TÍNH TOÁN NHIỆT CHU TRÌNH CÔNG TÁC CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 6N260L

TÍNH TOÁN NHIỆT CHU TRÌNH CÔNG TÁC CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 6N260L Bảng số liệu ban đầu của ĐCĐT: TT Tên thông số Ký hiệu Giá trị Đơn vị Ghi chú 1 Kiểu động cơ 6N260LV Thẳng hàng Đcơ Diesel tăng áp 2 Dạng buồng cháy Thống nhất không tận dụng xoáy lốc 3 Số kỳ  4 kỳ 4 Số xilanh i 6 5 Thứ tự nổ 153624 6 Hành trình piston S 360 mm 7 Đường kính xilanh D 260 mm 8 Góc mở sớm xupáp nạp 1 16 độ 9 Góc đóng muộn xupáp nạp 2 36 độ 10 Góc mở sớm xupáp xả 1 40 độ 11 Góc đóng muộn xupáp xả 2 12 độ 12 Góc phun sớm i 18 độ 13 Chiều dài thanh truyền ltt 707 mm 14 Công suất động cơ Ne 1103 mã lực =811,808 KW 15 Số vòng quay động cơ n 700 vph 16 Suất tiêu hao nhiên liệu ge 200 gml.h 17 Tỷ số nén  20 18 Trọng lượng thanh truyền mtt 67 kg 19 Trọng lượng nhóm piston mpt 46 kg

PHẦN I: TÍNH TOÁN NHIỆT CHU TRÌNH CÔNG TÁC CỦA ĐỘNG CƠ

ĐỐT TRONG Bảng số liệu ban đầu của ĐCĐT:

T

T

6N260L-V

Thẳng hàng

Đ/cơ Diesel tăng áp

2 Dạng buồng cháy Thống nhất không tận dụng xoáy

lốc

1-5-3-6-2-4

A CÁC THÔNG SỐ CẦN CHỌN.

1) Áp suất môi trường ( p 0):

Áp suất môi trường p0 là áp suất khí quyển trước khi nạp vào động cơ P0 thay đổi theo nhiệt độ, ở nước ta có thể chọn p0 =0,1 (Mpa)

2) Nhiệt độ môi trường ( T 0):

Lựa chọn nhiệt độ môi trường theo nhiệt độ bình quân của cả năm

Ở nước ta t0 =240C (2970 K)

3) Áp suất cuối quá trình nạp ( p a):

Áp suất phụ thuộc vào rất nhiều thông số như chủng loại động cơ, tính năng tăng tốc độ n, hệ thông số trên đường nạp, tiết diện lưu thông v.v Vì vậy cần xem xét động cơ đang tính thuộc nào loại nào để lựa chọn pa Nói chung, phổ biến trong phạm vi sau:

Đối với động cơ tăng áp: pa = (1.2 ÷ 1.35)p0

Chọn: p a = 0,12 p 0 = 0,1 (Mpa).

4) Áp suất khí thải (p r ):

Áp suất này cũng phụ thuộc các thông số như pa Có thể chọn pr nàm trong phạm vi:

Pr = (1.10 ÷ 1.15)pk.

Chọn: p r = 0,113 p k = 0,1 (Mpa).

5) Mức độ sấy nóng môi chất (∆ ): T

Chủ yếu phụ thuộc vào quá trình hỗn hợp ở bên ngoài hay bên trong xi

lanh

Đối với động cơ diezel ∆T = 200 ÷ 400 K

Chọn ∆T = 35 0 K.

6) Nhiệt độ khí sót ( T r):

Phụ thuộc vào chủng loại động cơ Nếu quá trình giãn nở càng triệt để

thì nhiệt độ T r càng thấp

T r = 7000 ÷ 10000 K

Chọn T r = 800 0 K.

7) Hệ số đính tỷ nhiệt ( ):

Tỷ nhiệt của môi chất thay đổi rất phức tạp nên thường phải căn cưa vào

hệ số dư lượng không khí để hiệu đính.

Chọn 1.10

8) Hệ số quét buồng cháy (

Động cơ tăng áp: = 0.9 ÷ 0.95

Chọn = 0.9

9) Hệ số nạp thêm (

Phụ thuộc chủ yếu vào pha phân phối khí Thông thường có thể chọn: = 1.02 ÷ 1.07

Chọn = 1.05

10) Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z:

Thể hiện nhiệt lượng phát ra của nhiên liệu dùng để sinh công và tăng nội

năng ở điểm z với lượng nhiệt phát ra khi đốt cháy hoàn toàn 1 kg nhiên liệu

Do đó phụ thuộc vào chu trình công tác của động cơ

Đối với động cơ diezel = 0.70 ÷ 0.85

Chọn = 0.8 11)Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b:

bao giờ cũng lớn hơn Thông thường:

Đối với động cơ diezel: = 0.80 ÷ 0.90

Chọn = 0.85

12) Hệ số đính đồ thị công (

Thể hiện sự sai lệch khi tính toán lý thuyết chu trình công tác của động

cơ với chu trình công tác thực tế do không xét đến pha phôi khí, tổn thất lưu động của dòng khí, thời gian cháy và tốc độ tăng áp suất Sự sai lệch giữa chu trình thực tế với chu trình tính toán của động cơ xăng ít hơn động cơ diezel vì vậy hệ số của động cơ xăng thường chọn trị số lớn hơn Nói chung

có thể chọn trong phạm vi:

= 0.92 ÷ 0.97

Chọn = 0.92

BẢNG CÁC GIÁ TRỊ THÔNG SỐ CHỌN ĐƯỢC

ST

3 Áp suất cuối quá trình nạp (p a) 0.12

5 Mức độ sấy nóng môi chất (∆ T) 35

10 Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z 0.8

11 Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b 0.85

B TÍNH TOÁN CÁC QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC.

I Tính toán quá trình thay đổi môi chất: 1) Hệ số khí sót :



 0,01754

2) Nhiệt độ cuối quá trình nạp T a :



 342

3) Hệ số nạp:



 1,181

4) Lượng khí nạp mới M 1:

Lượng khí nạp mới M1 được xác định theo công thức :

M1 = (kmol/kg nhiên liệu) Trong đó : là áp suất có ích trung bình được xác định theo công thức:

(MPa)

là thể tích công tác của động cơ được xác định theo công thức :

(lít)  (lít)

Nên: 1,220 (Mpa)

 (kmol/kg nhiên liệu).

5) Lượng không khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy 1kg nhiên liệu:

M0 = (kmol/kg nhiên liệu) Đối với động cơ diezel ra có: C=0.87; H=0.126; O=0.004

(kmol/kg nhiên liệu)

 (kmol/kg nhiên liệu).

6) Hệ số dư lượng không khí :

Đối Với động cơ diezel:



II Tính toán đến quá trình nén.

1) Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của không khí.

= 19,806+0,00209.T (kJ/mol.độ)

 = 19,806+0,00209.T (kJ/mol.độ)

2) Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản phẩm cháy.

Khi hệ số dư lượng không khí ≤1 ,tính theo công thức sau:

=(17,997+3.504)+ (kJ/kmol.độ)

Khi hệ số dư lượng không khí 1 ,tính theo công thức sau:

= (kJ/kmol.độ)

 = 23,409+0,00307.T (kJ/kmol.độ)

3) Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp.

= (kJ/kmol.độ)

 (kJ/kmol.độ)

4) Chỉ số nén đa biến trung bình n 1.

Chỉ số nén đa biến trung bình phụ thuộc vào rất nhiều thông số kết cấu và thông số vận hành như kích thước xilanh, loại buồng cháy, số vòng quay, phụ tải trạng thái nhiệt độ của động cơ …Tuy nhiên n1 tăng giảm theo quy luật sau:

Tất cả những nhân tố làm cho môi chất mất nhiệt sẽ làm cho n1 tăng Chỉ số nén đa biến trung bình n1 được xác định bằng cách giải phương trình:

Chọn n 1 = 1,36668

VT = 1,36668 – 1 = 0,36668

VT – VP = 0,00000

Thỏa mãn chọn n 1 = 1,36668

5) Áp suất và nhiệt dộ cuối quá trình nén p c tính theo công thức sau.

Áp suất cuối quá trình nén pc được xác định theo công thức sau :

 (MPa)

6) Nhiệt độ cuối quá trình nén.

Được xác định theo công thức :

 ( 0 K)

7) Lượng môi chất công tác của quá trình nén.

Lượng môi chất công tác của quá trìng nén Mc được xác định theo công thức:

M c = M 1 + M r = M 1 (1+ r ) = 0,48476.(1 + 0,01754)

 M c = 0,4932 (Kmol/kg nh.liệu)

III Tính toán quá trình cháy.

1) Hệ số thay đổi phân tử lý thuyết :

Độ tăng mol M của các loại động cơ xác định theo công thưc sau:

Đối với động cơ diesel:

Do đó:

2) Hệ số thay đổi phân tử thực tế :

Ta có hệ số thay đổi phân tử thực tế β được xác định theo công thức:



3) Hệ số thay đổi phân tử thực tế tại điểm z:

Ta có hệ số thay đổi phân tử thưc tế tại điêm z () được xác định theo công thức:

χ z

Trong đó :



4) Lượng sản vật cháy M 2 :

Ta có lượng sản vật cháy M2 được xác định theo công thức :

(kmol/kg.nl)  M2 = (Kmol/kg nh.liệu)

5) Nhiệt độ tải điểm z T z :

Tính Tz bằng cách giải phương trình cháy của động cơ.

Đối với động cơ diezel, tính nhiệt dộ Tz bằng cách giải phương trình sau:

(**)

Trong đó:

QH : Nhiệt trị của dầu diezel QH = 42.500 KJ/Kmol

: Tỷ nhiệt mol đẳng áp trung bình tại điểm z xủa sản vật cháy

: 8,314 + (kJ/kmol.độ)

Xác đinh tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình tại điểm z bằng công thức sau :



Thay tất cả vào (**) ta được:

 T z = 2772,899 ( 0 K)

6) Áp suất tại điểm z:

Ta có áp suất tại điểm Z( pz) được xác định theo công thức :

(Mpa)

Với λ là hệ số tăng áp : λ=

Trong đó:  : là hệ số tăng áp, ta chọn như ở trên.

 (MPa)

IV Tính quá trình dãn nở.

1) Hệ số giãn nở sớm P:



2) Hệ số Giản nở sau:

Ta có hệ số giản nở sau được xác định theo công thức :



3) Chỉ số giãn nở đa biến trung bình n 2 :

Ta có chỉ số giản nở đa biến trung bình n 2 được xác định từ phương trình cân bằng sau :

Trong đó :

T b : là nhiệt trị tại điểm bvà xác định theo công thức :

(0K)

: Nhiệt trị thấp của nhiên liệu.

Đối với động cơ diezel:

Nhiên liệu diezel có nhiệt trị: = 42.500 KJ/kg.nl

VP

 n2 = 1,24625 và thay vào hai vế:

VT=0,2465 VP=0,2465

VT-VP=0,0000

Vậy ta chọn:

(0K)

4) Áp suất của của quá trình giản nở:

Áp suất cuối quá trình giản nở p b được xác định theo công thức :

 (MPa)

5) Nhiệt độ khí thải T rt.

Nhiệt độ khí thải được xác định theo công thức :

 ( 0 K)

Sai số của nhiệt độ khí thải tính toán Trt và nhiệt độ khí thải đã chọn ban đầu không được vượt quá 15% , nghĩa là:

Vậy đã thoả mãn điều kiện trên

V Tính toán các quá trình công tác.

1) Áp suất chỉ thị trung bình

Đối với động cơ diezel:

1,746 (MPa)

2) Áp suất chỉ thị trung bình thực tế :

Do có sự sai khác giữa tính toán và thực tế do đo ta có áp suất chỉ thị trung bình thực tế được xác định theo công thức :

 (MPa)

Trong đó là số hiệu đính đồ thị công Chọn theo tính năng và chủng loại động cơ

3) Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị

Ta có công thức xác định suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị gi :

(g/kW.h)

 (g/KW.h)

4) Hiệu suất chỉ thị :

Ta có công thức xác định hiệu suất chỉ thị :



5) Áp suất tổn thất cơ giới

Áp suất tổn thất cơ giới được xác định theo nhiều công thức khác

nhau và được biểu diễn bằng nhiều quan hệ tuyến tính với tốc độ trung bình của động cơ Ta có tốc độ trung bình của động cơ là :

(m/s)

 (m/s)

Đối với động cơ diezel công suất lớn :

0,03 + 0,012.9,24

 0,1408 (MPa)C

6) Áp suất trung bình

Ta có công thức xác định áp suất có ích trung bình thực tế được xác định theo công thức :

(MPa)

 1,746– 0,1408 = 1, 6052 (MPa)

(Sau khi tính được p e phải so sánh với trị số p e đã tính , nếu có sai số phải tính lại.)

7) Hiệu suất cơ giới :

Ta có công thức xác định hiệu suất cơ giới :

8) Áp suất tiêu hao nhiên liệu

Ta có công thức xác định suất tiêu hao nhiên liệu tính toán là :

(g/KW.h)

9) Hiệu suất có ích

Công suất có ích được xác định theo công thức sau :

10) Kiểm nghiệm đường kính xy lanh D theo công thức:

(mm)

Ta có thể tích công tác tính toán được xác định theo công thức :

(lit)

 = 0,019 (lit)

(mm).

 D=