Тепловой расчет ДВС 21703 Priora

 
 
 

    Расчёт. 

    Стехиометрическое количество воздуха, теоретически необходимое  для полного сгорания 1 кг топлива  и состава С+Н+О (воздух принимают как 0,21 объёмных частей кислорода и 0,79 объёмных частей азота)

    

=

    =0,5119  кмоль. 

    Количество  свежей смеси на 1 кг топлива для  двигателей с внешним смесеобразованием

    

=

    =0,5206  кмоль. 

    Полное  сгорание при a³1

    Принимают, что продукты полного сгорания состоят  из углекислого газа СО₂, водяного пара Н₂О, избыточного кислорода О₂ и азота N₂

    

=

    =0,0712;

    

=

    =0,0725;

    

=

    =0,0000;

    

=

    =0,4044;

    Общее количество продуктов сгорания

    

=

=0,5482. 
 

 

    Коэффициент молекулярного изменения свежей смеси

    

=

    =1,0529.

Давление  в начале сжатия

    

=

    =0,086 МПа. 
 
 

    Коэффициент наполнения

    

    =0,8088 ,

    где - коэффициент, учитывающий неодинаковость теплоёмкостей смеси и остаточных газов и равный

    =1,071 .

    Коэффициент  остаточных газов

    

=

    =0,0536 .

    Температура рабочей смеси в начале сжатия

    

=

    =348,7 К.

    Действительный  коэффициент молекулярного изменения

    

=

    =1,050 .

    Давление  в конце сжатия

    

=

    =2,077  МПа,

    n1=1,365.

    Показатель  политропы сжатия и расширения находится из трансцендентного уравнения

    

,

    где ,

    для процесса сжатия i=1, к=c, n=a, m=e, ;

    при адиабатном сжатии , следовательно

    для процесса расширения i=2, к=b, n=z, m=e, ;

    R_m=8,1343 кДж/(кмоль*К)– универсальная газовая постоянная. 

    Температура в конце сжатия

    

=

    =816,8  К. 
 
 
 

    При a³1

    

 

    Уравнение сгорания для бензиновых двигателей:

    

,

    где – коэффициент использования теплоты при сгорании,; u_{с с.з} – молярная внутренняя энергия свежей смеси в конце процесса сжатия (свежего заряда), u_{с п.с} – молярная внутренняя энергия продуктов сгорания.

    Степень повышения давления

    

= 

    Молярная  внутренняя энергия свежего заряда при температуре t_c, (температура в уравнение молярной внутренней энергии подставляется в °С)

    

=

    =11918  кДж/кмоль,

    где С_{v c.з} – молярная теплоёмкость свежего заряда (воздуха) при температуре t_c, 

    Молярная  внутренняя энергия продуктов сгорания при температуре при температуре  t_c

    

=

    =13236  кДж/кмоль,

    где r_{к п.с} – объёмная доля компонента продуктов сгорания, С_{v п.с} – молярная теплоёмкость компонента продуктов сгорания при температуре t_с.  

    Молярная  внутренняя энергия продуктов сгорания при температуре при температуре  t_z

    

=

    =80093  кДж/кмоль,

    где С_{v п.с} – молярная теплоёмкость компонента продуктов сгорания при температуре t_z. 

    Объёмная  доля компонента продуктов сгорания

    

,

    где М_к – количество компонента продуктов сгорания, кмоль; например, . 

    Решая уравнение сгорания, определяем температуру  Т_z.

    Tz=2905,2 K.

    Теоретическое давление в цилиндре в конце сгорания

    

=

    =7,760 МПа.

    Действительное  давление в цилиндре в конце сгорания

    

,

    =6,984 МПа.

Давление  конца расширения

    

=

    =0,276  МПа,

    n2=1,430 .

    n₂ – показатель политропы расширения.

    Температура конца расширения

    

=

    =1065,4  K. 

    Среднее индикаторное давление

    

=

    =0,834  МПа. 
 
 

    Индикаторный  к.п.д.

    

=

    =0,2906.

    Удельный  индикаторный расход топлива

    

=

    =0,2818  кг/(кВт*ч).

    Механический к.п.д. для предварительного расчета (определения S и D) принимаем .

    Рабочий объём одного цилиндра

    

=

    =544,21  cм3.

    Диаметр цилиндра

    

=

    =90,98  мм.

    Ход поршня

    

=

    =83,70  мм.

    Эффективный к.п.д.

    

    =0,2470.

    Удельный  эффективный расход топлива

    

=

    =0,3315  кг/(кВт*ч).

    Литровая  мощность

    

=

    =33,08  кВт/л.

    Часовой расход топлива

    

=

    =23,87  кг/ч. 

     Температура газов в камере сгорания растет с  увеличением коэффициента избытка  окислителя α, имеет максимальное значение при α=1 и уменьшается с уменьшением  α. Это значит, что при α<1 будет иметь место увеличение подогрева рабочей смеси, что ведет к увеличению ее объема, а значит к тому, что меньше свежего заряда будет попадать в цилиндр и коэффициент наполнения будет уменьшаться. При α=1 температура максимальна и коэффициент наполнения, в свою очередь, имеет минимальное значение. При α>1 температура в цилиндре уменьшается, подогрев смеси также уменьшается, а коэффициент наполнения увеличивается. 

Удельный индикаторный расход топлива находится в обратно - пропорциональной  зависимости  с индикаторным к.п.д.

_{Значит расход топлива будет уменьшаться.} 

     При увеличении α топлива в рабочей  смеси становиться меньше, а тепло, идущее на совершение полезной работы используется более эффективно. После α=1 идет снижение темпов роста коэффициента наполнения. Это объясняется тем, что топлива в смеси становиться еще меньше, тепла, подведенного с топливом, тоже становиться меньше, и часть его расходуется на нагревание воздуха в смеси.