Главная страница
Навигация по странице:

  • 2.1 Исходные данные.

  • 2.3. Расчёт процесса сжатия.

  • 2.4. Расчет процесса сгорания.

  • 2.5. Расчёт процесса расширения

  • Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания уаз31512


    Скачать 121.38 Kb.
    НазваниеТепловой расчет двигателя внутреннего сгорания уаз31512
    Анкорganna_termodenamika_ush_3_kur.docx
    Дата12.01.2018
    Размер121.38 Kb.
    Формат файлаdocx
    Имя файлаganna_termodenamika_ush_3_kur.docx
    ТипКурсовая
    #14941
    страница3 из 4
    1   2   3   4

    Теоретический раздел.

    Завод-изготовитель

    ОАО «УАЗ » (г. Ульяновск)

    Модель автомобиля, Год выпуска

    31512 – УАЗ, 1972….

    Тип трансп. средства

    Легковой автомобиль

    Кузов

    Джип

    Количество дверей

    4

    Колесная формула автомобиля

    4 * 4

    Минимальный радиус поворота, м

    6,8

    Масса снаряженного (кг)

    1 600 кг

    Полная масса (кг)

    2 350 кг

    Грузоподъемность (кг)

    750 кг

    Количество посадочных мест (чел)

    5 + 2 чел

    Вид сидений




    База

    2380

    Габариты (длина ширина высота) (мм)

    4 025 * 1785 * 1 190 мм

    Высота дорожного просвета (мм)

    220 мм

    Колея передняя/задняя

    1 445 мм

    Двигатель

    УМЗ 4178.10

    Тип двигателя

    бензиновый

    Рабочий объем, куб.см

    2445

    Степень сжатия

    7,0

    Минимальная частота вращения колен. вала, об/мин

    800

    Мощность, л.с./ об/мин

    78/4000

    Экологический стандарт

    Euro 1

    Максимальный крутящий момент, Нхм / об/мин

    168/2200-2500

    Номинальная мощность, кВт при об/мин

    55,9

    Крутящий момент, Нм при об/мин

    159,8

    Расположение и число цилиндров

    рядное, 4

    Число клапанов

    8

    Диаметр цилиндра * ход поршня, мм

    92,0 * 92,0

    Расход топлива

    14 л/100 км

    Коробка передач

    механическая 4 ступенчатая

    Передаточные отношения трансмиссии

    1-я передача

    3,78

    2-я передача

    2,60

    3-я передача

    1,55

    4-я передача

    1,00




    Главная передача

    4,625

    Задний ход

    5,224

    Раздаточная коробка

    механическая 2 ступенчатая

    Объем бака (л.)

    2 *39 л.

    Тип подвески




    Передних колес, Задних колёс

    Зависимая, рессорная

    Размер шин

    225/85 R15; 225/75 R16

    Размер дисков

    6Jx15, 6Jx16

    Характеристика электрооборудования

    напряжение 12В

    Максимальная скорость движения (км/час)

    120 км/час

    Система тормозов

    двухконтурная с вакуумным усилителем

    Передние, Задние

    Барабанные


    Комплектация модели

    Тентованная крыша, гражданские мосты, рессорная подвеска,сдвижные форточки на 4-дверях


    2.1 Исходные данные.

    1. Мощность двигателя, Ne = 87 кВт;

    2. Частота вращения коленчатого вала, nN = 6000 об/мин;

    3. Тактность двигателя, τ = 4;

    4. Количество цилиндров, i = 4;

    5. Степень сжатия, ε = 10,3;

    6. Тип охлаждения – жидкостное.

    Режимы для проведения теплового расчета:

    а) режим минимальной частоты вращения nmin = 1000об./мин.

    б) режим максимального крутящего момента nM =0,53nN = 3200 об./мин.

    в) режим максимальной (номинальной) мощности nN = 6000об./мин.

    г) режим максимальной скорости движения автомобиля

    nmax = 1.05nN = 6300 об./мин.

    Подбор аналогов

    Величина


    Проектируемый

    двигатель

    Ne, кВт

    86/4/6000

    Ме, Н*м

    136,2/600

    ε

    10,3

    Vл, л

    1,9

    D/S

    88/78

    Nл = Nе/Vл

    Тепловой расчет двигателя

    Расчет проводится для заданной частоты вращения коленчатого вала карбюраторного двигателя n = 6000об/мин.

    Топливо. В соответствии с заданной степенью сжатия ε = 10,3 можно использовать бензин марки АИ-93. ПРЕМИУМ-95 и АИ-98 ЭК

    Средний элементарный состав и молекулярная масса бензина

    С = 0,855; Н = 0,145; mт = 115 кг/кмоль.

    Определим низшую теплоту сгорания топлива

    Нu = 33,91С+125,60Н-10,89(O-S)-2,51(9H+W) = 33,91*0,855+125,6*0,145-2,51*9*0,145 = 43,93 МДж/кг = 43930кДж/кг.

    Параметры рабочего тела. Теоретическое необходимое количество воздуха для сгорания 1кг. топлива

    кмоль возд/кг топл.

    кмоль

    возд./кг топл.

    Коэффициент избытка воздуха α = 0,96 на основных режимах

    (литература 1). На режимах минимальной частоты вращения α = 0,86.

    Количество горючей смеси.

    кмоль гор.см./кг. топл.

    Количество отдельных компонентов продуктов сгорания при К = 0,5

    кмольСО2/кгтопл.

    кмольСО/кгтопл.

    кмольН2О/кгтопл.

    кмольН2/кгтопл.

    кмольN2/кгтопл.

    Общее количество продуктов сгорания:

    М2 = МСО2 + МСО + МН2О + МН2 + МN2 = C/12 + H/2 + 0,79αL0 = 0,0655 + 0,0057 + 0,0696 + 0,0029 + 0,3923 = 0,5361 кмоль пр.сг/кг топл.

    Таблицу Результаты

    параметры Рабочее тело; карбюраторный двигатель



    n, мин-1

    1000

    3200

    6000

    6300

    α

    0,86

    0,96

    0,96

    0,96

    М1 кмоль.гор.см./кг.топл.

    0,4525


    0,5041


    0,5041


    0,5041


    МСО2 кмоль СО2/кг.топл.

    0,0512

    0,0655

    0,0655

    0,0655

    МСО кмоль СО/кг.топл.

    0,0200

    0,0057

    0,0057

    0,0057

    МН2О кмоль Н2О/кг.топл.

    0,0625

    0,0696

    0,0696

    0,0696

    МН2 кмоль Н2/кг.топл .

    0,0100

    0,0029

    0,0029

    0,0029

    МN2 кмоль N2/кг.топл.

    0,3515

    0,3923

    0,3923

    0,3923

    М2 кмоль пр.сг/кг.топл.

    0,4952

    0,5361

    0,5361

    0,5361

    Параметры окружающей среды и остаточные газы.

    Давление и температура окружающей среды при работе двигателей без наддува

    Рк = Ро = 0,1 МПа и Тк = То = 293 К

    Температура остаточных газов.

    При номинальных режимах карбюраторного двигателя Тr = 1070 К

    Давление остаточных газов.

    Для карбюраторного двигателя на номинальном скоростном режиме:

    PrN = 1,18 Po = 1,18*0,1 = 0,118 МПа.

    2.2. Расчет процесса впуска.

    Температура подогрева свежего заряда. С целью получения хорошего наполнения карбюраторных двигателей на номинальных скоростных режимах принимается

    Δ ТN = 8ºС. (1)

    Плотность заряда на выпуске.

    Ρr = Ро *106 / (RBTO) = 0,1*106 / (287*293) = 1,189 кг / м3,

    где RB – 287 Дж / (кг.град.) – удельная газовая постоянная для воздуха.

    Потери давления на впуске.

    При учете качественной обработки внутренних поверхностей впускных систем для карбюраторного двигателя можно принять β2 + ξВП = 2,8 и ωВП = 95 м/с.

    β – коэффициент затухания скорости движения заряда в рассматриваемом сечении цилиндра.

    ξВП – коэффициент сопротивления впускной системы, отнесенный к наиболее узкому ее сечению.

    ωВП – средняя скорость движения заряда в наименьшем сечении впускной системы.

    Тогда ΔРа на всех скоростных режимах двигателя рассчитывается по формуле:

    ΔРа = (β2 + ξвп) А2nn2ρо10-6/2, где Аn = ωвп / nN

    Аn = 95 / 6000 = 0,0158

    ΔРа = 2,8 * 0,01582 * 60002 * 1,189 * 10-6 / 2 = 0,0150

    Давление в конце пуска.

    В карбюраторном двигателе при nN = 6000 мин-1.

    Ра = Ро – ΔРа = 0,1 – 0,0150 = 0,085 Мпа.

    Коэффициент остаточных газов.

    При nN = 6000 мин-1.

    φоч = 1 – коэффициент очистки.

    φдоз = 1,12 – коэффициент дозарядки на номинальном скоростном режиме.

    Температура в конце впуска.

    Та = (То + ΔТ + γr * Tr) / (1 + γr) = (293+8+0,0385*1070) / (1+0,0385) = 329

    Коэффициент наполнения.

    Результаты вычислений занесем в таблицу.

    параметры Процесс впуска и газообмена

    n, мин-1

    1000

    3200

    6000

    6300

    а

    0,86

    0,96

    0,96

    0.96

    Тr , K

    900

    1010

    1070

    1080

    Pr , Mpa

    0,1039

    0,1076

    0,118

    0,1195

    ΔT , ºC

    22,2

    16

    8

    7,14

    ΔPa , Mpa

    0,0004

    0,0043

    0,0150

    0,0166

    Pa , Mpa

    0,0996

    0,0957

    0,085

    0,0834

    φ , доз

    0,95

    1,025

    1,12

    1,13

    γ

    0,0418

    0,0365

    0,0385

    0,0390

    Та , К

    339

    334

    329

    329

    ηv

    0,8699

    0,9207

    0,9255

    0,8939

    2.3. Расчёт процесса сжатия.

    При ε = 10,3 и Та = 329 К, nN = 6000 мин-1 определяем по монограмме средний показатель адиабаты сжатия к1 = 1,3765 и средний показатель политропы сжатия n1 = 1,37.

    Давление в колнце сжатия.

    При nN = 6000 мин-1

    Рс = Раεn = 0,085*10,31,376 = 2,1036 Мпа.

    Температура в конце сжатия.

    Тс = Таεn-1 = 329*10,31,376-1 = 792 К.

    Средняя мольная теплоемкость в конце сжатия.

    а) свежей смеси (воздуха)

    20,6 + 2,638 * 10-3 * tc , где tc = Тс - 273 ºС

    20,6 + 2,638 * 10-3 * 519 = 21,969 кДж / (кмоль град).

    б) остаточных газов

    определяется методом интерполяции по табл. 3.8 при nN = 6000 мин-1 ,

    α = 0,96 и tc = 519 ºС.

    (m) = 24,014+(24,150 – 24,014)*0,01/0,05 = 24,0412 кДж/(кмоль град).

    (m) = 24,44+(24,586 – 24,44)* 0,01/0,05 = 24,469 кДж/(кмоль град).

    (m) = 24,041+(24,469 – 24,041)* 19/100 = 24,122 кДж/(кмоль град).

    в) рабочей смеси

    кДж/(кмоль град).

    (m) = кДж/(кмоль град).

    Результаты вычислений заносим в таблицу.



    параметры

    Процесс сжатия


    n, мин-1

    1000

    3200

    6000

    6300

    к1

    1,3751

    1,3757

    1,3765

    1,3766

    n 1

    1,370

    1,373

    1,376

    1,376

    Рс, МПа

    2,4309

    2,3532

    2,1036

    2,0655

    Тс , ºК

    803

    796

    792

    792

    tc , ºС

    530

    523

    519

    519

    (m. cv)to

    21,998

    21,980

    21,969

    21,968

    (m)to

    24,169

    24,141

    24,122

    24,121

    (m)to

    22,085

    22,056

    22,049

    22,049

    2.4. Расчет процесса сгорания.

    Коэффициент молекулярного изменения горючей смеси:

    Коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси:

    Количество теплоты, потерянное вследствие химической неполноты сгорания:

    ΔНu = 119950*(1-α)*L0 кДж/кг. = 119950*(1-0,96)*0,516 = 2476 кДж/кг.

    Теплота сгорания рабочей смеси:

    Нраб.см. = кДж/кмоль раб.см.

    Средняя мольная теплоемкость продуктов сгорания:

    (m)= кДж/кмоль град.

    Определяется по эмпирическим формулам таб. 3.7 литература 1.

    m)=*[0,0655*(39,123+0,003349tz)+0,0057*(22,49+0,00143tz)+0,0696*(26,6++0,004438tz)+0,0029*(19,678+0,001758tz)+0,3923*(21,951+0,001457tz)=24,657+ 0,002077tz] кДж/кмоль град.

    Коэффициент использования теплоты ξz принимаем = 0,88:

    Температура в конце видимого процесса сгорания: при n = 6000 мин

    ξz Нраб.см + (m) tc = μ(m)tz :

    0,88*79193+22,049*519 = 1,061*(24,657+0,002077) tz,

    0,002204+26,165 tz – 81132 = 0, откуда

    tz = 2552 ºС;

    Tz = tz + 273 = 2825 К;

    Максимальное давление сгорания теоретическое:

    pz = pc*μ* Tz/ Тс = 2,1036*1,061*2825/792 = 7,963 МПа.

    Максимальное давление сгорания действительное:

    P = 0,85* pz = 0,85*7,963 = 6,7689 МПа.

    Степень повышения давления:

    λ = pz/ pc = 7,963/2,1036 = 3,786.

    2.5. Расчёт процесса расширения

    Средний показатель адиабаты расширения К2 определяется по номограмме рис. 4.8 при заданном ε для соответствующих значений α и Tz, а средний показатель политропы расширения n2, оценивается по величине среднего показателя адиабаты:

    ε = 10,3; α = 0,96; Tz = 2825 К; К2 = 1,2528; n2 = 1,252.

    Давление и температура в конце процесса расширения:

    Рв = Pz/ εn2 и Тв = Tz/ εn2-1:

    Рв = 7,9635/10,31,252 = 0,4296 МПа, Тв = 2825/10,31,252-1 = 1570 К;

    Проверка ранее принятой температуры остаточных газов:

    Δ Тr = К,

    Где Δ Тr – погрешность расчета - 4,6 % допустимая погрешность.

    Эффективные показатели двигателя.

    Среднее давление механических потерь для бензиновых двигателей с числом цилиндров до шести и отношением S/D≤1.

    Pм = 0,034 + 0,0113* Vп.ср МПа.

    Для нашего карбюраторного двигателя, предварительно приняв ход поршня S равным 78 мм., получим значение средней скорости поршня:

    Тогда: Pм = 0,034 + 0,0113*15,6 = 0,2103 МПа.

    Среднее эффективное давление и механический КПД:

    Ре = Рj - Рм = 1,1124 – 0,2103 = 0,9021 МПа.

    ηм = м/с.

    Эффективный КПД и эффективный удельный расход топлива:

    ηе = ηj * ηм = 0,3388 * 0,811 = 0,2748

    gе = г/кВт.ч.
    1   2   3   4
    написать администратору сайта