Читайте также:
|
Для газовых двигателей его численные значения лежат в пределах=0,91…0,99.
Теплоемкости свежего заряда mcуср и продуктов сгорания mcVr могут быть определены по формулам для бензиновых двигателей.
Значения Тz и рz, а также параметры процесса расширения – давление рb и температура Тb определяются как и для бензиновых двигателей. При определении Тz и рz,следует иметь ввиду, что низшая объемная теплота сгорания газа Н𝑢 должна быть отнесена к 1 моль газообразного топлива. Для этого значение Н𝑢 отнесенное к 1 м3 топлива, следует умножить на 22,4 (так как объем 1 кмоль топлива составляет 22,4 м3).
При эксплуатации автомобилей линейные нормы расхода сжатого газа (метана) определяются в м3/100 км, при этом считается, что плотность его газовой фазы при нормальных условиях составляет 0,717 кг/м3, что дает возможность перерасчета расхода сжатого газа в г/(кВт*ч) или кг/100 км.
При проведении тепловых расчетов газовых двигателей эффективный удельный расход сжатого газа определяют в л/(кВт*ч):
gе=9 700 
.
Линейные нормы расхода сжиженного газа определяются как объемный расход топлива, отнесенный к пробегу автомобиля, и измеряются в л/100км.
Для двигателей, работающих на сжиженном газе, удельный расход топлива определяется в г/(кВт*ч) по аналогичным формулам, как и для жидкого топлива.
Расчет рабочего цикла газового двигателя
Для проведения теплового расчета двигателя, переоборудованного для работы на сжатом газе, принимают в основном те же исходные данные, что и для бензинового двигателя. Для поддержания оптимальных значений динамических показателей газового двигателя, с учетом высокооктанового числа природного газа, степень сжатия увеличивается до значения ℇ=9,3. Кроме того, производят корректировку параметров: коэффициента избытка воздуха – а = 1,15, коэффициента наполнения – 
= 0,8 и показателя политропы сжатия – n1=1,33.
Топливом служит сжатый газ – метан состава С=80%, Н=20%, малекулярной массой mt=16 и коэффициентом выделения теплоты – 
=0,85.
Процесс впуска. При работе на сжатом газе значительно повышается степень сжатия при сравнительно высоком значении коэффициента избытка воздуха а = 1,15, в связи с чем принимаем минимальное значение подогрева свежего заряда от нагретых деталей 
Т = 10о. При этом параметры процесса впуска рассчитываются таким же образом, что и при использовании бензина:
давление остаточных газов
рr=ро(1 + 0,55*10-4ne max) = 0,1013(1+0,55*10-4*2 800) = 0,117 МПа;
коэффициент остаточных газов
давление в конце впуска:
температура в конце впуска
Процесс сжатия. Давление в конце сжатия определяют из выражения
рс=раℇn1.
где показатель политропы сжатия n1=1,33. Тогда
рс=0,087*9,31,33=1,69 МПа.
Температура в конце сжатия
Процесс сгорания. Исходя из особенностей расчета параметров газового цикла (см. подразд. 22,6) теоретически необходимое количество воздуха в молях для сгорания 1 м3 сжатого газа определяют из выражения
Количество молей свежего заряда
Количество продуктов сгорания
Коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси
Средняя молярная теплоемкость свежего заряда при работе на сжатом газе
Подставляя значения температуры сжатия для двигателя, работающего на сжатом газе, получим
Средняя молярная теплоемкость продуктов сгорания для газовых двигателей:
Подставляя значения коэффициента избытка воздуха α=1,15, получим:
Теплотворная способность топлива определяется в соответствии с нормативами руководящих технических материалов. На основании этого принимаем низшую теплотворную способность сжатого газа Hu=340000 кДж/м3; отнеся ее к 1 кмоль газообразного топлива, получим:
С учетом этого составляем уравнение сгорания, при этом исходя из высокой степени сжатия, а также неизбежного догорания заряда на линии расширения, принимаем коэффициент использования теплоты ξ=0,85:
Подставляя численные значения, получим (см. обоснование к решению в подразд. 22,2):
И после преобразования имеем квадратное уравнение:
Решая уравнение относительно Тζ, определим температуру в конце сгорания:
Давление в конце сгорания:
Степень повышения давления
Процесс расширения. Давление в конце расширения
рb=рζ/ℇn2.
Здесь n2 – показатель политропы расширения, n2 = 1,22 + 130/nе где nе – частота вращения коленчатого вала, об/мин;
/ 2 800 =1,22 + 0,046 = 1,266.
Следовательно,
рb= 5,42/9,31,266=0,32 МПа.
Температура в конце расширения
Тb=Тζ/ℇn2-1 = 2 495/9,30,266 = 1 378 К.
Основные параметры, характеризующие работу газового двигателя
Среднее индикаторное теоретическое давление р´ I – соответствует нескругленной диаграмме
среднее индикаторное давление рi – соответствует скругленной диаграмме
где 
= 0,96 – коэффициент полноты диаграммы: 
=рr-ра = 0,117-0,087=0,03 МПа. И тогда имеем
рi= 0,96 (0,789 – 0,03) = 0,729 МПа.
Среднее значение индикаторной работы трения
рm= 0,030 + 0,00005 nе;
рm=0,030 + 0,00005*2 800=0,17 МПа.
Среднее эффективное давление
ре = рi – рm= 0,729 – 0,170 = 0,559 МПа.
Механический КПД
ηм = ре/ рi = 0,559/0,729 = 0,77; принимаем 77%.
Индикаторный КПД
ηi=0,371 
Эффективный КПД
ηе= 
=0,33*0,77= 0,254 = 25,4%.
Термический КПД
= 1- 
Где к=1,33 - показатель адиабаты сжатия для газовых двигателей;
=0,52=52%.
В связи с переводом автомобилей на газовое топливо в условиях автотранспортных организаций и объединений возникают организационно-технические сложности по их переоборудованию. Поэтому остановимся подробно на параметрах, определяющих топливную экономичность двигателей, работающих на компримированном (сжатом) природном газе, как основной критерий, обеспечивающий экономическую целесообразность переоборудования автомобилей для работы на газовом топливе.
Эффективный удельный расход газа:
Удельный расход теплоты на единицу эффективной мощности:
Где Hu – низшая теплота сгорания, МДж/м3.
Полученные значения удельного расхода теплоты соответствуют нормативным данным (см. табл. 22,1).
Исходя из объемных соотношений сжатого газа, его удельный расход в литрах на единицу эффективной мощности составит:
С учетом плотности газовой фазы сжатого газа 
кг/м3 получим удельный расход газа в граммах на единицу мощности:
При номинальных режимах работы двигателей сопоставление средних удельных расходов сжатого газа (
г/(кВт*ч)) и бензина (
г/(кВ*ч)) с учетом стоимости топлива показывает существенное преимущество газовых двигателей по этому параметру.
При эксплуатации автомобилей линейный расход сжатого газа:
где n – число баллонов, Q1 и Q2 – количество газа (м3) в одном баллоне до и после пробега 5. Численные значения Q1 и Q2 определяются в зависимости от давления газа в баллоне при различных температурах окружающей среды по нормативным таблицам.
Например, перед выездом на линию автомобиля ГАЗ-33076, у которого n=4, манометр показывал давление 15 МПа при температуре +10оС, а по возращении после пробега 80 км – 9 МПа при той же температуре. При этом в соответствии с табличными данными Q1=10,27, Q2=5,63. На основе этого определяют расход сжатого газа:
G1=4(10,27 – 5,63) 
= 23,2 м3/100км.
Таким образом, проведенные расчеты с анализом основных параметров расхода газового топлива показывают экономическую целесообразность внедрения на автомобилях газобаллонных установок.
Контрольные вопросы
1. Назовите основные параметры рабочего тела. Какое количество воздуха требуется для сгорания 1 кг топлива для бензиновых, газовых двигателей и дизелей?
2. Назовите формулы для определения количества молей продуктов сгорания М2 для бензиновых двигателей, дизелей и газовых двигателей, работающих на газе сжиженном, нефтяном и компримированном (сжатом) природном газе.
3. Дайте характеристику основных расчетных параметров рабочей смеси в конце впуска (ра, Та) и приведите их численные значения для карбюраторных двигателей и дизелей.
4. Дайте характеристику основных расчетных параметров процесса сжатия (ра, Та) и назовите их численные значения для различных типов двигателей.
5. Что такое теплоемкость свежей смеси mcVср и продуктов сгорания mcVr и в каких единицах она измеряется?
6. Дайте анализ химической неполноты сгорания. Как она определяется?
7. Перечислите основные параметры, характеризующие работу карбюраторного двигателя и дизеля, приведите численные значения.
8. Назовите основные составляющие в формуле процесса сгорания и дайте анализ его квадратного уравнения типа АТz2+BTz-C=0.
Методическое пособие по боксу
Вашему вниманию предлагается методическое пособие по боксу. Составил: м.с. Бунин Анатолий Яковлевич, тренер сборной МФТИ по боксу
Дата добавления: 2014-12-15; просмотров: 51 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |