Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
TÍNH TOÁN NHIỆT ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

TÍNH TOÁN NHIỆT ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

Tải bản đầy đủ - 0trang

Thiết kế Động cơ 1 xi-lanh sử dụng xăng E20



GVHD: Huỳnh Thanh Công



– Động cơ bốn kỳ không tăng áp: Tk  T0  302 [ K ]

3.2.5.



Áp suất cuối q trình nạp (pa)



– Đối với động cơ khơng tăng áp, áp suất cuối quá trình nạp trong xi-lanh thường nhỏ

hơn áp suất khí quyển do có tổn thất trên ống nạp và tại bầu lọc gây nên.

– Động cơ 4 kỳ khơng tăng áp thực nghiệm ta có: pa  (0,8 �0,95). p0

Chọn

3.2.6.



pa  0.0962 [ MN / m 2 ]



Chọn áp suất khí sót (pr)



– Là thơng số quan trọng đánh giá mực độ thải sạch sản phẩm khí cháy ra khỏi xi-lanh

động cơ.

– Giá trị áp suất khí sót pr phụ thuộc vào các yếu tố:

+ Diện tích thơng qua các xú-pap xả

+ Biên độ, độ cao, góc mở sớm, đóng muộn của xú-pap xả

+ Động cơ có lắp tăng áp bằng khí xả hay khơng

+ Độ cản của bình tiêu âm, bộ xúc tác khí xả…

– Đối với động cơ xăng:

Chọn

3.2.7.



pr  (1, 05 �1,12). p0



pr  0.106365 [ MN / m 2 ]



Nhiệt độ khí sót (Tr)



– Phụ thuộc thành phần hỗn hợp khí, mực độ giãn nở và sự trao đổi nhiệt trong quá trình

giãn nở và thải. Đối với động cơ xăng: Tr  (900 �1100) K

Chọn Tr  1100 K



3.2.8.



Độ tăng nhiệt độ khí nạp mới (T )



0

Chọn T  10 C



3.2.9.



Chọn hệ số nạp thêm 1



– Hệ số nạp thêm 1 biểu thị sự tương quan lượng tăng tương đối của hỗn hợp khí cơng

tác sau khi nạp thêm so với lượng khí chiếm chỗ ở thể tích Va

Trang 27



Thiết kế Động cơ 1 xi-lanh sử dụng xăng E20



GVHD: Huỳnh Thanh Công



– Đối với động cơ xăng 1  1, 02 �1, 07 . Do cơ cấu phân phối khí bình thường, chọn

1  1, 07

3.2.10.



Chọn hệ số quét buồng cháy 2



– Đối với động cơ không tăng áp do không có quét buồng cháy nên chọn 2  1

3.2.11.



Chọn hệ số hiệu đính tỷ nhiệt t



– Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt t phụ thuộc vào thành phần khí hỗn hợp  và nhiệt đơi khí sót



Tr

– Đối với động cơ xăng   0,85 �0,92 . Ta chọn t  1,15

3.2.12.



Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm Z (  z )



– Là thông số biểu thị mức độ lợi dụng nhiệt của quá trình cháy, hay tỷ lệ lượng nhiên

liệu tại điểm Z.

– Căn cứ theo bảng 1.7[1], ta chọn  z  0, 75

3.2.13.



Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b ( b )



– Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b ( b ) phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Khi tốc độ động cơ

càng cao, cháy rớt càng tăng, dẫn đến b nhỏ. Ta chọn b  0,85

3.2.14.



Chọn hệ số dư lượng khơng khí α



– Khi đốt cháy hoàn toàn 1 kg nhiên liệu cần M 0 (kmol) khơng khí. Tuy nhiên, lượng

khơng khí vào xi-lanh M1 có thể nhỏ hơn hoặc lớn M0. Điều này được đánh giá bằng hệ





số dư lượng khơng khí



M1

.

M0



M1: lượng khơng khí thực tế nạp vào xi-lanh (kmol)

M0: lượng khơng khí lý thuyết cần thiết đốt cháy hồn tồn 1kg nhiên liệu

Trang 28



Thiết kế Động cơ 1 xi-lanh sử dụng xăng E20



GVHD: Huỳnh Thanh Công



Chọn   0,8

3.2.15.



Chọn hệ số điền đầy đồ thị công



 d 



– Hệ số điền đầy đồ thị công đánh giá phần hao hụt về diện tích của đồ thị cơng thực tế so

với đồ thị cơng tính tốn.

Chọn



d  0,97



3.2.16.



Tỷ số tăng áp



– Là tỷ số giữa áp suất hỗn hợp khí trong xi-lanh ở cuối quá trình cháy và quá trình nén







pz

pc



Trong đó: pz - áp suất cuối q trình cháy

Pc - áp suất cuối quá trình nén

– Đối với động cơ xăng chọn:   3



3.3.



Tính tốn nhiệt



3.3.1.



Q trình nạp



– Hệ số nạp (v)

1





m





Tk

Pa �

1

Pr �

v 



� �  .1  t 2 � �  0,96

  1 Tk  T Pk �

�Pa � �







Trong đó: m là chỉ số đa biến trung bình của khơng khí, chọn m = 1,5

– Hệ số khí sót (r)



r 



2 (Tk  T ) Pr

1

� �

 0, 04

1

Tr

Pa

m

�P �

1  t 2 . � r �

�Pa �



– Nhiệt độ cuối quá trình nạp ( Ta)

Trang 29



Thiết kế Động cơ 1 xi-lanh sử dụng xăng E20



GVHD: Huỳnh Thanh Công



m 1



�P �m

Tk  T  t r Tr � r �

�Pa �  346,94 K

Ta 

1  r

3.3.2.



Q trình nén



– Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của khí nạp mới



mcv  19,81 



0, 0042 �

Ta

 20, 44  kJ / kmolK 

2



– Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản phẩm cháy



1

105 �

Ta

 360,34  252, 4  �

2

 21,65  kJ / kmolK 



mc ''v   18  3,5  



– Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp khí trong q trình nén:



mc 'v 



mcv   r .mc ''v

 20, 49

1  r







kJ / kmolK 



– Xác định chỉ số nén đa biến trung bình n1



n1  1 



8,314

b

av'  .Ta  n1 1  1

2











n  1,38

Khi biết  và Ta ta tra được giá trị : 1

– Áp suất quá trình nén pc



pc  pa �

 n1  1,84 �

MN / m 2 �





– Nhiệt độ cuối quá trình nén Tc



Tc  Ta �

 nl 1  779 [K ]

3.3.3.



Q trình cháy



– Lượng khơng khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy 1kg nhiên liệu M0

 Lượng khơng khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy 1kg xăng:

M0 = 0,516 (kmol kk)

– Lượng khí nạp mới thực tế nạp vào xi-lanh M1

Trang 30



Thiết kế Động cơ 1 xi-lanh sử dụng xăng E20



GVHD: Huỳnh Thanh Công



 Đối với động cơ (khí nạp mới là hòa khí)



M1   M 0 



1

 0, 41 [kmol kk / kg nl ]

n.l



n.l - trọng lượng phân tử của xăng ; n.l  114 kg

– Lượng sản vật cháy M2

M2 



C H

  0, 79 M 0  0, 47

12 2

[kmol SVC/kg nl]



– Hệ số biến đổi phân tử khí lý thuyết 0



0 



M2

 1,14

M1



– Hệ số biến đổi phân tử khí thực tế 







 1

M 2  M r 0   r



 1 0

 1,14

M1  M r

1  r

1  r



– Hệ số biến đổi phân tử khí tại điểm z (z)



z  1



0  1

1, 0957  1 0, 75



xz  1 



 1,12

1  r

1  0, 0571 0,85



– Với xz là phần nhiên liệu đã cháy tại điểm z



xz 



 z 0,75



b 0,85



– Tổn thất nhiệt lượng do cháy khơng hồn tồn QH

Đối với động cơ xăng vì <1



Q  120.103 (1   ) M  12384 [kJ / kg nl ]



H

o

=>

– Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của mơi chất tại điểm z



�  �

 0 �xz  r �mcv'   1  xz  mcv

0 �

mcvz''  �

 20, 48

� r �

 0 �xz  �  1  xz 

� 0 �

– Nhiệt độ cuối quá trình cháy Tz (QH = 43960 kJ/kg)

Trang 31



Thiết kế Động cơ 1 xi-lanh sử dụng xăng E20



GVHD: Huỳnh Thanh Công



 z  QH  QH 

 mc 'vc �

Tc   z �

mc ''vz �

Tz

M1  1   r 



Tz 



 z  QH  QH 

 mc 'vc �

Tc

M1  1   r 

z �

mc ''vz



Suy ra



 3108  K 



– Áp suất cuối quá trình cháy pz

Pz   �

Pc  5,51



3.3.4.



[MPa]



Quá trình giãn nở



– Tỷ số giản nở đầu

 Động cơ xăng:   1

– Tỷ số giản nở sau

 Động cơ xăng:     8,5

– Xác định chỉ số giãn nở đa biến trung bình n2

8.314

n2 1 

(ξ b  ξ z )Q H

b

 a'vz  z (Tz  Tb )

M1 (1γ ) r ( z T ) b

2

Khi biết  và Tz ta xác định được : n2 = 1,242

– Nhiệt độ cuối quá trình giãn nở Tb



Tb 



Tz



 n 2 1



 1852  K 



– Áp suất cuối quá trình giãn nở pb

pb 



Pz

 0,39

 n2

MN/m2



– Kiểm nghiệm nhiệt độ khí sót Tr

Tr 



Tb

 1204,87

pb

3

pr



Tr



100 %  8,703 %

T

r

 Sai số:

< 10%

Từ kết quả trên cho thấy nhiệt độ khí sót chọn lúc ban đầu là chấp nhận được.

Trang 32



Thiết kế Động cơ 1 xi-lanh sử dụng xăng E20

3.3.5.



GVHD: Huỳnh Thanh Cơng



Tính tốn các thơng số đặc trưng của chu trình



– Áp suất chỉ thị trung bình tính tốn p’i

pi'  pa





 n1 �  � 1 � 1 � 1 �

1  n2 1 �

1  n1 1 �









  1 �n2  1 � 

� n1  1 �  �





 1, 031 [MN/m 2 ]



– Áp suất chỉ thị trung bình thực tế pi



pi   d �pi '  1 [MN/m 2 ]

– Áp suất tổn thất cơ giới Pm



Pm  a  bV p  ( Pr  Pa )  0,18 [MN/m 2 ]



– Hiệu suất cơ giới:



M  1 



Pm

 82, 44 %

Pi



– Áp suất có ích trung bình pe

pe  pi  pm  0,82 MPa



– Hiệu suất chỉ thị I

Là tỷ số giữa phần nhiệt lượng chuyển thành công mà ta thu được và nhiệt lượng

mà nhiên liệu tỏa ra khi đốt cháy 1kg nhiên liệu dạng lỏng hay 1m3 nhiên liệu dạng khí.

M .P .T

i  8,314 � 1 i k  0, 24

QH .Pk .v

– Hiệu suất có ích e

M .P .T

e  8,314 � 1 e k  0, 2

QH .Pk .v



– Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị gi

3600

gi 

 0,34  g / kW .h 

QH .i

– Suất tiêu hao nhiên liệu có ích ge

3600

ge 

 0, 41  g / kW .h 

QH .e

3.3.6.

Tính thơng số kết cấu của động cơ

– Tính thể tích cơng tác Vh

 Thể tích cơng tác Vh của 1 xi-lanh động cơ:

Trang 33



Thiết kế Động cơ 1 xi-lanh sử dụng xăng E20

Vh 



GVHD: Huỳnh Thanh Công



30. .N e

 210, 22 cm3

pe .ne .i

D



– Đường kính Pit-tơng:

– Hành trình Pit-tơng:



S



3



4.Vh

 7, 03 cm

�S �

 .� �

�D �

chọn D = 70 mm



S

.D  5, 42 cm

D

chọn S = 54 mm



Trang 34



Thiết kế Động cơ 1 xi-lanh sử dụng xăng E20



GVHD: Huỳnh Thanh Công



Bảng 2.1 - Kết quả tính tốn nhiệt động cơ

STT



Thơng số



Đơn vị



Giá trị



STT



Thơng số



Đơn vị



Giá trị



1



N



vòng/phút



3600



19



Vh



cm3



210,22



2



Nemax



kW



5,2



20



Ta



K



347



3







8,5



21



Tc



K



779



4



S



mm



54



22



Tz



K



3108



5



D



mm



70



23



Tb



K



1852



6



To



K



302



24



po



MN/m2



0,1013



7



T



K



10



25



pa



MN/m2



0,096



8



1



1,07



26



pr



MN/m2



0,11



9



t



1,15



27



pc



MN/m2



1,84



10



d



0,97



28



pz



MN/m2



5,51



11



r



0,04



29



pb



MN/m2



0,39



12



v



0,96



30



pi



MN/m2



1



13



z



0,75



31



pm



MN/m2



0,18



14



b



0,85



32



pe



MN/m2



0,82



15



n1



1,38



33



m



%



82,44



16



n2



1,24



34



e



%



19,91



17



Tr



K



1100



35



gi



kg/kW.h



0,34



18



Vc



cm3



28,03



36



ge



kg/kW.h



0,44



3.3.7.



Vẽ đồ thị cơng chỉ thị

Trang 35



Thiết kế Động cơ 1 xi-lanh sử dụng xăng E20



GVHD: Huỳnh Thanh Công



– Đồ thị công chỉ thị biểu diễn quan hệ hàm số giữa áp suất của môi chất công tác trong

xi-lanh với thể tích của nó khi tiến hành các quá trình nạp, nén, cháy – giãn nở và thải

trong một chu trình cơng tác của động cơ

Pkt = f(Vxl)

– Đồ thị công cho thấy một cách trực quan nhất diện tích thể hiện cơng chỉ thị của chu

trình (Li). Áp suất chỉ thị trung bình là các thơng số đánh giá tính hiệu quả của động cơ.

– Từ đồ thị công ta triển khai thành đồ thị lực khí thể tác dụng lên đỉnh Pit-tơng theo góc

quay trục khuỷu trên tọa độ vng góc (trục tung là lực khí thể, trục hồnh là góc quay

trục khuỷu từ 0 đến 720 độ đối với động cơ 4 kỳ, từ 0 đến 360 độ đối với động cơ 2 kỳ).

– Cách xây dựng giản đồ công chỉ thị của động cơ tính tốn tiến hành theo các bước dưới

đây

3.3.8.



Xác định các điểm đặc biệt của đồ thị công



– Điểm a: Điểm cuối hành trình hút, có áp suất pa và thể tích Va = Vh + Vc

Với

 Vc = (cm3)

 Va = 238,25 (cm3)

– Điểm c (Vc, pc): Điểm cuối hành trình nén

– Điểm z (Vz, pz): Điểm cuối hành trình cháy

cm3

– Điểm b (Vb, pb): Điểm cuối hành trình giãn nở với Vb = 238,2542 cm3

– Điểm r (Vc, pr): Điểm cuối hành trình thải



Trang 36



Thiết kế Động cơ 1 xi-lanh sử dụng xăng E20



GVHD: Huỳnh Thanh Công



a) Dựng đường cong nén

– Trong hành trình nén khí trong xi-lanh bị nén với chỉ số đa biến trung bình n 1, từ

phương trình

Trong đó:

pa, Va: áp suất và thể tích khí tại điểm a

pxn, Vxn: áp suất và thể tích khí tại một điểm bất kỳ trên đường cong nén.

Ta tính được:

– Bằng cách cho các giá trị V xn đi từ Vc đến Va ta lần lượt xác định được các giá trị p xn,

kết quả tính tốn được ghi trong bảng 2.3

b) Dựng đường cong giãn nở

– Trong q trình giãn nở khí cháy được giãn nở theo chỉ số giãn nở đa biến n 2. Tương tự

như trên ta có:

Suy ra:

pxdn, Vxdn: áp suất và thể tích khí tại một điểm bất kỳ trên đường cong giãn nở,

bằng cách cho các giá trị Vxdn chạy từ Vz đến Vp ta lần lượt xác định được các giá

trị pxdn, kết quả tính tốn được ghi vào bảng 2.3

Bảng 2.2 - Các giá trị đặc biệt trên đồ thị

Xác định các điểm đặc biệt



V (cm3)



p (MN/m2)



của đồ thị công

điểm a (Va,pa) (cuối nạp)

238,25

0,096

điểm c ( Vc,pc) (cuối nén tính tốn)

28,03

1,84

điểm z (Vz,pz) (cuối cháy tính tốn)

28,03

5,51

điểm b (Vb,pp) (cuối giãn nở)

238,25

0,39

điểm r (Vc,pr) (cuối thải)

28,03

0,11

Bảng 2.3 - Các trị số áp suất của môi chất công tác của quá trình nén

và giãn nở tính tốn của động cơ



Trang 37



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

TÍNH TOÁN NHIỆT ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×