цикла:

20,47 + (α – 1)·19.3 360 + (α – 1)·251 α α · 10 ⁵

C_v'' = ———————— + ———————— Т_z =

	20,47 + (2,01 – 1)·19,3 360 + (2,01-1) ·251 2,012,01 · 10 ^5

= ————————— + ————————— Т_z =

= 19,88 + 0,00305 Т_z.

Тогда средняя молярная изобарная теплоёмкость продуктов сгорания при максимальной температуре:

С _р '' = C _v '' + 8,32 = 19,85 + 0,00305 Т_z + 8,32 = 28,17 + 0,00305 ·3030

Максимальную температуру цикла определяем из уравнения сгорания в упрощённом виде, так как коэффициент остаточных газов менее 0,5:

ξ Q_н L (1 + γ_г)

———— + (С_v' + 8,32 λ) Т_с = β С_р '' Т_z.

Подставляем в предыдущее уравнение значения известных величин:

0,89 · 42470 0,997 (1 + 0,02)

——————— + (21,28 + 8,32 · 1,99) · 2135 = 1,031 (28,17 + 0,00305) 3030

117950 = 88010

Т_z =

откуда

	– 29,05 + 29,05 ^2 + 4 · 0,00315 ·116916 2 · 0,00315

Т_z = ————————————————— = 3030 К.

Полученное значение максимальной температуры цикла соответствует допустимым пределам.

Дата добавления: 2015-11-30