CHƯƠNG i TÍNH TOÁN các THÔNG số NHIỆT ĐỘNG của ĐỘNG cơ

Đồ án, kết cấu tính toán động cơ,TÍNH TOÁN các THÔNG số ,NHIỆT ĐỘNG của ĐỘNG cơ

CHƯƠNG I:

TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ NHIỆT ĐỘNG

CỦA ĐỘNG CƠ

1.1) Các thông số cần chọn:

Trong việc tính toán thiết kế động cơ để phù hợp sử dụng ta cần phải tính chọn các thông số cần thiết cho việc tính thiết kế, việc chọn các thông số đó phải phù hợp và dựa trên các dãy số kinh nghiệm sao cho quá trình tính toán động cơ đạt hiệu quả cao

1) Áp suất môi trường:

2) Áp suất khí nạp:

được chọn trong khoảng pk = (0.14 – 0.4) ta chọn pk = 0.14 Mpa

3) Nhiệt độ không khí nạp mới:

Nhiệt độ không khí nạp mới phụ thuộc vào nhiệt độ trung bình của môi trường.ta chọn tkk = 250C

4) Nhiệt độ khí nạp trước xupap nạp T k

Đối với động cơ diesel 4 kỳ tăng áp có két làm mát ta có

Và m là chỉ số dãn nở đa biến trung bình thông thường chọn m = 1.4

Vậy ta có

5) Áp suất cuối quá trình nạp:

Đối với động cơ tăng áp pa = (0.9 – 0.96)pk chọn pa = 0.9pk = 0.9*0.14=0.126Mpa

6) Áp suất khí sót:

Đối với động cơ diesel cao tốc ta chọn pr=(1.05-1.1)pth chọn pr=1.05 pth Trong đó pth đối với động cơ lắp tua bin tăng áp pth=(0.75-0.9)pk , ta chọn

pth=0.78pk=0.1092Mpa vậy pr=1.05*1.092=0.115Mpa

7) Nhiệt độ khí sót T r :

n.thường thì giá trị Tr trong khoảng Tr =(700-900) ,ta chọn Tr = 700K

8) Độ tăng nhiệt độ khí nạp mới :

Mức độ sấy nóng khí nạp mới pụ thuộc vào tốc độ lưu thông của khí nạp,thời gian tiếp xúc khí nạp với bề mặt nóng… đối với động cơ diesel

9) Hệ số nạp thêm :

Biểu thị sự tương quan lượng tăng tương đối của hỗn hợp công tác với lượng

10) Hệ số quét buồng cháy :

11) Hệ số dư lượng không khí :

Đối với động cơ diesel tăng áp có hệ số dư lượng không khí

ta chọn

12) Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt :

Đối với động cơ diesel tăng áp thường thì ,ở trên ta đã chọn

.vậy chọn

13) Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z:

Hệ số lợi dụng nhiệt là thông số biểu thị mức độ lợi dụng nhiệt của quá trình cháy hay tỷ lệ lượng nhiên liệu tại điểm z.đối với động cơ diesel

14) Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b:

ta chọn

15) Hệ số hiệu đính đồ thị công

Để đánh giá phần hao hụt về đồ thị công thực so với đồ thị công tính toán,

1.2) Tính toán các quá trình công tác:

1.2.1) Hệ số khí nạp :

Hệ số nạp được tính theo công thức:

Trong đó m là chỉ số nén đa biến trung bình của không khí Chọn m = 1.5 Vậy:

1.1.3) Hệ số khí sót

Trường hợp có quét buồng cháy thì hệ số khí sót được tính bằng công thức:

Vậy

1.1.4) Nhiệt độ cuối quá trình nạp T a :

Đối với động cơ diesel nhiệt độ khí nạp được tính bằng công thức:

1.3) Tính toán các thông số của quá trình nén:

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

Vậy

1.3.2) Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản vật cháy:

Vậy : kg/kmol.K

1.3.3) Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp khí:

Theo số liệu ở trên ta có:

1.3.4) Chỉ số nén đa biến trung bình n 1 :

Chỉ số nén đa biến trung bình phụ thuộc rất nhiều yếu tố như tỷ lệ hòa khí,loại buồng cháy,các thông số kết cấu động cơ chỉ số nén đa biến trung bình được xác định một cách gần đúng theo phương trình cân bằng nhiệt:

Xét khi Qac=0 ta có:

Với giá trị n1=(1.32-1.39) ta dùng phương pháp mò nghiệm để giải gần đúng bằng cách cho giá trị n1 chạy trong khoảng trên đến khi vế phải trừ vế trái

1.3.5) Áp suất cuối quá trình nén:

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

1.3.6) Nhiệt độ cuối quá trình nén T c :

Ta có:

1.3.7) Hệ số thay đổi phần tử khí lý thuyết

Theo tính chất nhiên liệu, đối với nhiên liệu diesel thì H=0.126,O=0.004

Nên

1.3.8) Hệ số biến đổi phân tử khí thực tế:

Do ảnh hưởng của khí sót còn lại trong xylanh nên hệ số biến đổi phân tử

khí thực tế sẽ là:

1.3.9) Hệ số phân tử khí tại điểm z:

Với là phần nhiên liệu đã cháy tại điểm z.giả thiết số nhiên liệu đã cháy

Suy ra

1.4.0) Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của môi chất tại z:

Vậy :

1.4.1) Nhiệt độ cuối quá trình cháy T z :

Suy ra :

Giải phương trình bậc hai ta được hai nghiệm chọn nghiêm dương

Tz=1989.4 K

1.4.2) Hệ số giản nở sớm :

Đối với động cơ diesel có hỗn hợp cháy không đồng nhất thì:

Vậy

Như vậy động cơ diesel thỏa mãn điều kiện :

1.4.3) Hệ số giản nở sau

1.4.4) Chỉ số giản nở đa biến n 2 :

được tính như sau:

có giá trị trong khoảng (1.15-1.25) vậy bằng phương pháp mò nghiệm ta tìm

và vế trái phương trình là 0.223 vậy hai vế chênh lệch nhau không quá 0.2%

1.4.5) Nhiệt độ cuối quá trình giản nở T b

Ta có :

1.4.6) Áp suất cuối quá trình giản nở p b

1.4.7) Nhiệt độ khí thải tính toán T rtt

thải ban đầu hợp lý

1.4.8) Thể tích công tác V h

Ta có:

1.4.9) Thiết lập đường cong nén và đường cong giản nở.

Do quá trình nén từ thể tích Va đến thể tích Vc là quá trình nén đa biến nên ta

có :

 đặt nên ta có :

Ta chọn giá trị biểu diễn của thể tích Vc trên đồ thị là 10mm,vậy ta thiết lập được tỷ lệ xích của trục hoành(trục biểu thị thể tích V)

Tương tự như đường nén ta có:

Ta chọn giá trị biểu diễn của áp suất cực đại pz trên đồ thị là 218mm nên ta tính được tỷ lệ xích của trục tung(trục biểu thị áp suất) là:

thông số sau:

Bảng 1-1: Bảng giá trị đồ thị công động cơ diesel

i Vlít Vmm pmm pgn pmm

1.3) Vẽ đồ thị công:

Ta tiến hành vẽ đường nén và đường giản nở theo thông số đã tính toán

ở bảng 1-2 Từ các số liệu tính toán ở trên ta tìm được các điểm đặc biệt của

đồ thị công:

 Điểm cuối kỳ nén c: có pc=6.83Mpa,Vc=0.0396 lít

 Điểm cuối kỳ cháy z: có pz=10.9Mpa,Vz=0.0525 lít

- Vẽ vòng tròn Brick:

Ta chọn tỷ lệ xích của đường kính nữa vòng tròn brick là:

của OO’ trên đồ thị là OO’bd=

Từ vòng tròn brick vẽ đường thẳng qua O’ hợp với AB một góc

cắt vòng tròn brick tại một điểm,từ điểm đó dóng lên đồ thị công cắt đường nén tại c’(điểm này chính là điểm phun sớm nhiên liệu vào xylanh động cơ)

 Tương tự như xác định điểm phun sớm ta tìm được điểm mở sớm xupap nạp r’ nằm trên đường thải,điểm đóng muộn xupap nạp a’nằm trên đường nén.điểm mở sớm xupap xả b’nằm trên đường giản nở và điểm đóng muộn xupap r’’ nằm trên đường nạp