Главная       Продать работу       Заказать работу       Блог       Контакты       Оплата       О нас       Как мы работаем       Регистрация       Вход в кабинет
Тех. дипломные работы
   автомобили
   спец. техника
   станки
   тех. маш.
   строительство
   электроснабжение
   пищевая промышленность
   водоснабжение
   газоснабжение
   автоматизация
   теплоснабжение
   холодильники
   машиностроение
   др. тех. специальности

Тех. курсовые работы
   автомобили
   спец. техника
   станки
   тех. маш.
   строительство
   детали машин
   электроснабжение
   газоснабжение
   водоснабжение
   пищевая промышленность
   автоматизация
   теплоснабжение
   ТММ
   ВСТИ
   гидравлика и пневматика
   машиностроение
   др. тех. специальности

Тех. дополнения
   Отчеты
   Расчетно-графические работы
   Лекции
   Задачи
   Лабораторные работы
   Литература
   Контрольные работы
   Чертежи и 3D моделирование
   Тех. soft
   Рефераты
   Общий раздел
   Технологический раздел
   Конструкторский раздел
   Эксплуатационный раздел
   БЖД раздел
   Экономический раздел
   Экологический раздел
   Автоматизация раздел
   Расчетные работы

Гум. дипломные работы
   педагогика и психология
   астрономия и космонавтика
   банковское, биржевое дело
   БЖД и экология
   биология и естествознание
   бухгалтерский счет и аудит
   военное дело
   география
   геология
   государство и право
   журналистика и СМИ
   иностранные языки
   история
   коммуникации
   краеведение
   кулинария
   культура и искусство
   литература
   экономика и торговля
   математика
   медицина
   международное отношение
   менеджмент
   политология
   музыка
   религия
   социология
   спорт и туризм
   таможенная система
   физика
   химия
   философия
   финансы
   этика и эстетика
   правознавство

Гум. курсовые работы
   педагогика и психология
   астрономия и космонавтика
   банковское, биржевое дело
   БЖД и экология
   биология и естествознание
   бухгалтерский счет и аудит
   военное дело
   география
   геология
   государство и право
   журналистика и СМИ
   иностранные языки
   история
   коммуникации
   краеведение
   кулинария
   культура и искусство
   литература
   экономика и торговля
   математика
   медицина
   международное отношение
   менеджмент
   политология
   музыка
   религия
   социология
   спорт и туризм
   таможенная система
   физика
   химия
   философия
   финансы
   этика и эстетика
   правознавство

Гум. дополнения
   Отчеты
   Расчетные работы
   Лекции
   Задачи
   Лабораторные работы
   Литература
   Контрольные работы
   Сочинения
   Гум. soft
   Рефераты

Рефераты
   Авиация и космонавтика
   Административное право
   Арбитражный процесс
   Архитектура
   Астрология
   Астрономия
   Банковское дело
   Безопасность жизнедеятельнос
   Биографии
   Биология
   Биология и химия
   Биржевое дело
   Ботаника и сельское хоз-во
   Бухгалтерский учет и аудит
   Валютные отношения
   Ветеринария
   Военная кафедра
   ГДЗ
   География
   Геодезия
   Геология
   Геополитика
   Государство и право
   Гражданское право и процесс
   Делопроизводство
   Деньги и кредит
   ЕГЭ
   Естествознание
   Журналистика
   ЗНО
   Зоология
   Издательское дело и полиграф
   Инвестиции
   Иностранный язык
   Информатика
   Информатика, программировани
   Исторические личности
   История
   История техники
   Кибернетика
   Коммуникации и связь
   Компьютерные науки
   Косметология
   Краеведение и этнография
   Краткое содержание произведе
   Криминалистика
   Криминология
   Криптология
   Кулинария
   Культура и искусство
   Культурология
   Литература : зарубежная
   Литература и русский язык
   Логика
   Логистика
   Маркетинг
   Математика
   Медицина, здоровье
   Медицинские науки
   Международное публичное прав
   Международное частное право
   Международные отношения
   Менеджмент
   Металлургия
   Москвоведение
   Музыка
   Муниципальное право
   Налоги, налогообложение
   Наука и техника
   Начертательная геометрия
   Оккультизм и уфология
   Остальные рефераты
   Педагогика
   Политология
   Право
   Право, юриспруденция
   Предпринимательство
   Прикладные науки
   Промышленность, производство
   Психология
   психология, педагогика
   Радиоэлектроника
   Реклама
   Религия и мифология
   Риторика
   Сексология
   Социология
   Статистика
   Страхование
   Строительные науки
   Строительство
   Схемотехника
   Таможенная система
   Теория государства и права
   Теория организации
   Теплотехника
   Технология
   Товароведение
   Транспорт
   Трудовое право
   Туризм
   Уголовное право и процесс
   Управление
   Управленческие науки
   Физика
   Физкультура и спорт
   Философия
   Финансовые науки
   Финансы
   Фотография
   Химия
   Хозяйственное право
   Цифровые устройства
   Экологическое право
   Экология
   Экономика
   Экономико-математическое мод
   Экономическая география
   Экономическая теория
   Этика
   Юриспруденция
   Языковедение
   Языкознание, филология

Главная > Тех. дополнения > Технологический раздел
Название:
Тепловой расчет двигателя УМЗ – 4213 с распределенным впрыском топлива БЕЗ НАДДУВА И С НАДДУВОМ

Тип: Дипломные работы
Категория: Тех. дополнения
Подкатегория: Технологический раздел

Цена:
1 грн



Подробное описание:

2 Тепловой расчет двигателя УМЗ – 4213 с распределенным впрыском топлива БЕЗ НАДДУВА И С НАДДУВОМ.

2.1 Исходные данные

Эффективная мощность двигателя  УМЗ – 4213 с распределенным впрыском топлива Ne = 76 кВт; при частоте вращения nном = 4000 мин-1. Двигатель четырехцилиндровый, i = 4 с рядным расположением. Система охлаждения жидкостная закрытого типа. Степень сжатия e = 8,2.

При проведении теплового расчета для нескольких скоростных режимов обычно выбирают 3 – 4 основных режима [  ]. Для бензиновых двигателей такими режимами являются:

nmах = (1,05-1,2) nном ;

С учетом приведенных рекомендаций и задания (nном = 2800 мин-1) тепловые расчеты последовательно проводятся:

при n = 2000, 2800 , 3500 и 4000 мин-1;

 

 

  1. 2 Топливо

В соответствии с заданными степенями сжатия  e = 8,2 можно использовать бензин АИ-95.

Средний элементарный состав и молекулярная масса бензина [         ]:

С = 0,855; Н = 0,145 и mТ = 115 кг/моль

Низшая удельная теплота сгорания топлива Нu = 43930 кДж/кг;

 

 

  1. 3 Параметры рабочего тела.

Теоретическое необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива.

                                                 L0 = ,                                                 (2.1)

где: L0 – количество воздуха, кмоль/кг;

                                    L0 =.

Расчет ведем для условий сгорания 1кг топлива:

                                    ,                                                 (2.2)

где: l0 – количество воздуха, кг;

                                    .

Коэффициент избытка воздуха устанавливается на основании следующих соображений. Двигатель с впрыском топлива и электронным управлением может обеспечить более экономичный состав смеси с меньшей токсичностью продуктов сгорания. Это позволяет принять α > 1,0 на основных режимах, на режиме минимальной частоты вращения α = 0,96 и на режиме максимальной скорости движения α = 0,98. (рисунок 2.1)[      ]

Рисунок 2.1 Исходные параметры для теплового расчета  двигателя с распределенным впрыском топлива

Далее непосредственный числовой расчет будет проводиться только для режимов максимального крутящего момента, а для остальных режимов окончательные значения рассчитываемых параметров приводятся в приложении.

Количество горючей смеси (свежего заряда)

                                    ,                                                 (2.3)

где: mT - молекулярная масса паров топлива;

для двигателя без наддува

                                   

для двигателя с наддувом 

                                   

Определяем состав отработавших газов для двигателя без наддува.

Количество СО (окиси углерода):

                                    ,                                                 (2.4)

                                                 .

Количество СО2 (двуокиси углерода):

                                    ,                                                 (2.5)

где: К = 0,5 – коэффициент, определяющий степень очистки газов.

                       .

Количество Н2О (водяных паров):

                                         ,                                         (2.6)

                .

Количество О2 (кислорода):

                          ,                                        (2.7)

                                                  .

Количество водорода Н2:

                                               ,                                               (2.8)

                            .

Количество азота N2:

                                             ,                                             (2.9)

                                             .

Общее количество продуктов сгорания при a = 0,99:

                          ,                          (2.10)

0,0679+ 0,0023+ 0,0715+ 0,0012+ 0,4046 = 0,5475 кмоль/кг.

Определяем состав отработавших газов для двигателя с наддувом:

Количество СО (окиси углерода):

                            .

Количество СО2 (двуокиси углерода):

                         

Количество Н2О (водяных паров):

                    .

Количество О2 (кислорода):

                                              

Количество водорода Н2:

                                        

Количество азота N2:

Общее количество продуктов сгорания при a = 1,15:

0,0712+ 0,0725+ 0,4086 = 0,5523 кмоль/кг

 

  1. 4 Параметры окружающей среды и остаточные газы

 

Давление и температура окружающей среды при работе двигателей без наддува Рк = Р0 =0,1 МПа и Тк = Т0 =2930 К, с наддувом Рк = 0,105 МПа и Тк = Т0 =2930 К [18].

Температура остаточных газов. При постоянных значениях степени сжатия  температура остаточных газов практически линейно возрастает с увеличением скоростного режима при α = const, но уменьшается при обогащении смеси. Учитывая уже определенные значения n и α, можно принять значения Тr для расчетных скоростных режимов двигателя по рис. 2.1. В режиме максимального крутящего момента Тr = 980 K для двигателя без наддува, для двигателя с наддувом принимаем Тr = 990 К .

Давление остаточных газов Рr, за счет расширения фаз газораспределения и снижения сопротивлений при конструктивном оформлении выпускных трактов рассчитываемых двигателей можно принять при номинальном скоростном режиме для двигателя с впрыском Рr = 0,110 МПа.

Тогда величины давлений на остальных режимах работы двигателей можно подсчитать по формулам:

                            ,                            (2.11)

при

                                         .                               (2.12)

При nном = 2800 мин-1:

двигатель без наддува

                            ,

                            МПа

двигатель с наддувом

                            ,

                            МПа.

 

  1. 5 Процесс впуска

 

Температура подогрева свежего заряда.

С целью получения хорошего наполнения двигателей на номинальных скоростных режимах  принимаем DТ = 6° для двигателя без наддува и DТ = 4° для двигателя с наддувом, т.к. ресивер выполнен из менее теплопроводного материала и имеет большую поверхность теплоотдачи. Тогда на остальных режимах DТ  рассчитываются по формуле:

                            ,

где .

Плотность заряда на впуске

                            ,                                         (2.13)

где Rв = 287 - удельная газовая постоянная для воздуха;

для двигателя без наддува

для двигателя с наддувом

Определяем потери давления на впуске

В соответствии со скоростными режимами (n = 2800 мин-1) и при учете качественной обработки внутренних поверхностей впускных систем можно принять [24]: для двигателя с впрыском топлива, не имеющего карбюратора, что снижает сопротивление =2,5  и  =2,4 для двигателя с наддувом, = 95 м/с;

Тогда  на всех скоростных режимах двигателей рассчитывается по формуле:

                                                                                  (2.14)

где b - коэффициент затухания скорости движения заряда в рассматриваемом сечении цилиндра;

xвп – коэффициент сопротивления впускной системы, отнесенной к наиболее узкому её сечению;

wвп – средняя скорость движения заряда в наименьшем сечении впускной системы, м/с;

                                                                     (2.15)

Определяем потери давления на впуске при n =2800 мин-1

                                        

для  двигателя без наддува

                           

для  двигателя с наддувом

                           

Давление в конце впуска

                            ,                                         (2.16)

для двигателя без наддува:

                            = 0,1 - 0,0135 = 0,0865 МПа

для  двигателя с наддувом:

                            = 0,105 - 0,0129 = 0,0921 МПа.

Определяем коэффициент остаточных газов. При определении  для двигателя без наддува принимается коэффициент очистки =1, а коэффициент дозарядки на режиме 2800 мин-1  = 1,02, при nmin  = 0,94. На остальных режимах значения  можно получить, приняв линейную зависимость  от скоростного режима (рис. 2.1). [24]

Тогда при n = 2800 мин-1

                                                                     (2.17)

                           

Для двигателя с наддувом при n = 2800 можно принять =1,035, при nmin =1. Тогда при n=2800 мин-1

                                        

Температура в конце впуска

                            ,                                         (2.18)

для двигателя без наддува:

                            ,

для двигателя с наддувом:

                            ,

Коэффициент наполнения

                                                                     (2.19)

для двигателя без наддува                                                              

           

для двигателя с наддувом

          

 

  1. 6 Процесс сжатия

Средний показатель адиабаты сжатия К1 (при e = 8,2, а также рассчитанных значениях Та) определяется по номограмме, а средний показатель политропы сжатия n1 принимается несколько меньше К1. При выборе n1 учитывается, что с уменьшением частоты вращения теплоотдача от газов в стенки цилиндра увеличивается, а n1 уменьшается по сравнению с К1 более значительно:

для двигателя без наддува при n = 2800 мин-1 , Та = 333,9К и e = 8,2 показатель адиабаты сжатия К1 = 1,380; для двигателя с наддувом при n = 2800 мин-1 , Та = 330,1К и e = 8,2 показатель адиабаты сжатия К1 = 1,3812. [    ]

Давление в конце сжатия

                            pc = pa·en                                         (2.20)

для двигателя без наддува при n = 2800 мин-1:

                            pc = 0,0865 · 8,21,380 =1,578 МПа

для двигателя с наддувом при n = 2800 мин-1:

                            pc = 0,0921 · 8,2 1,3809 =1,683 МПа.

Температура в конце сжатия

                            Tc = Ta ·en-1                                          (2.21)

для двигателя без наддува  Tc = 333,9 · 8,21,378-1 = 739,6 K

для двигателя с наддувом  Tc = 330,1 · 8,21,3819-1 = 737,3 K

Средняя мольная теплоемкость для свежего заряда в конце сжатия (без учета влияния остаточных газов):

а) свежей смеси

                                                                     (2.22)

для двигателя без наддува

        .

для двигателя с наддувом

        .

б) остаточных газов (методом интерполяции)

для двигателя без наддува:

            

где: 23,872 и 23,931– значение теплоемкости продуктов сгорания соответственно при 4660 С соответственно при a = 0,99 и a = 1,0.

для двигателя с наддувом

            

где: 23,868 и 23,929 – значение теплоемкости продуктов сгорания соответственно при 4470С соответственно при a = 0,99 и a = 1,0.

в) рабочей смеси

                                                      (2.23)

для двигателя без наддува

      ,

для двигателя с наддувом

                    .

 

  1. 7 Процесс сгорания

 

Коэффициент молекулярного изменения горючей смеси

                                                                     (2.24)

для двигателя без наддува

для двигателя с наддувом

Коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси

                                                                     (2.25)

для двигателя без наддува

для двигателя с наддувом

Количество теплоты, потерянное вследствие неполноты сгорания топлива

                                                                     (2.26)

для двигателя без наддува 

для двигателя с наддувом 

Теплота сгорания рабочей смеси

                                  ,                                  (2.27)

для карбюраторного двигателя:

;

для двигателя с впрыском топлива:

.

Средняя мольная теплоемкость продуктов сгорания определяется по эмпирическим формулам для интервала температур от 1501 до 28000С:

                                                                                                                     (2.28)

для двигателя без наддува

для двигателя с наддувом 

Коэффициент использования тепла xz зависит от совершенства организации процессов смесеобразования и сгорания топлива. Он повышается за счет снижения потерь теплоты газов в стенки цилиндра и неплотности между поршнем и цилиндром. При увеличении скоростного режима xz снижается.

При проведении расчетов двигателя xz выбирается по опытным данным в зависимости от конструктивных особенностей двигателя. На рисунке 2.1 приведена достаточно реальная зависимость xz от скоростного режима, для двигателя без наддува примем xz = 0,965 при n = 2800 мин-1, а для двигателя с наддувом xz = 0,970.

Температура в конце видимого процесса сгорания.

,                                   (2.29)

для двигателя без наддува:

            0,965∙78773,29+21,935∙466,6=1,103[]∙tz

или

                            0,008496tz2 + 26,616tz - 86251= 0,

 

откуда   tz = ,

или

                            Tz = tz +273 = 2235,3+273 = 2508,3K;

 

для двигателя с наддувом

            0,975∙79646,1+21,924∙464,3=1,05[24,784+0,002092∙tz]∙tz ,

или

                    0,002197∙tz 2 + 26,02∙tz – 87834,3= 0,

откуда   tz = ,

или

                    Tz = tz +273 = 2741,24+273 = 2814,24K.

 

Максимальное давление сгорания (теоретическое)

                            ,                                         (2.30)

для двигателя без наддува:

                             ;

для двигателя с наддувом:

                            ;

Максимальное давление сгорания (действительное)

                                                                     (2.31)

для двигателя без наддува:

                            ;

для двигателя с наддувом:

                            .

Степень повышения давления определяем из выражения

                                                                     (2.32)

двигателя без наддува:

 ;

для двигателя с наддувом:

 .

 

  1. 8 Процессы расширения и выпуска

 

Средний показатель адиабаты расширения К2 определяется по номограмме при заданном  для соответствующих значений  и Tz , а средний показатель политропы расширения n2  оценивается по величине среднего показателя адиабаты:

для двигателя без наддува при = 8,2,  = 0,99 и Tz = 2508,3 K определено К2 = 1,2592 и принято n2 = 1,259;

для двигателя с наддувом при = 8,2,  = 1,0 и Tz = 2814,24 К, К2 = 1,2483, что позволяет принять n2 = 1,248.

Давление в конце расширения

                            .                                         (2.33)

для двигателя без наддува:

                            Pb = ;

для двигателя с наддувом:

                             Pb = ;

Температура в конце расширения

                                                                                  (2.34)

для двигателя без наддува:

                            Tb = ;

для двигателя с наддувом:

                             Tb = .

Проверим правильность ранее принятой температуры остаточных газов:

                                                                                     (2.35)

для двигателя без наддува:

                             

для двигателя с наддувом:

                             

Находим ошибку D

                                                                     (2.36)

для двигателя без наддува:

                             

для двигателя с наддувом:

                             ,

ошибки не превышают 5%, что допустимо.

На всех скоростных режимах температура остаточных газов принята в начале расчета достаточно удачно, т.к. ошибка не превышает 4%. Только на режимах минимальной частоты вращения ошибка достигает 1,7% и 4,4%.

 

  1. 9 Индикаторные параметры рабочего цикла двигателя

 

Теоретическое среднее индикаторное давление.

                                                                                                                     (2.37)

для двигателя без наддува:

;

для двигателя с наддувом:

.

Действительное среднее индикаторное давление

                                                                     (2.38)

где j - коэффициент полноты диаграммы,

для двигателя без наддува:

                             ;

для двигателя с наддувом:

                             .

Индикаторный КПД

 

                                                                     (2.39)

для двигателя без наддува:

  ;

для двигателя с наддувом:

                              .

Индикаторный удельный расход топлива

                                                                     (2.40)

для двигателя без наддува:

  ;

для двигателя с наддувом:

 .

 

  1. 10 Эффективные показатели двигателя

 

Среднее давление механических потерь для бензиновых двигателей с числом цилиндров до шести и отношением S/D ≤ 1.

                                                                     (2.41)

Приняв ход поршня S = 92 мм, получим значение средней скорости поршня

                            ,                                         (2.42)

                           

Среднее давление механических потерь определим по формуле для высокофорсированных двигателей с электронным впрыском:

                            ,                                         (2.43)

                    .

Среднее эффективное давление

                                                                     (2.44)

для двигателя без наддува:

;

для двигателя с наддувом:

.

Механический КПД

                                                                     (2.45)

для двигателя без наддува:

                             ;

для двигателя с наддувом:

                             .

Эффективный КПД

                                                                     (2.46)

для двигателя без наддува:

                             ;

для двигателя с наддувом:

                             .

Эффективный удельный расход топлива

                                                                     (2.47)

для двигателя без наддува:

                             ;

для двигателя с наддувом:

                             .

 

Эффективная мощность двигателя при n = 2800 мин-1 определяется по формуле:

                            ,

тогда для двигателя без наддува:

                            ,

для двигателя с наддувом:

                            .

Часовой расход топлива определяем из выражения

                                                                     (2.48)

для двигателя без наддува:

                              ;

для двигателя с наддувом:

                              .

Эффективный крутящий момент определим из следующего выражения

                                                                     (2.49)

для двигателя без наддува:

                              ;

для двигателя с наддувом:

                              .

Дальнейшие расчёты двигателя производятся аналогично. Результаты расчётов приведены в приложении А таблица 1 и 2.

Анализ результатов теплового расчета показал:

  1. Серийный двигатель имеет относительно низкие мощностные и экономические показатели, что связано, на мой взгляд, с несовершенством процессов смесеобразования и сгорания топлива, системы впуска, фаз газораспределения, а так же недостаточно тонким распылом топлива.

При работе двигателя при максимальном моменте эффективные показатели работы двигателя значительно ниже, чем при  номинальном режиме из-за низкого значения коэффициента наполнения. Запас крутящего момента невелик, что связано очевидно с тем, что система воздухоснабжения настроена на режим работы двигателя, близкий к номинальному

  1. Применение впускного коллектора переменой длины позволяет повысить равномерность наполнения цилиндров и улучшить следующие показатели:

а) повысить эффективную мощность на режиме максимального крутящего момента на  9%;

б) снизить удельный эффективный расход топлива на 12%;

в) увеличить крутящий момент на 14%;

г) обеспечить устойчивую и экономичную работу на обедненных смесях (=1-1,05).

Однако работа двигателя сопровождается значительным возрастанием содержания в отработавших газах окислов азота NOX, которые по степени вредности занимают вторую позицию (после СО). Причем современный газонейтрализатор не обеспечивают снижение содержания окислов азота до необходимого уровня, или их установка сопровождается значительным повышением расхода воздуха.

 




Комментарий:

Раздел дипломной работы полный, все есть (чертежи, записка)


Рекомендовать другу
50/50         Партнёрка
Отзывы