Bài Tập Lớn Động Cơ Đốt Trong.docx

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI ****** *** BÀI TẬP LỚN NGUYÊN LÝ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Sinh viên Trương Văn Minh Tú 2020605353 Hoàng Anh Tú – 2020604480 Trần Gia Thơ – 2020604466 Vũ Văn Thuấn – 20206053[.]

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

******

***

BÀI TẬP LỚN NGUYÊN LÝ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

Sinh viên: Trương Văn Minh Tú - 2020605353

Hoàng Anh Tú – 2020604480 Trần Gia Thơ – 2020604466

Vũ Văn Thuấn – 2020605319 Nguyễn Văn Sự - 2020605517

Chương 1 : Tính toán chu trình công tác động cơ (ĐT)

1.1.Trình tự tính toán

Tính toán chu trình công tác của động cơ đốt trong ( tính toán nhiệt ) thường tiến hành theo các bước :

1.1.1 Số liệu ban đầu

1

6N260L-V Động cơ diesel tăng

áp

Thẳng hàng

10

Góc đóng muộn xupap

xả

15 Suất tiêu hao nhiên liệu ge 188 g/ml.h

1.1.2 Các thông số cần chọn

1 Áp suât môi trường p o

Áp suất môi trường po là áp suất khí quyển trước khi nạp vào động cơ:

p o = 0,1 Mpa

2 Nhiệt độ môi trường T o

Lựa chọn nhiệt độ môi trường theo nhiệt độ trung bình cả năm

Ở nước ta ta chọn T o =24 độ C (297 K)

3 Áp suất cuối quá trình nạp p a

Do động cơ đốt trong tăng áp nên chọn p a = (1,2-1,35)po

Ta chọn p a = 0,12 Mpa

4 Áp suất khí thải p r

Áp suất khí thải phụ thuộc vào các thông số như p a Ta có thể chọn p r nằm trong phạm vi: p r = (1,05÷1,15)pk

Ta lấy p r = 0,113 Mpa

5 Mức độ sấy nóng môi chất

Chủ yếu phụ thuộc vào quá trình hình thành khí hỗn hợp ở bên ngoài hay bên trong xi lanh

Đối với động cơ diezel T = 20 0  40 0 K Chọn T = 35 0 K.

Ta chọn ΔT = 35T = 350 K

6 Nhiệt độ khí sót T r

Nếu quá trình giãn nở càng triệt để, nhiệt độ Tr càng thấp.Với động cơ điezen

T r = 700 ÷ 900 K

Ta chọn T r = 800 K

7 Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt λ t

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

số dư lượng không khí α để hiệu đính

Với động cơ diezel α > 1,4 nên ta chọn : λ t= 1,10

8 Hệ số quét buồng cháy: λ2

Với động cơ tăng áp λ2= 0,9

9 Hệ số nạp thêm λ1

Phụ thuộc chủ yếu vào pha phân phối khí Thông thường λ1 = (1,02÷1,07 )

Ở đây ta chọn λ1= 1,07

10 Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z , ξ z

Thể hiện lượng nhiệt phát ra của nhiên liệu dùng để sinh công và tăng nội năng với lượng nhiệt phát ra khi đốt cháy hoàn toàn 1kg nhiên liệu

Đối với động cơ điezen ξ z= (0,70÷0,85)

Ở đây ta chọn ξ z= 0,8

11 Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b, ξ b

Đối với động cơ diezel ξ b= (0,80 ÷ 0,90)

Ở đây ta chọn ξ b= 0,85 (1)

12 Hệ số hiệu đính đồ thị công φ đ

Thể hiện sai lệch khi tính toán lý thuyết chu trình công tác của động cơ so với

chu trình thực tế Chu trình công tác thực tế của động cơ điezen sai khác khá nhiều so với chu trình tính toán lý thuyết với φ đ= (0,92 ÷ 0,97)

Ta chọn φ đ= 0,92

1.2 Tính toán các chu trình công tác

1.2.1 Tính toán quá trình nạp

1

Hệ số khí sót (γ r):

γ r = λ2.(T k+△ T )

T r .

p r

p a. λ 1

1 −λ t λ2.¿ ¿

Chỉ số giãn nở đa biến m = 1,45 ÷ 1,5 => chọn m = 1,5

=>γ r = 0,0172

2.

Nhiệt độ cuối quá trình nạp (T a):

T a = (T k+△T)+λ t γ r T r .¿ ¿

=>T a = 341,57˚K

3.

Hệ số nạp (η v):

η v= (−1)1 .(T T k

k+△T ).P a

P0.[ λ1−λ1 λ2.¿]

=>η v= 1,155

4.

Lượng khí nạp mới (M1):

3 P0 η v

g e p e T k (*)

Trong đó:

p e = 30 N e τ

V h n i Mà V h = π D42 S = π (2.5)42.3,6 = 17,67 (lít)

=>p e = 30.1103 4 0,745617,67 750 6 ≈ 1,2411 (MPa)

5.

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

M0 = 0,211 .( C

H

O

32) kmol/kgnl Đối với động cơ điezen C=0,87; H=0,126; O=0,004

=>M0 = 0,4946 kmol/kgnl

6.

Hệ số dư lượng không khí α:

α¿M1

M0=

0,5368

1.3.2 Tính toán quá trình nén

1

Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của không khí (khí nạp mới):

mc v = 19,806 + 0,00209.T (kJ/mol.độ)

2.

Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản phẩm cháy (khí sót):

Với hệ số dư lượng α >1 ta tính theo công thức

mc v ' '= (17,876 + 1,634α ) + ( ½.( 427,86 +187,36α ).10 −5

.T

mc v ' ' = 19,381 + 0,0030024T

3

Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp khí công tác:

mc v ' = mc v+γ r m c ' ' v

mc v ' = 19,7988 + 0,00211.T

4

Chỉ số nén đa biến n1:

n1– 1 =

8,314

a v '+b ' v

2 .T a (❑n1 −1

+1) => giải phương trình: n1 =1,3688

5

Áp suất cuối quá trình nén P c:

P c = P a ❑n1 = 0,12.20 1,3688

= 7,244MP a

6

Nhiệt độ cuối quá trình nén T c:

T c = T a ❑n1 −1 =341,57.20 1,3688−1 = 1031,09˚K

7

Lượng môi chất công tác của quá trình nén M e:

M e = M1 + M r = M1.(1+γ r¿ = 0,5368.(1+ 0,0172) = 0,546 (kmol/kgn.liệu)

1.2.3 Tính toán quá trình cháy

1

Hệ số thay đổi phân tử lí thuyết β0:

β0 = 1+ ∆ M M

1

Độ tăng mol ∆M của động cơ điezen 6N260L-V được xác định theo công thức sau:

∆ M=(H4 +

O

¿ >β0 = 1+ 0 , 1264 +

0 ,04

32

2

Hệ số thay đổi phân tử thực tế β:

β = β0 +γ r

3

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

β Z = 1+ β0 −1

Trong đó: x z = ξ z

ξ b = 0, 850,8

=> β Z = 1+ 1, 0599−1 1+0 , 0172. 0, 8

4

Lượng sản vật cháy M2:

M2 = M1+ △M = β0.M1 = 1,061.0,5368 = 0,5695 (kmol/kgn.liệu)

5

Nhiệt độ tại điểm z:

ξ z Q H

M1.(1+γ r)+(mc ' v

).T c=β z mc} {T} rsub {z} vz ¿(*)

Trong đó:

Q H là nhiệt trị thấp của dầu diesel Q H=42500 (kJ/kgmol)

mc ' vc= ¿19,836 + 0,00211.955=21,851

mc ' ' pz: tỷ nhiệt mol đẳng áp trung bình tại điểm z và được tính:

mc ' ' pz=8,314+ mc vz

¿

mc} = {{β} rsub {0} left ({X} rsub {z} + {{γ} rsub {r}} over {{β} rsub {0}} right ) {mc} rsub {v} rsup {} rsub {r}} over {{β} rsub {0}} right ) {mc} rsub {v} rsup {vz

β0.(X z+γ r

β0)+(1− X z)

= a v

} + {{b} rsub {v} rsup { ¿

2.T z (**)

Giải phương trình trên ta được: T Z = 2374,5 ˚K

6

Tỷ số tăng áp suất:

λ = β Z.T T z

c = 1,05.2374,5784,5 = 3,17

7

Áp suất tại điểm z:

P z = λ P c=3,17.7,2448=22,966 Mpa

1.2.4 Quá trình giãn nở

1

Tỷ số giãn nở sớm:

ρ= β z T Z

λ T c =

1,05.2374,5

2

Tỷ số giãn nở sau:

δ= ε

ρ=

20

Đối với động cơ diesel : δ = ε = 20

3

số giãn nở đa biến trung bình n2:

n2 −1=

8,314

(ξ b−ξ z) Q H¿

M1.(1+γ r) β (T z−T b)+a} + {{b} rsub {vz} rsup {vz

(***)

Trong đó: T b= T z

ε n2 −1 = T z

10,7n2 −1

Q H là nhiệt trị thấp của nhiên liệu

Q¿H

Các loại xăng có nhiệt trị Q H = 44000KJ/kg.nl

Thay tất cả các giá trị vào (***) ta được n2 = 1,118

4

Áp suất cuối quá trình giãn nở:

P b=P z

5

Nhiệt độ khí thải:

Kiểm tra:

△T r= ¿T rt−T r∨ ¿

Vậy T rtrọn như trên là úng.đúng

1.2.5 Tính toán các thông số của chu trình công tác

1 Áp suất trung bình chỉ thị lí thuyết:

p i '= p c

ε−1 .[

λ

n2−1.(1− 1

ε n2 −1)− 1

n1− 1.(1−

1

ε n1 −1 )]

p i '

4,09

201,118−1)− 1

1

201,359−1)]

p i '

= ¿ 1,007 MPa

2

Áp suất trung bình chỉ thị thực tế:

p i=p i ' φ d = 1,007.0,97 = 0,9767 MPa

Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị:

g i= 432 103 η v p k

M1 p i .T k =

4

Hiệu suất chỉ thị:

g i Q H

5

Áp suất tổn thất cơ giới:

6

Áp suất có ích trung bình:

7

Hiệu suất cơ giới:

η m=p e

p i=

0 , 7917

8

Áp suất tiêu hao nhiên liệu có ích:

g e= g i

9

Hiệu suất có ích:

η e= ¿ η i η m= 0,255.0,81=0,20655

10

Kiểm tra đường kính xi lanh:

D=√4.Vh S

D=250,003

Sai số nhỏ hơn 0,1mm

1.3 Vẽ và hiệu đính đồ thị công

Các thông số ban đầu: p  r 0,113 (MPa); p a= 0,12 (MPa);

p c=7,244 (Mpa); p z=22,966(Mpa); p b= ¿0,33 (Mpa)

V c= V h

ε−1=

17,67

n2 = 1,118; n1=1,3688

Bảng tính quá trình nén và quá trình giãn nở:

i

V x = i.V C

(lít)

GTBD Quá trình

nén

x

p = 1

c n

p i

GTBD Quá trình

giãn nở

x

p =

2

n z

p i



GTBD

1 0,93 11,5 7,244 78.85

ρ=1,986 1,84698 22,839 2,832 30,82 22,966 250

2 1,86 23 2,8049 30,533 22,786 248,04

3 2,79 34,5 1,6102 17,528 14,4812 157,63

4 3,72 46 1,086 11,82 10,4983 114,266

5 4,65 57,5 0.8 8,708 8,18045 89,04

6 5,58 69 0.6235 6,787 6,6719 72,628

7 6,551 81 0,5049 5,4961 5,6157 61,13

8 7,44 92 0.42056 4,578 4,8369 52,65

9 8,37 103,5 0.35794 3,8964 4,2402 46,17

10 9,3 115 0,3099 3,373 3,769 41,023

11 10,23 126,5 0.272 2,960 3,388 36,87

12 11,16 138 0.241 2,623 3,0739 33,459

13 12,09 149,5 0,2164 2.355 2,8108 30,596

14 13,02 161 0,1955 2,1281 2,587 28,164

15 13,95 172,5 0.17788 1,9363 2,3952 26,074

16 14,88 184 0.1628 1,772 2,2285 24,258

17 15,81 195,5 0,14987 1,6314 2,082 22,68

18 16,74 207 0.1385 1.507 1,9535 21,63

19 17,67 218,5 0.1287 1.400 1.8389 20.01

20 18,6 230 0.1199 1,305 1.7365 18,9

η v= 18,6

lit

mm)

O O '=R2

Thực tế trong động cơ:

P c '=P c+ 1

P zmax tại góc độ150

P b '=P r+ 1

Chương II Tính toán động học, động lực học

2.1.Biểu diễn hành trình pittong x=f(α))

-chọn tỉ lệ xích 0,7mm/độ

2.2.Đường biểu diễn tốc độ của pittong v= f(α))

-Vẽ theo phương pháp đồ thị vòng

-vẽ đường tròn có bán kính R=OO’=R λ/2

2.3.Đường biểu diễn gia tốc của pittong

-Vẽ theo phương pháp Tô Lê

-Chọn tỉ lệ xích: µ j=40 m

s2 mm

-Ta có góc

ω= π n

3,14.750

λ= R

L=

s

360

jmax=R ω2(1+λ)=S

2

(1+λ)=1376,82(m/ s 2)

gtbd jmax=¿t jmax

μ j =

1376,82

jmin=−R ω2(1− λ)=−S

2

(1−λ)=−834,85(m / s 2)

gtbd j=¿t j min

μ j =

−834,85

EF=−3 Rλ ω2 =−3.180 0,24 78,54 2 =−799,44(s 2 m)

gtbd EF=¿t EF

μ j =

−799,44