Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Тепловой расчёт проектируемого двигателя при работе на топливо - спиртовой смеси

Тепловой расчёт проектируемого двигателя при работе на топливо – спиртовой смеси производим по методике изложенной в [66] с применением оригинальных формул предложенных в [1].

Определение параметров рабочего тела:

Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1кг смеси топлива и спирта в процентном соотношении 70% топлива, 30% спирта:

,кг (43)

,кмоль (44)

где 0,23 – значение массового содержания кислорода в 1кг воздуха

С,Н,О – содержание в топливе и спирте углерода, водорода и кислорода

С_т=0,857, Н_т=0,133, О_т=0,01

С_с=0,522, Н_с=0,131, О_с =0,347

С_т-с= 0,7 С_т+0,3 С_с=0,756, Н_т-с=0,132, О_т-с=0,111

- масса 1 кмоля воздуха

кг

кмоль

Количество свежего заряда по формуле из [1]:

кмоль (45)

где - коэффициент избытка воздуха, =1,15

кмоль

Общее количество продуктов сгорания [1]:

кмоль (46)

кмоль

Химический коэффициент молекулярного изменения горючей смеси:

(47)

Параметры окружающей среды и остаточных газов:

Принимаем атмосферные условия

Давление окружающей среды , температура окружающей среды

Давление остаточных газов:

(48)

Температура остаточных газов ,

Процесс впуска:

Температура свежего заряда принимается

Плотность заряда на впуске:

, кг/ (49)

где Дж/кг град – универсальная газовая постоянная для воздуха

Потери давления на впуске в двигатель:

(50)

где - коэффициент затухания скорости движения заряда в рассматриваемом сечении цилиндра

- коэффициент сопротивления впускной системы, отнесенный к наиболее узкому её сечению

- средняя скорость движения заряда в наименьшем сечении впускной системы

По опытным данным в современных автомобильных двигателях на номинальном режиме ( )=2,5….4 и =50…130м/с

=( )=3, =100м/с

=0,007МПа

Давление в конце впуска:

, МПа (51)

Коэффициент остаточных газов:

(52)

где - степень сжатия, =9,9

=0,0443

Температура в конце впуска:

, К (53)

=320К

Коэффициент наполнения:

(54)

=0,907

Процесс сжатия:

Давление в конце сжатия:

, МПа (55)

где - показатель полноты сжатия, =1,34…1,4, =1,36

=2,06 МПа

Температура в конце сжатия:

, К (56)

Средняя молярная теплоёмкость заряда (воздуха) в конце сжатия (без влияния остаточных газов)

,кДж/кмоль град (15)

кДж/кмоль град

Число молей остаточных газов:

, кмоль (57)

кмоль

Число молей газов в конце сжатия до сгорания:

, кмоль (58)

0,5302+0,0230=0,5532 кмоль

Процесс сгорания:

Средняя молярная теплоемкость при постоянном давлении для продуктов сгорания жидкого топлива, кДж/моль град

(59)

Число молей газа после сгорания:

, кмоль (60)

0,6458кмоль

Расчетный коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси:

(61)

Количество теплоты, передаваемой газам при сгорании 1кг топлива:

, кДж/кг (62)

где - коэффициент использования теплоты, =0.75…0.9, =0.85

- удельная низшая теплота сгорания топлива, =42440кДж/кг

Температура в конце сгорания определяется из уравнения сгорания:

(63)

Решаем уравнение относительно температуры в конце сгорания .и находим её =4470К

Давление в конце сгорания:

, МПа (64)

13,22МПа

Степень предварительного расширения:

(65)

Процесс расширения:

Давление в конце расширения:

, МПа (66)

где - показатель политропы расширения, =1,18…1,3, =1,2

Температура в конце расширения:

, К (67)

=2536К

Проверяем правильность ранее принятой температуры остаточных газов:

, К (68)

Ошибка температуры:

, % (69)

Индикаторные параметры рабочего цикла:

Среднее индикаторное давление цикла:

, МПа (70)

=1,16 МПа

Среднее индикаторное давление цикла для скругленной диаграммы:

, МПа (71)

где -коэффициент полноты индикаторной диаграммы, =0,92-0,97,

=0,95

Индикаторный КПД:

(72)

0,332

Индикаторный удельный расход топлива:

(73)

246,83г/кВт ч

Эффективные показатели двигателя:

Среднее давление механических потерь:

, МПа (74)

где a и b – коэффициенты, зависящие от типа, конструкции, размеров, числа цилиндров и теплового состояния двигателя, a=0.04, b=0.0135

W – средняя скорость поршня, м/с

, м/с (75)

где S – ход поршня, мм

- номинальная частота вращения, об/мин, =5600об/мин

Среднее эффективное давление:

, МПа (76)

Механический КПД:

(77)

Эффективный КПД:

(78)

Эффективный удельный расход топлива:

(79)

292,67 г/Квт ч

Основные размеры цилиндра и удельные параметры двигателя:

Рабочий объём двигателя:

, л (80)

Эффективная мощность:

, кВт (81)

где - тактность двигателя, =4

Исходя из расчётов можно сделать вывод о том, что при подаче топливо-спиртовой смеси в двигатель внутреннего сгорания эффективные показатели, по сравнению со штатным двигателем значительно выше, так эффективный КПД увеличился с 0,26 до 0,28, эффективный удельный расход топлива снизился с 315,19 гр/(кВт.ч) до 292,67 гр/(кВт.ч) и эффективная мощность увеличилась с 42 кВт до 45,5 кВт.