Тепловий розрахунок ДВЗ ВАЗ- 343

Арендный блок

ХАРКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ АВТОМОБІЛЬНО-ДОРОЖНІЙ УНІВЕРСИТЕТ

Кафедра ДВЗ

КУРСОВА РОБОТА

з дисципліни «Теорія ДВЗ»

на тему: ТЕПЛОВИЙ РОЗРАХУНОК ДВЗ ВАЗ- 343

Студента 3 курсу, групи АД-31

Напряму підготовки: машинобудування

Константінов О.В.

Керівник проф. Врублевський О. М.

Національна шкала _____________

Кількість балів:____ Оцінка: ECTS____

Члени комісії ______________ _____________________

(підпис) (прізвище та ініціали)

______________ _____________________

(підпис) (прізвище та ініціали)

______________ _____________________

(підпис) (прізвище та ініціали)

Харків 2015

ЗМІСТ

Вступ 3

1.Вибір і обґрунтування параметрів двигуна 4

2.Розрахунок робочого циклу 10

2.1 Допоміжні розрахунки 10

2.2 Процес наповнення 17

2.3 Процес стиску 20

2.4 Процес згорання 21

2.5 Процес розширення 24

2.6 Індикаторні показники циклу 25

2.7 Ефективні показники двигуна 26

2.8 Побудова індикаторної діаграма 28

2.9 Розрахунок теплового балансу дизеля 29

2.10 Розрахунок єфективної площі прохідних перерезів клапанів 34

2.11 Розрахунок газообміну чотирьохтактного двигуна внутрішнього

згоряння 35

Висновки 48

Перелік посилань 49

ВСТУП

Впровадження досягнень науково-технічного прогресу в автомобілебудуванні та на автомобільному транспорті вимагає творчого підходу до вирішення наукових і практичних завдань, які стоять перед робітниками цих галузей, що в свою чергу передбачає необхідність підвищення якості підготовки і перепідготовки кадрів для них. В області розвитку і удосконалення автомобільних двигунів основними задачами на сучаснім етапі являється:

зниження паливної економічності;

питомої маси;

вартості їх виготовлення і експлуатації;

боротьба з токсичними викидами в атмосферу;

зниження шуму при експлуатації двигунів.

Виконання цих задач вимагає від спеціалістів, пов’язаних з виробництвом та експлуатацією автомобільних двигунів, глибоких знань теорії, конструкції та розрахунку двигунів внутрішнього згоряння.

Важливим чином у придбанні даних знань, що базуються на основних теоретичних положеннях дисципліни «Теорія ДВЗ».

Курс «Теорія ДВЗ» є одним з базових у справі підготовки інженерно-технічних працівників автомобільного транспорту.

Сучасна автомобільна силова установка (автомобільний двигун) являє собою одну з найскладніших машин, здатних перетворювати теплоту, що виділяється при згорянні палива, у механічну роботу. Процеси згоряння, виділення теплоти і перетворення її в механічну роботу продуктами згоряння відбувається у середині двигуна. Звідси й назва – двигуни внутрішнього згоряння (ДВЗ).

Метою даної роботи є вдосконалення автомобільного 4-циліндрового двигуна ВАЗ - 343 для одержання заданого крутного моменту й питомої ефективної витрати палива.

Вихідні данні розрахунку

Ефективна потужність Ne=97 кВт

Частота обертання колінчатого вала двигуна n = 4600 хв-1

Диаметр цилиндра, м D = 82 мм

Ход поршня, м S = 84 мм

Длина шатуна, м Lш = 136мм

Степень сжатия ε =16.5

Коэффициент избытка воздуха α = 1.7

Площадь проходного сечения впускных клапанов fsm = 0.584∙10-3 м3

Давление наддува Ps= 0.17

φ1=21

φ2=55

φ3=57

φ4=19

2 РОЗРАХУНОК РОБОЧОГО ЦИКЛУ ДВЗ

Метою розрахунку робочого циклу ДВЗ є визначення параметрів стану робочого тіла в його характерних точках (а, c, z, b, r) для побудови індикаторної діаграми та визначення техніко-економічних показників роботи двигуна.

2.1 Допоміжні розрахунки

Величина над поршневого об’єму в залежності від кута повороту кривошипа, м3

,

де Vh - робочий об’єм циліндра, м3

Vh=π∙D24∙S=3,14∙0,08224∙0,084=4,436∙10-4,

об’єм камери стиску, м3

Vc=Vhε-1=4,436∙10-416,5-1=2,862∙10-5.

Відносне переміщення поршня :

,

Кінематичний параметр кривошипно-шатунного механізму

λ=S2∙Lш=0,0842∙0,136=0,309.

Результати розрахунку над поршневого об’єму наведені в таблиці 2.1

Таблиця 2.1 – Розрахунок над поршневого об’єму

φ

σ

0

0

0,00000

0,02862

10

0,01985

0,00000

0,033022

20

0,07837

0,00002

0,046002

30

0,17258

0,00004

0,066898

40

0,298775

0,00007

0,094663

50

0,44782

0,00010

0,127948

60

0,61581

0,00014

0,165208

70

0,79433

0,00018

0,204804

80

0,97611

0,00022

0,245123

90

1,15441

0,00026

0,284671

100

1,32340

0,00029

0,322154

110

1,47837

0,00033

0,356526

120

1,61581

0,00036

0,387011

130

1,73340

0,00038

0,413093

140

1,83984

0,00041

0,434484

150

1,90463

0,00042

0,451071

160

1,95776

0,00043

0,462855

170

1,98946

0,00043

0,469888

180

2

0,00044

0,472225

Теоретично необхідна кількість повітря для повного згорання 1 кг рідкого палива, кмоль / кг палива

L0=10,21∙C12+H4-O32;

С=0.87 H=0.126 O=0.004

2.2.3. Количество свежего заряда, отнесенного к 1 кг жидкого топлива, кмоль

Средняя молярная масса дизеля, кг/моль

M1=∝∙L0=1.7∙0.495=0.841

2.2.4. Количество компонентов продуктов сгорания 1 кг жидкого топлива, кмоль

Жидкое топливо при (α≥1)

Диоксид углерода

MCO2=C2=0.073

Водяной пар

MH20=H2=0.063

Азот воздуха

MN2=0.79∙α∙L0=0.79∙1.7∙0.495=0.664

Свободный кислород воздуха

MO2=0.21∙α-1∙ L0=0.21∙1.7-1∙0.495=0.073

2.2.5. Суммарное количество продуктов сгорания, кмоль

M2=MCO2+MH2O+MN2+MO2=0.873

2.2.6. Теоретический коэффициент молекулярной замены

μ0=M2M1=0.8730.841=1.038

2.2.7. Теплоемкость продуктов сгорания, кДж/(к/моль∙К)

aγ=30∙MCO2+22.4∙MH2O+19.81∙MO2+19.81∙MN2M2=20.844

bγ=(1257∙MCO2+1005∙MH2O+419∙MO2+419∙MN2)∙10-5M2

bγ=5.309∙10-3

T=930

(μcv)пз=aγ+bγ∙T=20.844+5.309∙10-3∙930=25.782

2.2.8. Теплоемность свежего заряда (воздуха или топливно-воздушной смеси), кДж/(кмоль∙К)

Для дизельных двигателей

a∝=19.81

b∝=419∙10-5

(μcv)сум=a∝+b∝∙T=19.81+419∙10-5∙930=23.707

Показатель адиабаты кs и газовая постоянная Rs , Дж/(кг∙К)

кs=1.4

Rs=287.4

2.2.9. Параметры воздуха в впускной системе двигателя с наддувом.

Ps=0.17

Температура газа перед впускными клапанами Ts , К

T0=293

nк=1.5

P0=1.1013

ΔPпф=0.005

Pк=Ps+ΔPпф=0.175

Ех=0.6

πk=PкP0-ΔPпф=1.817

Tk=T0∙πk(nk-1)nk=357.551

Ts=Tk-Ex∙Tk-T0=357.551-0.6∙357.551-293=318.82

2.2.10. Параметры газов во впускной системе двигателя с наддувом

ΔPг=0.004

PОТ=P0+ ΔPг=0.105

ηТК=0.50.6=0.833

TT=950

κT=1.33

PT=POT∙(11-T0μ0∙TT∙ks∙κT-1κT∙ks-1∙πkks-1ks-1∙1ηТК)(κTκT-1)

PT=0.134

2.2.11.Параметр избыточных газов

Tr=900

Pr=PT∙1+0.4∙n∙SпTr=0.134∙1+0.4∙4600∙0.084900=0.157

2.3. Процесс наполнения

2.3.1. В первом приближении условное среднее давление в цилиндре двигателя при наполнении, Па.

Ω=0.86145

Pcр=Ω∙Ps=0.86145∙0.17=0.146

2.3.2. Давление в конце наполнения.

Pa=12∙Ps+Pcр=12∙(0.17+0.146)=0.158

2.3.3. Подогрев свежего заряда в следствии превращения кинетической энергии потока в теплоту при торможении и сжатии рабочего тела от Pcp до Pa , K

ΔTкин=Ts∙PaPcp)(ks-1)ks-1=7.124

2.2.4. Подогрев заряда при наполнении, К

ΔTT=10

ΔT=Ts-T0+ΔTкин+ΔTT=42.945

2.3.5. Коэффициент наполнения.

m=1.4- показатель политропы

ηv=1εд-1∙T0T0∙ΔT∙Pa P0∙(εд-(PrPa)1m=1.363

2.3.6. Функция расхода в процессе наполнения.

Mh= P0∙106∙Vh8314∙T0=1.845∙10-5

μs=0.7

as=30∙Ps∙106∙μs∙fcm∙2∙Rs8314∙Ts∙n=7.62∙10-5

ys=ηv∙Mhas=0.3435

2.3.7. Функция расхода газа для принятого значения Pcp

ys=(PcpPs)1ks∙ksks-1∙1-(PcpPs)ks-1ks=0.3435

2.3.8. Коэффициент остаточных газов

γ=Pr∙T0ηv∙(εд-1)∙ P0∙Tr=0.024

2.3.9. Количество свежего заряда, кмоль

Mс.з=ηv∙Mh=2.514∙10-5

2.3.10. Количество рабочего тела в цилиндре, кмоль

Ma=Mс.з∙1+γ=2.574∙10-5

2.3.11. Температура рабочего тела в цилиндре в конце наполнения

(точка а), К

Va=Vh∙Vc∙4=1.889∙10-3

Ta=Pa∙106∙Va8314∙Ma=1.397∙103

2.4. Процесс сжатия

2.4.1. Температура рабочего тела в цилиндре в конце сжатия в первом приближении (точка с) , К

kc=1.3699-средний показатель адиабати сжатия

Tc=Ta∙εдkc-1=3.939∙103

Определяем теплоемкость рабочего тела на промежутке сжатия, кДж/(кмоль∙К)

aCT=aα+γ∙aγ1+γ=19.834

bCT=bα+γ∙bγ1+γ=4.216∙10-3

μcv=aCT+bCT∙Tc+Ta2=31.082

Уточняем значение kc за формулой

kc=1+8.314μcv=1.2675

Tc=Ta∙εдkc-1=2.956∙103

2.4.2. Давление рабочего тела в конце сжатия, Па

Mc-количество рабочего тела в цилиндре двигателя в конце сжатия, кмоль

Mc=Ma

Pc=8314∙Mc∙TcVc=2.21∙107

2.5. Процесс сгорания

2.5.1. Температура рабочего тела в точке z индикаторной диаграммы определяется из уравнения.

μд=1+μ0-11+γ=1.037

μCvmc=aCT+bCT2∙Tc=26.066

λ1=1.8

ζz=0.83

Hu=42500

A1=bγ2=2.655∙10-3

B1=aγ+8.314=29.158

C1=1μд∙ζz∙HuM1∙(1+γ)+μCvmc∙Tc+8.314∙λ1∙Tc=1.565∙105

Tz=-B1+B12+4∙A1∙C12∙A1=3.948∙103

2.5.2. Количество рабочего тела в точке z , кмоль

Mz=μд∙Mc=2.669∙10-5

2.5.3. Давление газов в конце процесса сгорания, МПа

Pz=λ1∙Pc=3.979∙10-5

2.5.4. Объем рабочего тела в точке z, м3

Vz=8314∙Mz∙TzPz=2.202∙10-5

2.5.5. Степень предыдущего расширения

ρ=VzVc=0.769

2.6. Процесс расширения

2.6.1. Степень дальнейшего расширения

Ve= объем цилиндра в момент открытия выпускного клапана

δe=VeVz=

2.6.2. Температура рабочего тела в конце расширения (точка е), К

np=1.2- показатель политропы

Te=Tzδenp-1=

Уточняем значение np :

We=0.06 - относительные потери теплоты от газов к стенкам

D=Hu∙(1-ζz-We)μд∙M1∙(1+γ)=

μcvme – средняя мольная изохорная теплоемкость рабочего тела в точке е, кДж/(кмоль∙К)

μcvme=aγ+bγ2∙Te=

np=1+8.314∙Tz-TeD-μcvme∙Te=

2.6.3. Количество рабочего тела в точке е , кмоль

Me=Mz

2.6.4. Давление рабочего тела в точке е , Па

Pe=8314∙Me∙TeVe=

2.7. Индикаторные показатели цикла

2.7.1. Среднее индикаторное давление , МПа

δ=εдρ-полная степень дальнейшего расширения

φ=0.92-коеффициент полноты индикаторной диаграммы

Pi=φ∙Pcεд-1∙λ∙ρ-1+λ∙ρnp-1∙1-1δnp-1-1nc-1∙1-1εдnc-1=

2.7.2. Индикаторная мощность двигателя, кВт

Vh-выражается в литрах

Ni=Pi∙Vh∙i∙n30∙τ=

2.7.3. Индикаторный крутящий момент, Н∙м

Mi=3∙104π∙Nin=

2.7.4. Индикаторный КПД

ηi=8.314∙Pi∙T0Hu∙ην∙P0∙M1=

2.7.5. Удельный индикаторный расход топлива, г(кВт∙час)

gi=3600Hu∙ηi∙103=

2.8. Эффективные показатели двигателя

2.8.1. Среднее давление механических потерь, МПа

Ам=0.089

Вм=0.0118

Сn=Sп∙n30=12.88

Pм=Ам∙Вм∙Сn=0.014

2.8.2. Среднее эффективное давление, МПа

Pe=Pi-Pм=

2.8.3. Эффективная мощность, кВт

Ne=Pe∙Vh∙i∙n30∙τ=

2.8.4. Эффективный крутящий момент, Н∙м

Me=3∙104π∙Nen=

2.8.5. Механический КПД

ηм=PePi=

2.8.6. Эффективный КПД

ηе=ηi∙ηм=

2.8.7. Удельный расход жидкого топлива, г(кВт∙час)

ge=3600Hu∙ηе∙103=

2.8.8. Часовой расход топлива , кг/час

Gп=ge∙Ne∙10-3=

2.9. Построение индикаторной диаграммы

← Предыдущая
Страница 1
Следующая →

Скачать

RASChYoT_RABOChEGO_PROTsESSA_DVIGATELYa.docx

RASChYoT_RABOChEGO_PROTsESSA_DVIGATELYa.docx
Размер: 68.4 Кб

Бесплатно Скачать

Пожаловаться на материал

Курсова робота. Напряму підготовки: машинобудування Метою даної роботи є вдосконалення автомобільного 4-циліндрового двигуна ВАЗ - 343 для одержання заданого крутного моменту й питомої ефективної витрати палива.

У нас самая большая информационная база в рунете, поэтому Вы всегда можете найти походите запросы

Искать ещё по теме...

Похожие материалы:

Создание трансгенных продуктов

В последние годы все большее влияние на здоровье населения планеты оказывает качество и структура питания. Принцип создания трансгенных растений и животных Основные объекты генной инженерии

Иммунопатологические процессы

Функция иммунной системы. Основные формы иммунопатологических процессов. Аллергены и аллергические антитела

Гимнастика, ответы

ОРУ - Общеразвивающие упражнения; Акробатические упражнения; правила, методика, требования, особенности гимнастики

Співвідношення загальної теорії держави і права з іншими юридичними науками

Курсова робота з теорії держави і права на тему: Співвідношення загальної теорії держави і права з іншими юридичними науками. Теорії держави і права в системі суспільних та юридичних наук. Поняття, функції теорії держави і права. Поняття та склад методології юридичної науки

Педагогика как наука

Педагогика — совокупность знаний и умений по обучению и воспитанию. Основные категории педагогики. Функции педагогики.

Сохранить?

Пропустить...

Введите код

Ok