BÀI tập lớn TÍNH TOÁN ĐỘNG cơ đốt TRONG

Nhiệm vụ đồ án: TÍNH TOÁN CHU TRÌNH NHIỆT CỦA ĐỘNG CƠ 2.. Nội dung thuyết minh: 1/ Các thông số ban đầu 2/ Tính toán chu trình nhiệt... Tốc độ trung bình của pít tông Được tính theo công

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ MIỀN ĐÔNG

KHOA CÔNG NGHỆ Ô TÔ

*** BÀI TẬP LỚN TÍNH TOÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

SV thực hiện: Trần Hoàng Quân

Lớp: 19OT1101

GV hướng dẫn: Huỳnh Hải Đăng

Tp Hồ Chí Minh,05 tháng 10 năm 2021

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ MIỀN ĐÔNG CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CÔNG NGHỆ Ô TÔ Độc lập - Tự do - Hạnh phúc *** ***

NHIỆM VỤ BÀI TẬP LỚN TÍNH TOÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

HỌ VÀ TÊN: TRẦN HOÀNG QUÂN MSSV:1019110019

NGÀNH:CÔNG NGHỆ Ô TÔ LỚP:19OT1101

1 Nhiệm vụ đồ án: TÍNH TOÁN CHU TRÌNH NHIỆT CỦA ĐỘNG CƠ

2 Số liệu ban đầu:

hp 10.8 238 19 28 35 Xăng 3311

3 Nội dung thuyết minh:

1/ Các thông số ban đầu

2/ Tính toán chu trình nhiệt

A – PHẦN THUYẾT MINH : tính toán theo trình tự sau

1 CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU

1.1 Tốc độ trung bình của pít tông

Được tính theo công thức: =

1.2 Nhiệt độ sấy nóng môi chất mới:

Đối với động cơ xăng: T = 0 - 20°

Đối với động cơ diesel: T = 20 - 40o

1.3 Áp suất và nhiệt độ môi chất mới

Đối với động cơ không tăng áp:

p k = p 0 = 0,1 MPa

T k = T 0 = 297- 300 o K

Với p0, T0: áp suất và nhiệt độ khí trời

1.4 Áp suất khí sót

Đối với động cơ tốc độ thấp: pr = (1,03 - 1,06)p0 MPa

Đối với động cơ tốc độ cao: pr = (1,05 - 1,10)p 0 MPa

1.5 Nhiệt độ khí sót

Đối với động cơ xăng: Tr = 900 - 1000 o K

Đối với động cơ diesel: Tr = 800 - 900oK

1.6 Áp suất cuối quá trình nạp

Đối với động cơ 4 thì không tăng áp:

Đối với động cơ 4 thì không tăng áp: Ta = 310 – 350 o K

Động cơ 4 thì tăng áp và 2 thì: Ta = 320 - 400oK

2.1.3 Hệ số nạp

= 1.07*

10.8 10.8−1 0.8∗0.10.1 338.22899∗(1+0.05025)300 = 0.79668

λ1 đối với các động cơ nằm trong khoảng 1,02 – 1,07

Ở động cơ xăng: g e = 185 – 280 g/mlgiờ

Ở động cơ diesel: ge = 145 – 210 g/mlgiờ

Ne: công suất có ích (mã lực, 1hp = 0,735kw)

n: số vòng quay trục khủyu (v/p)

: số thì của động cơ

2.1.6 Lượng môi chất mới

= 0.1∗10

6 ∗3311∗10 −6 ∗0.79668 8314∗300∗2.53273∗10 −4 = 0.41756 kmol/kgnTrong đó: pk: Pa

i: số xy lanh của động cơ

Vh: m3

Tk: oK R= 8314 (J/kmolđộ)

2.2.1 Chỉ số nén đa biến trung bình

- Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của môi chất mới:

(mC v ) tb = 19,806 + 0,00491T kJ/kmolđộ

- Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của khí sót:

+ Khi 1:

2.2.2 Nhiệt độ cuối quá trình nén

Tc = Ta = 338.22899*10.81.36−1= 796.60564oK

2.2.3 Áp suất cuối quá trình nén

pc = pa = 0.1*0.8*10.81.36= 2.03491 MPaĐối với động cơ xăng: Tc = 500 – 800oK, pc = 0,7 – 2MPa

Đối với động cơ diesel: Tc = 800 – 900oK, pc = 4 – 5Mpa

18 = 1.02773

Trong đó: xz: phần nhiên liệu đang cháy tại z, xz = =

0.85 0.9 =

17 18

z và b: hệ số lợi dụng nhiệt tại z và b

Chọn: Động cơ xăng: z = 0,85 - 0,92 ;  b = 0,85 - 0,95 (0.85) (0.9)

Động cơ diesel: z = 0,65 - 0,85 ; b = 0,8 - 0,9

2.3.2 Nhiệt độ cuối quá trình cháy

2.3.2.1 Động cơ xăng: Ta có phương trình cháy của động cơ xăng:

2.3.3 Áp suất và thể tích cuối quá trình cháy

Áp suất cuối quá trình cháy:

pz = pc = 3.48094*2.03491= 7.08339 MPaTrong đó:

=

1.02773∗2698.12281 796.60564 = 3.48094 đối với động cơ xăng

đối với động cơ diesel

=

1.02773∗2698.12281 3.48094∗796.60564 = 1.000001918

Do đó thể tích cuối quá trình cháy: Vc = ε−1 Vh = 3311∗1010.8−1−3 = 3.37857*10 −4

Vz = Vc= 1*3.37857*10 −4 = 3.37857*10 −4 m3

Động cơ xăng: pz = 3 – 8Mpa λ = 3 – 4 ρ = 1

Động cơ diesel: pz = 5 – 10Mpa λ = 1,2 – 1,4 ρ = 1,2 – 1,7

2.4 Quá trình giãn nở

2.4.1 Chỉ số giãn nở đa biến trung bình

Ta có phương trình:

= (mC”v)tbbTb - z(mC”v)tbzTz + (zTz - Tb) (1)Đối với động cơ xăng khi <1, trong công thức trên cần phải thay trị số QH bằng QH - QH vì có tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn

Trong đó:

(mC”v)tbb: tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản vật cháy tại b

(mC”v)tbz: tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản vật cháy tại z

: hệ số thay đổi phân tử thực tế

= 1+

1.03084−1 1+0.05025 = 1.02936Kết hợp với phương trình:

= 2698.12281* 10.8 1.23205−11 = 1553.30139 (2)Trong đó: : tỉ số giãn nở sau khi cháy

= 10.8(đối với động cơ xăng: Vz = Vc   = 1,  = )

Tiến hành giải tìm n2 như sau:

- Nếu n2(2)  n2(1) thì chọn lại Lúc đó chọn luôn n2(2) và thay vào (-2) để tìm Tb(2), thay Tb(2) vào (1) để tìm n2(3)

- Nếu n2(3) = n2(2) thì nghiệm là n2(2), nếu không thì tiếp tục chọn luôn n2(3) và làm tương tự như trên

2.4.2 Áp suất cuối quá trình giãn nở

= 10.87.083391.23205 = 0.37758 MPa

2.4.3 Nhiệt độ cuối quá trình giãn nở

=

2698.12281 10.81.23205−1 =1553.30139 oK

Động cơ xăng: p b = 0,35 – 0,5MPa T b = 1500 – 1700 o K

Động cơ diesel: pb = 0,20 – 0,40MPa Tb = 1000 – 1400oK

Với: đ = 0,92 - 0,97: hệ số điền đầy đồ thị công Giá trị lớn dùng cho động cơ xăng, giá trị nhỏ dùng cho động cơ diesel.+ Động cơ không tăng áp: pi = 0,7 – 1,2 MPa

+ Động cơ tăng áp: pi  3 MPa

3.1.1.2 Động cơ diesel :

MPaThực tế: pi = đ p’i

3.1.2 Công suất chỉ thị

= 0.96004∗3.311∗560030∗4 = 148.33898 kWVới: Vh: (lít), pi: (MPa), n: (v/p)

3.1.3 Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị

=432*

0.1∗0.79668 0.41756∗0.96004∗300= 0.28617 kg/kWhĐộng cơ xăng: gi = 0,21 – 0,34 kg/kWh

Động cơ diesel: gi = 0,15 – 0,20 kg/kWh

3.1.4 Hiệu suất chỉ thị

= 3.6*0.28617∗441 = 28.59076 %Với: gi: (kg/kWh), QH: (MJ/kg)

pm = 0,09 + 0,0120Cm = MPa-i ≥ 4, D = 90 – 120mm, buồng cháy xoáy lốc:

pm = 0,09 + 0,0138Cm MPa-Buồng cháy dự bị:

3.2.4 Hiệu suất cơ giới

=

0.70765 0.96004= 73.71047 %

ηm = 63 – 93%

3.2.5 Hiệu suất có ích

= 28.59076%*73.71047% = 21.07902 %Động cơ xăng: ηe = 22 – 33%

Động cơ diesel: ηe = 30 – 43%

3.2.6 Suất tiêu hao nhiên liệu có ích

=

0.28617 73.71047 % = 0.38823 kg/kWh(sai số không quá 5%)

3.2.7 Lượng tiêu hao nhiên liệu trong 1 giờ

- Đối với động cơ xăng: vì Vz = Vc,  =1 nên Khi Vgnx biến đổi từ Vz đến Va thì i biến đổi từ 1 đến  và pgnx biếnđổi từ pz đến pb.

- Đối với động cơ diesel: Khi Vgnx biến đổi từ Vz đến Va thì i biến đổi từ  đến  và pgnx biến đổi từ pz đến pb

4.2 Lập bảng

4.2.1 Đối với động cơ xăng

Vnx,Vgnx (lít) i pnx (MPa) pgnx (MPa)0.33785

0.506770.67570.844621.013551.182471.3514

11.522.533.54

2.034911.172360.792760.585250.456730.370350.30884

7.083394.298213.015482.290651.829801.513281.28372

4.555.566.577.588.599.51010.510.8

0.263130.228000.200280.177930.159580.144280.131350.120320.110790.102510.095240.088820.083120.07999

1.110320.975150.867110.778960.705810.644220.591720.546490.507160.472670.442210.415130.390910.37758

4.2.2 Đối với động cơ diesel

Vnx,Vgnx (lít) i pnx (MPa) pgnx (MPa)

Vc

Vz

-

-1



pc

-pz

-

-Va

-

-pa

-pb

4.3 XÂY DỰNG VÀ GỌT ĐỒ THỊ CÔNG

4.3.1 Đồ thị p-V

Căn cứ vào bảng số liệu đã lập được để vẽ đồ thị công p-V với:

4.3.1.1 Đối với động cơ xăng

m◦ ◦n

4.3.1.2 Đối với động cơ diesel

Vẽ tương tự nhưng với:

- c’ nằm giữa cz’- Điểm x’ ứng với 15o đầu quá trình giãn nở- pds: góc phun dầu sớm

Từ O lấy đoạn OO’ dịch về phíaĐCD 1 đoạn:

e

bxx

a a

O O

tđm tđm

tms tms

Đồ thị p-V của động cơ diesel

a i 0

= 3.61817 (mm)

Với: R: bán kính quay trục khuỷu (mm)

l: chiều dài thanh truyền (mm)

Lưu ý:

- Chọn tỉ lệ xích của OO’ và S phải đồng nhất với nhau

- Khoảng chạy của pít tông S=AD=2R

Ở từng góc quay  của trục khuỷu (thường chia từng khoảng cách nhau 15o), từ O’ kẻ một đường thẳng hợp với AD mộtgóc tương ứng của , cắt nửa đường tròn tại điểm C Hạ CC1 vuông góc với AD, C1 chính là giá trị của áp suất p ứng vớigóc quay trục khuỷu 

Thực hiện ở các góc quay  = 0o - 720o, ta vẽ được đồ thị p- biểu diễn áp suất trong xy lanh p theo góc quay trục khuỷu .Sau đó lập bảng số liệu của đồ thị p- như sau:

 (oTK) p (MPa)  (oTK) p (MPa)

015

pr

-

-360375

-

-705720