Вернуться   ДИПЛОМ форум - дипломы на заказ, купить диплом, заказать диплом. Всё о дипломах только у нас! > Готовые дипломные работы > Транспорт

Ответ
 
Опции темы Опции просмотра
Старый 30.08.2009, 03:22   #1
Курсовой проект
 
Аватар для Курсовой проект
 
Регистрация: 23.03.2009
Сообщений: 1,046
Курсовой проект is infamous around these parts
По умолчанию Тепловой расчет двигателей внутреннего сгорания

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РФ

КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ ИМ. А. Н. ТУПОЛЕВА.

КАФЕДРА АД и С

Расчетно-пояснительная записка к курсовой работе

"Тепловой расчет ДВС"

по дисциплине "Автомобильные двигатели"

Выполнил: студент гр. 1371 Золев А.В.

Руководитель: Сосницкий А.Б.

Казань 2007

Содержание

Исходные данные 3

1. Тепловой расчет двигателя 4

2. Основные параметры двигателя 15

3. Построение индикаторных диаграмм 17

Список используемой литературы 21

Исходные данные

1. Мощность двигателя, Ne = 87 кВт;

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

3. Тактность двигателя, ф = 4;

4. Количество цилиндров, i = 4;

5. Степень сжатия, е = 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 двигатель
Ne, кВт 86/4/6000
Ме, Н*м 136,2/6000
е 10,3

Vл, л
1,9
D/S 88/78

Nл = Nе/Vл
45,1

1. Тепловой расчет двигателя

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

Топливо. В соответствии с заданной степенью сжатия е = 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 б = 0,96 на основных режимах

(литература 1). На режимах минимальной частоты вращения б = 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 + 0,79бL0 = 0,0655 + 0,0057 + 0,0696 + 0,0029 + 0,3923 = 0,5361 кмоль пр.сг/кг топл.

Результаты занесем в таблицу
параметры Рабочее тело; карбюраторный двигатель

n, мин-1
1000 3200 6000 6300

б
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.

(рис. 5.1 литература 1 принимаем).

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.

Процесс пуска.

Температура подогрева свежего заряда. С целью получения хорошего наполнения карбюраторных двигателей на номинальных скоростных режимах принимается Д ТN = 8єС.

(1)

Плотность заряда на выпуске.

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

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

(1)

Потери давления на впуске.

При учете качественной обработки внутренних поверхностей впускных систем для карбюраторного двигателя можно принять в2 + оВП = 2,8 и

щВП = 95 м/с.

в - коэффициент затухания скорости движения заряда в рассматриваемом сечении цилиндра.

оВП - коэффициент сопротивления впускной системы, отнесенный к наиболее узкому ее сечению.

щВП - средняя скорость движения заряда в наименьшем сечении впускной системы.

(1)

Тогда ДРа на всех скоростных режимах двигателя рассчитывается по формуле:

ДРа = (в2 + овп) А2nn2со10-6/2, где Аn = щвп / nN

Аn = 95 / 6000 = 0,0158

ДРа = 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 - ДРа = 0,1 - 0,0150 = 0,085 Мпа.

Коэффициент остаточных газов.

При nN = 6000 мин-1.

цоч = 1 - коэффициент очистки.

цдоз = 1,12 - коэффициент дозарядки на номинальном скоростном режиме.

Температура в конце впуска.

Та = (То + ДТ + гr * Tr) / (1 + гr) = (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

б
0,86 0,96 0,96 0,96

Тr , K
900 1010 1070 1080

Pr , Mpa
0,1039 0,1076 0,118 0,1195

ДT , єC
22,29 16 8 7,14

ДPa , Mpa
0,0004 0,0043 0,0150 0,0166

Pa , Mpa
0,0996 0,0957 0,085 0,0834

ц , доз
0,95 1,025 1,12 1,13

г
0,0418 0,0365 0,0385 0,0390

Та , К
339 334 329 329

зv

0,8699
0,9207 0,9255 0,8939
Процесс сжатия.

При е = 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.

(1)

Давление в колнце сжатия.

При nN = 6000 мин-1

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

Температура в конце сжатия.

Тс = Таеn-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 єС

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 , б = 0,96 и tc = 519 єС.

(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 , єК
803 796 792 792

tc , єС
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
Процесс сгорания.

Коэффициент молекулярного изменения горючей смеси:

Коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси:

Количество теплоты, потерянное вследствие химической неполноты сгорания:

ДНu = 119950*(1-б)*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+0,00175 8tz)+0,3923*(21,951+0,001457tz)=24,657+ 0,002077tz] кДж/кмоль град.

Коэффициент использования теплоты оz принимаем = 0,88:

(1)

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

оz Нраб.см + (m) tc = м(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 єС;

Tz = tz + 273 = 2825 К;

Максимальное давление сгорания теоретическое:

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

Максимальное давление сгорания действительное:

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

Степень повышения давления:

л = pz/ pc = 7,963/2,1036 = 3,786.
параметры Процесс сгорания

n, мин-1
1000 3200 6000 6300

м0

1,0945
1,0635 1,0635 1,0635
м 1,0907 1,0613 1,0612 1,0611
ДН , кДж/кг 8665 2476 2476 2476

Нраб.см.кДж/кмоль
74813 79348 79193 79155
(m)
24,2982+

0,002034tz

24,6566+

0,002077tz

24,6566+

0,002077tz

24,6566+

0,002077tz
оz

0,83
0,92 0,88 0,86

tz , єС
2330 2643 2552 2509

Tz , єК
2603 2916 2825 2782

Pz , МПа
8,5967 9,1438 7,9635 7,7011

Pzд , МПа
7,3072 7,7722 6,7689 6,5459
л 3,5364 3,8857 3,7856 3,7285

Процессы расширения и выпуска

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

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

Давление и температура в конце процесса расширения:

Рв = Pz/ еn2 и Тв = Tz/ еn2-1:

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

Проверка ранее принятой температуры остаточных газов:

К;

Д Тr = ,

Где Д Тr - погрешность расчета - 4,6 % допустимая погрешность.
параметры Процесс расширения и выпуска.

n, мин-1
1000 3200 6000 6300

К2
1,2588 1,2519 1,2529 1,2531

n2
1,258 1,251 1,252 1,253

Рв , МПа
0,4573 0,4944 0,4296 0,4144

Тв , К
1426 1624 1570 1542

Тr , K
871 977 1021 1019

Д Тr , %
3,25 3,24 4,60 5,64

Индикаторные параметры рабочего цикла.

Теоретическое среднее индикаторное давление:

МПа.

МПа.

Среднее индикаторное давление:

pi = цu* Рj , = 0,96*1,1588 = 1,1124 МПа.

Где цu = 0,96 - коэффициент полноты индикаторной диаграммы.

Индикаторный КПД и индикаторный удельный расход топлива:

г/кВт. Ч

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:

м/с.

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.

зм = .

Эффективный КПД и эффективный удельный расход топлива:

зе = зj * зм = 0,3388 * 0,811 = 0,2748

gе = г/кВт.ч.
параметры Индикаторные и эффективные параметры двигателя.

n, мин-1
1000 3200 6000 6300

Рj , , МПа
1,2115 1,3415 1,1588 1,1138

Рj , МПа
1,1630 1,2879 1,1124 1,0693

зj
0,3292 0,3845 0,3388 0,3288

gj , г/кВт.ч
249 213 242 249

Vп.ср , м/с
2,6 8,32 15,6 16,38

Рм , МПа
0,0634 0,1280 0,2103 0,2191

Ре , МПа
1,0997 1,1599 0,9021 0,8502

зм
0,9455 0,9006 0,811 0,7951

зе
0,3113 0,3463 0,2748 0,2614

gе , г/кВт.ч
263 237 298 313

2. Основные параметры двигателя

Литраж двигателя:

дм3.

Рабочий объем одного цилиндра:

дм3.

Диаметр цилиндра. Так как ход поршня предварительно был принят S = 78 мм, то:

мм.

Окончательно принимается D = 88 мм, S = 78 мм.

Площадь поршня:

дм.

Литраж двигателя:

дм3..

Мощность двигателя:

Nе = кВт.

Литровая мощность двигателя:

Nл = кВт/л.

Крутящий момент:

Ме = Н*М.

Часовой расход топлива:

GT = Nе * gе * 10-3 = 86 * 298* 10-3 = 25,5 кг/ч.
параметры Основные параметры и показатели двигателя.

n, мин-1
1000 3200 6000 6300

Fп , дм2
45,1

Vл , л
Nл , кВт/л
Nе , кВт
17,38 58,66 86 84,66

Ме , Н*М
166,06 175,15 136,23 128,39

GT , кг/ч
4,57 13,88 25,51 26,53
3. Построение индикаторных диаграмм

Определяем объем камеры сгорания:

Vc = дм3.

Находим полный объем цилиндра:

Vа = Vc + Vh = 0,05 + 0,4822 = 0,534

Рассчитанные точки:

ВМТ: Pr = 0,118 Mpa; Рс = 2,1036 МПа; Pz = 7,9635 МПа.

НМТ: Ра = 0,085 Mpa; Рв = 0,4296 МПа.

Задаваясь различными углами ц поворота коленчатого вала, определяем положение поршня по формуле:

х =

Задаем л = 0,285

Затем при этих углах ц находим текущий объем над поршневого пространства:

Vх = Vc + хFп.

Определяем давление на линии сжатия и расширения при выбранных углах поворота коленчатого вала:

;

;

Результаты расчета приведены в таблице № 1.

Таблица № 1.
№ цє х, дм.
Vх , дм3
1

0

0

0,05185

0,118/0,085

0,1015
2

10

0,0076

0,056486468

0,085

0,093
3

20

0,03002

0,07016276

0,085

0,085
4

30

0,06614

0,092197744

0,085

0,085
5

40

0,1142

0,121515

0,085

0,085
6

50

0,17192

0,156724604

0,085

0,085
7

60

0,23668

0,196225563

0,085

0,085
8

70

0,30568

0,238318523

0,085

0,085
9

80

0,37617

0,281317616

0,085

0,085
10

90

0,44557

0,32365075

0,085

0,085
11

100

0,51162

0,363939419

0,085

0,085
12

110

0,57246

0,401051708

0,085

0,085
13

120

0,62668

0,434125563

0,085

0,085
14

130

0,67329

0,462562949

0,085

0,085
15

140

0,71171

0,485998946

0,085

0,085
16

150

0,74164

0,504252631

0,085

0,085
17

160

0,76289

0,517268509

0,085

0,085
18

170

0,77575

0,525057997

0,085

0,085
19

180

0,78

0,52765

0,085/0,4296

0,085
20

190

0,77575

0,525057997

0,087011

0,087011
21

200

0,76298

0,517268509

0,08882

0,08882
22

210

0,74164

0,504252631

0,091989

0,091989
23

220

0,71171

0,485998946

0,096777

0,096777
24

230

0,67329

0,462562949

0,103587

0,103587
25

240

0,62668

0,434125563

0,113038

0,113038
26

250

0,57246

0,401051708

0,12606

0,12606
27

260

0,51162

0,363939419

0,144081

0,144081
28

270

0,44557

0,32365075

0,169323

0,169323
29

280

0,37617

0,281317616

0,205346

0,205346
30

290

0,30568

0,238318523

0,257996

0,257996
31

300

0,23668

0,196225563

0,337093

0,337093
32

310

0,17192

0,156724604

0,459275

0,459275
33

320

0,1142

0,121515

0,651825

0,651825
34

330

0,06614

0,092197744

0,953074

0,953074
35

340

0,03002

0,07016276

1,387839

1,387839
36

350

0,0076

0,056486468

1,870278

1,965
37

360

0

0,05185

2,1042/7,964

2,5243
38

370

0,0076

0,056486468

7,154373

6,769
39

380

0,03002

0,07016276

5,453565

5,453565
40

390

0,06614

0,092197744

3,874148

3,874148
41

400

0,1142

0,121515

2,741886

2,741886
42

410

0,17192

0,156724604

1,993858

1,993858
43

420

0,23668

0,196225563

1,50479

1,50479
44

430

0,30568

0,238318523

1,179789

1,179789
45

440

0,37617

0,281317616

0,958543

0,958543
46

450

0,44557

0,32365075

0,804248

0,804248
47

460

0,51162

0,363939419

0,694381

0,694381
48

470

0,57246

0,401051708

0,614892

0,614892
49

480

0,62668

0,434125563

0,556816

0,556816
50

490

0,67329

0,462562949

0,514295

0,501
Продолжение таб. 1.
51

500

0,71171

0,485998946

0,483436

0,473
52

510

0,74164

0,504252631

0,461626

0,427
53

520

0,76298

0,517268509

0,44713

0,395
54

530

0,77575

0,525057997

0,43884

0,360
55

540

0,78

0,52765

0,436143

0,3349
56

550

0,77575

0,525057997

0,118

0,297
57

560

0,76298

0,517268509

0,118

0,252
58

570

0,74164

0,504252631

0,118

0,215
59

580

0,71171

0,485998946

0,118

0,185
60

590

0,67329

0,462562949

0,118

0,146
61

600

0,62668

0,434125563

0,118

0,118
62

610

0,57246

0,401051708

0,118

0,118
63

620

0,51162

0,363939419

0,118

0,118
64

630

0,44557

0,32365075

0,118

0,118
65

640

0,37617

0,281317616

0,118

0,118
66

650

0,30568

0,238318523

0,118

0,118
67

660

0,23668

0,196225563

0,118

0,118
68

670

0,17192

0,156724604

0,118

0,118
69

680

0,1142

0,121515

0,118

0,118
70

690

0,06614

0,092197744

0,118

0,118
71

700

0,03002

0,07016276

0,118

0,118
72

710

0,0076

0,056486468

0,118

0,1098
73

720

0

0,05185

0,118/0,085

0,1015
Скругление индикаторной диаграммы.

Учитывая быстроходность рассчитываемого двигателя, устанавливаем следующие фазы газораспределения:

Начало ( точка r,) - 20є до ВМТ; окончание (точка а,,) - 60є после НМТ.

Начало ( точка b,) - 60є до НМТ; окончание (точка а,) - 20є после ВМТ.

Угол опережения зажигания принимаем 30є (точка с,), продолжительность периода задержки воспламенения - Дц = 10є , отсюда 30 - 10 = 20є( точка f)

Поло?ение точки с,, определяем из выражения:

РС,, = (1,15...1,25)рс = 1,2*2,1036 = 2,5243 МПа.

Действительное давление сгорания:

Pzд = 0,85* pz = 0,85*7,9635 = 6,769 МПа.

Принято считать, что это давление достигает через 10є после ВМТ.

Нарастание давления от точки с,, до точки z составит Др/Дц = 0,417, что означает плавную работу двигателя.

Результаты расчета положения характерных точек приведены в таблице № 2.

Таблица № 2
Обозначение Положение цє х, дм.
Vх , дм3
r

20єдо ВМТ
700
0,03002

0,064158576

0,118

r 20є после ВМТ 20
0,03002

0,064158576

0,085

a 60є после НМТ 240
0,62668

0,434125563

0,113038

f 30єдо ВМТ 330
0,06614

0,078968975

1,179456

c 20єдо ВМТ 340
0,03002

0,064158576

1,569637

r ВМТ 360
0

0,05185

0,1015
c
ВМТ 360 0
0,05185
2,5243



10є после ВМТ
370
0,0076

0,054966315

6,769

b 60єдо НМТ 480
0,62668

0,434125563

0,556816

b'' НМТ 540
0,78

0,52765

0,334927
Список используемой литературы

1. Колчин А.И., Демидов В.П. "Расчет автомобильных и тракторных двигателей" М.: Высшая школа, 2002 год.
__________________

Где заказать курсовую работу? У нас! Почему? Потому что:

  • Курсовые на заказ у нас – это высокое качество работы, соответствие заявленной теме, отсутствие плагиата и правильное оформление;
  • Заказ курсовой в нашей компании – это выгодно. У нас доступная стоимость курсовой работы при высоком уровне сервиса и качества работ. Также предусмотрены скидки для постоянных клиентов.

Вы еще сомневаетесь? Напрасно! Мы обеспечиваем высокий уровень гарантии на наши работы. Так что не тяните время – заказывайте! Посетите наш сайт, чтобы получить дополнительную информацию и сделать заказ.

Курсовой проект вне форума   Ответить с цитированием
Старый 27.11.2012, 22:14   #2
Senior Member
 
Регистрация: 16.04.2012
Сообщений: 392
Sergo96 is on a distinguished road
По умолчанию

Хорошая тема. всегда интересовался ею в школе) Неплохая статья!
Sergo96 вне форума   Ответить с цитированием
Ответ

Метки
двигатель, расчеты, мощность, защита курсовой, план курсовой, курсовой проект, оформление курсовой

Опции темы
Опции просмотра

Ваши права в разделе
Вы не можете создавать новые темы
Вы не можете отвечать в темах
Вы не можете прикреплять вложения
Вы не можете редактировать свои сообщения

BB коды Вкл.
Смайлы Вкл.
[IMG] код Вкл.
HTML код Выкл.
Trackbacks are Выкл.
Pingbacks are Выкл.
Refbacks are Выкл.



Powered by vBulletin® Version 3.8.6
Copyright ©2000 - 2015, Jelsoft Enterprises Ltd. Перевод: zCarot
Webmaster: OldEr
Текущее время: 09:55. Часовой пояс GMT +3.