Расчет идеализированного термодинамического цикла поршневого двигателя со смешанным подводом тепловой энергии и политропными процессами сжатия и расширения рабочего тела

Этому значению соответствует значение угла 156 и 204 градусов. Так как конец изобарного подвода тепла - начало политропного расширения рабочего тела находится в интервале 180-360 градусов угла поворота коленвала, то выбираем значение 204 градус.

Рассчитаем значение давления в каждом термодинамическом процессе. В процессе политропного сжатия рабочего тела давление считается по следующей зависимости:

Разобьем работу кривошипа в этом термодинамическом процессе на 15 равных частей через 12 градусов для построения индикаторной диаграммы двигателя и посчитаем давление на каждом из участков и запишем полученные данные в таблицу:

Для графического изображения термодинамических процессов подвода тепла при постоянном давлении и объёме достаточно по 2 точки в каждом процессе

Процесс изохорного подвода тепла

Процесс изобарного подвода тепла

В процессе политропного сжатия рабочего тела давление считается по следующей зависимости:

Разобьем работу кривошипа в этом термодинамическом процессе на 11 равных частей через градусов, т.е. 14,2 градусов для построения индикаторной диаграммы двигателя и посчитаем давление на каждом из участков и запишем полученные данные в таблицу:

Процесс изохорного отвода тепла

2.11 Внешняя скоростная характеристика двигателя

В этом разделе предстоит построить графические зависимости эффективной мощности двигателя, вращающего момента, расхода топлива и удельного расхода топлива от частоты вращения коленчатого вала двигателя при его работе с наибольшей цикловой подачей топлива. Такая характеристики двигателя называется внешней скоростной.

На основании большого количества экспериментальных исследований поршневых двигателей внутреннего сгорания были получены эмпирические зависимости, описывающие внешнюю скоростную характеристику двигателя [3]. По этим данным мощность двигателя представляет собой кубическую параболу, а расход топлива примерно пропорционален частоте вращения коленвала двигателя.

Такой вид зависимости мощности двигателя от частоты вращения его коленвала объясняется рядом факторов. Наибольшее влияние на форму кривой мощности оказывают коэффициент наполнения цилиндров двигателя рабочим телом и изменение параметров сгорания топлива. Эти факторы существенно изменяются по мере уменьшения времени протекания цикла (при увеличении частоты вращения коленвала двигателя).

Мощность двигателя может быть описана зависимостью

,

в которой

- максимальная мощность двигателя, значение которой уже получено в примере расчёта;

- мощность двигателя;

- относительная частота вращения коленвала, представляющая собой отношение текущей частоты к частоте вращения коленвала при максимальной мощности;

- текущая частота вращения коленвала двигателя;

- частота вращения коленвала двигателя, заданная в исходных данных курсового проекта.

- эмпирические коэффициенты.

Для дизельных двигателей в [3] рекомендуется выбирать значение коэффициента . Коэффициенты и следует получать решением системы уравнений

(для обеспечения при );

(т.к. при мощность двигателя принимает максимальное значение).

При построении внешней скоростной характеристики двигателя, его максимальную мощность следует определять по приведенной зависимости, расход топлива принимать прямо пропорциональным частоте вращения коленвала, а удельный расход топлива рассчитывать по зависимости 5.12

Вращающий момент двигателя рассчитывается по формуле

,

где - текущая угловая скорость вращения коленвала двигателя

Результаты расчётов параметров двигателя, необходимых для построения его внешней скоростной характеристики приведены в таблице.

Максимальная мощность двигателя - т. Внешняя скоростная характеристика двигателя приведена на рис. 4 приложения.

Выводы

В курсовом проекте выполнены следующие расчёты и графические построения.

1) Выполнен термодинамический анализ идеализированного цикла поршневого двигателя внутреннего сгорания при смешанном подводе тепловой энергии и с политропными процессами сжатия и расширения рабочего тела.

В расчёте определены:

- параметры состояния рабочего тела в характерных точках цикла;

- параметры термодинамического цикла - среднее индикаторное давление рабочего тела, индикаторная мощность цикла, цикловой расход топлива и рабочего тела, коэффициент избытка воздуха и термический коэффициент полезного действия цикла;

- параметры необходимые для построения индикаторной диаграммы цикла;

- параметры внешней скоростной характеристики двигателя.

2) Построены:

- индикаторная диаграмма цикла;

- внешняя скоростная характеристика двигателя.

Литература

1. Н.И. Прокопенко. Термодинамический расчёт идеализированного цикла поршневого двигателя внутреннего сгорания. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2006

2. А.В. Богатырёв, Ю.К. Есеновский - Лашков, М.Л. Насоновский, В.А. Чернышёв. Автомобили. М.: “КолосС”, 2004

3. В.И. Песков. Теория автомобиля. Н. Новгород.: Нижегородский Государственный Технический Университет, 2006.

Размещено на Allbest.ru