Obliczenia cieplne silnika

UNIWERSYTET PRZYRODNICZY W LUBLINIE

WYDZIAŁ INŻYNIERII PRODUKCJI

KATEDRA ENERGETYKI I POJAZDÓW

1.Obliczenia cieplne silnika

2.Obliczenia głównych wymiarów silnika

I .Wprowadzenie

Obliczenia cieplne pozwalają obliczyć wymiary główne silnika ,siły działające na poszczególne jego części ,oraz rozwiązać wiele zagadnień dynamicznych silnika. Obliczenia cieplne wyznacza się w oparciu o dobór pewnych współczynników charakteryzujących szczególne cechy silnika, będą tym blissze rzeczywistym im trafniej dobrane zostaną te współczynniki do współczynników charakterystycznych dla silników sprawdzonych jus w eksploatacji.

II.       Dane wyjściowe do projektu. (zestaw 13)

III.           Tok obliczeniowy.

1.Proces Ładowania (napełnienia,dolot)

Ciśnienie w końcu ładowania

P_a = 0,9*Po MPa

P_a = 0,9*0,1

P_a=0,09 MPa

Temperatura świesego ładunku

T_s = T_o + ΔT  K

T_s = 288+10

T_s =298K

Temperatura Ładunków w końcu ładowania

= K

Współczynnik napełnienia

=0,8625118

Proces spręsania

Ciśnienie w końcu spręsania

P_c =P_a * ⁿ¹ MPa

P_c = 0,09* 17^1.35

P_c = 0,09*45,8253

P_c = 4.12428 Mpa

Temperatura w końcu spręsania

T_c = T_a* ^n1-1  K

T_c = 310*2,6956

T_c = 835,64 K

Proces spalania

Teoretyczne zapotrzebowanie powietrza

K_mol/kg _pow

L_t=4,761*(0,0737+0,0275-0,00015)

L_t=4,761*0,101

L_t=0,480 K_mol/kg _pow

Ilość mieszanki palnej przed spaleniem

M₁=λ*L_t  K_mol/kg _pow

M₁=1.3*0,480

M₁=0,624 K_mol/kg _pow

Ilość spalin

K_mol/kg _pow

M₂=0,624+0,0275+0,00015

M₂=0,652 K_mol/kg _pow

Teoretyczny współczynnik przemiany molekularnej

=1,044

Rzeczywisty współczynnik przemiany molekularnej

Stopień przyrostu ciśnienia

MPa

=1,842 MPa

3.7 Średnie molowe ciepło właściwe powietrza przy stałej objętości dla temperatury końca spalania T_z

c’_v=19,26+0,00251*T_z kJ/k_mol*K

c’_v=19,26+0,00251*1998

c’_v=24,27 kJ/k_mol*K

c”_v0=20,474+0,0036*T_z kJ/k_mol*K

c”_v0=20,474+0,0036*1998

c”_v0=27.67 kJ/k_mol*K

Średnie molowe ciepło właściwe spalin przy stałej objętości

kJ/k_mol*K

-podstawiając średnie molowe ciepło właściwe spalin odpowiadające:

λ=1 : c’_v=24,27 kJ/k_mol*K

c”_v0=27,67 kJ/k_mol*K

kJ/k_mol*K

3.9 Średnie molowe ciepło właściwe spalin przy stałym ciśnieniu

c”_p = 8,311+c”_v = 8,311+26,9 kJ/k_mol*K

c”_p=35,209 kJ/k_mol*K

3.10 Temperatura końca spalania T_z ,określa równanie :

0,00349T_z² 29,402T_z -79904,471=0– postać Δ

T_z=1998 K

Stopień przyrostu objętości

3.12 Objętość w punkcie końca spalania

(cm³)

cm³

4. Proces rozpręsania (pracy)

4.1 Stopień rozpręsania

 

Ciśnienie w końcu rozpręsania

MPa

MPa

Temperatura w końcu rozpręsania

K

K

5 Wskaźnik pracy silnika (parametry pracy)

5.1 Teoretyczne średnie ciśnienie indykowane

MPa

MPa

Średnie ciśnienie indykowane

Średnie ciśnienie usyteczne (efektywne)

MPa

Sprawność ogólna

Jednostkowe zusycie paliwa

g/kWh

Teoretyczny wykres indykatorowy

Obliczenie głównych wymiarów silnika

Objętość skokowa 1 cylindra

(cm³)

cm³

Średnica cylindra

(cm)

Skok tłoka

[cm]

Ostateczna objętość skokowa cylindra

(cm³)

Objętość komory spręsania (spalania)

(cm³)

(cm³)

Średnie ciśnienie usyteczne

MPa

MPa

Średnia prędkość tłoka

cm/s

cm/s

cm/s

m/s

Konstrukcja wykresu indykatorowego metodą Brauera

przyjmuję podziałkę ciśnień a = 40 mm/Mpa

graficzne wartości ciśnień :

P_a = 0,09MPa*40mm/MPa

P_a = 3,6 mm

P₀ = 0,1MPa*40mm/Mpa

P₀ = 4mm

P_r = 0,105Mpa*40mm/Mpa

P_r = 4,2mm

P_b = 0,283Mpa*40mm

P_b = 11,32mm/MPa

P_c = 4,12Mpa*40mm

P_c = 164,8mm/MPa

P_max = 7,6Mpa*40mm

P_max = 304mm/MPa

Przyjmuję podziałkę objętości

mm

mm

Obliczenie kierownic spręsania i rozpręsania katów i głównej kierownicy

Spręsanie

Dla spręsania

Rozpręsanie

Dla rozpręsania

Dla kierownicy głównej