Тепловой расчет двигателя М-412

V_лд=    (л)       (3.51)

V_лд= 3,14 × 76² × 70× 4 / 4 ×10⁶ = 1,27 л.

Эффективная мощность.

N_ед=  (кВт)                (3.52)

N_ед= 0,9039 × 1,27 × 5800 / 30 ×4 = 55,48 кВт      

Эффективный крутящий момент.

М_Ед=   (Н м)         (3.53)

М_Ед= 3 ×10⁴ × 5548 / 3,14 × 5800 = 91,39 н.м.

Часовой расход топлива.

G_Тд=    (кг/ч)      (3.54)

G_Тд= 55,48× 288,8 / 10³ = 16,02 кг/ч

Средняя скорость поршня.

V_{ср д}=    (м/с)      (3.55)

V_{ср д}= 70 ×5800 / 30 ×10³ = 13,53 м/с

Результаты расчетов сводим в таблицу:

Таблица (3)

 

7.4  Показатели напряжённости двигателя.

Литровая мощность двигателя.

N_л=N_e/V_л   (кВт)         (3.55)

N_л= 55,48 / 84 × 0,315 = 44,03 кВт/л

Значение литровой мощности для карбюраторных двигателей находится в пределах N_л=20…45кВт/л

Удельная поршневая  мощность

N_n=N_e/()  (кВт/дм²)             (3.56)   где D- поршня, дм.

N_n= 4 ×55,48 / 4 × 3,14 ×7,6² = 26,446 кВт/дм²

Значение удельной поршневой мощности для карбюраторных  двигателей находится в пределах N_n=15…35кВт/дм² 

Удельная масса

g_N=G_дв/N_e  (кг/кВт)       (3.57)

g_N= 167 / 55,48 = 3,01 кг/кВт ,   где   G_дв – сухая масса двигателя 

Литровая масса

g_л=G_дв/V_л  (кг/л)          (3.58)

g_л= 167 / 1,27 = 131,5 кг/л

Значение удельной и литровой масс лежат в пределах g_N=1.6…6кг/кВт ;g_л=70…150кг/л

    По результатам теплового расчета проводиться техника экономический анализ полученных основных показателей и параметров сравниваем g_e, η_e, P_z делая вывод о преимуществах и недостатках проектированного двигателя. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

8 . Построение индикаторной диаграммы.

   Индикаторную  диаграмму строим при максимальной мощности N_e, n_е .Построение производиться следующим образом для получения нормальной конфигурации индикаторной диаграммы рекомендуется принимать масштабы с таким расчетом чтобы отношение высоты диаграммы к ее ширена было близко 0.5

   Построение  диаграммы проводиться в координатах  (P;V) по оси абсцисс откладывается объем камеры сжатия масштабное значение, которое обычно находиться в пределах 15...20мм. Тогда полный объём цилиндров на чертеже будет равен.

                             V_a=εV_c; V_a=V_c+V_h            (3.59), (3.60)

Где V_c- рабочий объём, V_h-полный объём цилиндра,

V_h=(ε-l)×V_c ;   V_c=       (3.61), (3.62)

V_c = 0.315 / 8.8 -1 =0.0404 л.

V_a = 0,315 + 0,0404 = 0,3554л.

Значение V_k откладываться начало координат через концы отрезков V_c и V_a проводят вертикальные линии характеризующие ВМТ и НМТ масштаб давлений при выше указном значении V_c выбирается в приделах соответствии с принятой величиной

m_р=0.02...0.04 мПа/мм

Шкала давлений по оси ординат по абсциссе и на линиях ВМТ и НМТ наносятся основные точки индикаторной диаграммы г,a,c,z,b положение которых соответствует величинам давления Р_а; Р_с,P_Z,P_b, Р_г,кроме этого наноситься линия Р_отак как значения величин Р_а, Р_b, Р_гграфически близки друг к другу то допускается условно откладывать Р_a, Р_r, на 1…1.5 мм соответственно выше и ниже атмосферного давления. После этого проводится построение линий политропы сжатия и политропы расширения. Для построений линии политропы сжатия предварительно выбирается 6-8 промежуточных точек на оси абсцисс между объемами\/_аи\/_с со значениями.

V₁=1.2V_С; V₁=1.2 × 0,0404 = 0,04848 МП_а;

V₂=1.3V_C; V₂=1.3 × 0,0404 = 0,05252 МП_а;

V₃=1.5V_C; V₃=1.5 × 0,0404 = 0,0606 МП_а;

V₄=1.8V_C; V₄=1.8 × 0,0404 = 0,07272 МП_а;

V₅=2,0V_C; V₅=2.0 × 0,0404 = 0,0808 МП_а;

V₆=2.2V_C; V₆=2.2 × 0,0404 = 0,0889 МП_а;

Через концы  этих полученных точек проводятся верх тонкие вертикальные линии на которых  откладывается значение давлений P_X1;Р_Х2;Рхз; Рх₄;Px₅;Р_х6. Эти значения определяется, из уравнений политропны сжатия, в которых отношение V_a/V_i изменяются в пределах от 1 до ε степени сжатия.

P_xi=P_a×(V_a/V_i)ⁿ¹       (3.63)

P_x1= 0,0822 × (0,3554 / 0,04848)^1,35 = 0,0822 ×7,331^1,35= 1,21 МП_а

P_x2=0,0822 × (0,3554 / 0,05252)^1,35 = 0,0822 ×6,767^1,35 = 1,0862 МП_а

P_x3=0,0822 × (0,3554 / 0,0606)^1,35 = 0,0822 ×5,865^1,35 = 0,8954 МП_а

P_x4=0,0822 × (0,3554 / 0,07272)^1,35 = 0,0822 ×4,887^1,35 = 0,69997 МП_а

P_x5=0,0822 × (0,3554 / 0,0808)^1,35 = 0,0822 ×4,3985^1,35 = 0,6072 МП_а

P_x6=0,0822 × (0,3554 / 0,0889)^1,35 = 0,0822 ×3,998^1,35 = 0,5338 МП_а 

Для построения политропны расширения определяется давление при тех же промежуточных объемах V₁,V₂,V₃,V₄,V₅,V₆с учетом из уравнения политропны расширения.

P_yi=P_b×(V_a/V_i)ⁿ²         (3.64)

P_y1= 0,3912 × (0,3554 / 0,04848)^1,25 = 4,719 МП_а

P_y2== 0,3912 × (0,3554 / 0,05252)^1,25 = 4,2696 МП_а

P_y3== 0,3912 × (0,3554 / 0,0606)^1,25 = 3,5703 МП_а

P_y4== 0,3912 × (0,3554 / 0,07272)^1,25 = 2,8427 МП_а

P_y5== 0,3912 × (0,3554 / 0,0808)^1,25 = 2,4919 МП_а

P_y6== 0,3912 × (0,3554 / 0,0889)^1,25 = 2,2114 МП_а 

      Теоретическая не скругляемая индикаторная диаграмма построена по точкам r, a, c,z,b,r. Затем округляется в точках положении с' определяется углом опережения зажигания, а положение точки z' находиться ориентировочно по формуле :

(С’)Р_c’=(1.15 ...1.25)×Р_c ;       (3.65)

(С’)Р_c’=(1.15 ...1.25)× 1,549 = 1,78135…1,9363 = 1,8588 мП_а

Положение точки  С’’ при √mp = 0,01 мП_а/мм

1,8588 / 0,01 = 185,88 мм.

Действительное  давление в конце видимого сгорания.

(Z’)P_z’=0.85×P_z;      (3.66)

(Z’)P_z’=0.85× 5,04 = 4,284 мП_а

     Положение точки Z' должно быть смещено вправо от линии ВМТ на 10-15° поворота колен вала.

Положение точки  b' должно соответствовать моменту открытия впускного клапана точки b" обычно располагаются на половине расстояния а и b затем проводят линию атмосферного давления Р_o, линию впуска Р_a и линию впуска г_a и линию выпуска b'_r. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

9.Тепловой баланс двигателя.

     Тепловой  баланс оценивает распределение  тепла, вносимое в двигатель  топливом, идущее на полезную  работу и на потери. Точное  определение отдельных статей  теплового баланса может быть  выполнено на основании лабораторных  исследований. Однако ориентировочно  они могут быть определены  на основании теоретических расчетов.

     Тепловой  баланс подсчитывают в абсолютных  единицах теплоты за один час  работы двигателя или за время расходования 1кг или 1м³ топлива.

     В  общем виде уравнение внешнего  теплового баланса в абсолютных  единицах можно представить так:

Q_o = Q_e + Q_охл+ Q_ог + Q_н.с. + Q_ост             (3.67)

где Q_о - теплота сгорания израсходованного топлива;

Q_e - теплота, эквивалентная эффективной работе двигателя;

Q_охл - теплота, отводимая от двигателя охлаждающей средой (жидкостью или газом);

Q_ог - теплота, отводимая отработавшими газами;

Q_н.с.-теплота, не выделившаяся при сгорании топлива из-за неполноты сгорания;

Q_м -теплота, отводимая смазочным маслом ;

Q_осг - теплота, отводимая в результате лучистого и конвективного теплообмена.

    Величину каждой составляющей теплового баланса определяют в кДж/ч или в процентах по отношению ко всему количеству подведенной теплоты.

Теплоту сгорания израсходованного топлива (располагаемую  теплоту) определяют по низшей теплоте  сгорания топлива Н_u(кДж/кг) или Н'_u(кДж/м ) и часовому расходу жидкого топлива G_T(кг/ч) или газообразного топлива V_T(м3/ч):

Q₀ = G_TH_u; или Q₀ = V_TH'_u, (кДж/ч)      (3.68)

Q₀ = 16,02 × 43251 =692881,02 кДж/ч

    

Теплота, эквивалентная  эффективной работе двигателя (кДж/ч)

Q_e=G_T×H_и×η_e, (кДж/ч)      (3.69)

Q_e= 16,02 × 4325 × 0,2882 = 199688,3 кДж/ч

где η_e-эффективный КПД.

Теплоту,  передаваемую охлаждающей среде определяют по эмпирическим формулам (кДж/ч):

   для бензинового  двигателя:

Q_охл=C×i×D^1+2m×n^m(H_u- ∆Н_u)/(α×Н_u),       (3.70)

Q_охл= 0,5 ×8 × 7,6^2,4 ×5800^0,7× (43251 – 2437,4) = 05 × 430,923 × 130,003 × 40813,6 / 0,96 × 43251 = 110133,78 кДж/ч

где С - коэффициент  пропорциональности (для четырехтактных двигателей С=0,45...0,53);

i - число цилиндров; 

D - диаметр цилиндра, см;

m - показатель  степени (для четырехтактных двигателей m = (0,6...0,7);

n - частота вращения коленчатого вала, мин^-1;

∆Н_u - потеря части теплоты сгорания из-за химической неполноты сгорания топлива при α< 1;

       Теплоту, унесенную отработавшими газами, приближенно определяют как разность энтальпии газа в выпускном трубопроводе и энтальпии поступающего в двигатель воздуха.