Методические указания по выполнению курсовой работы

Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) нашли широкое применение в подъемно-транспортных, строительных и дорожных машинах. Термодинамический анализ тепловых двигателей позволяет оценить эффективность их работы (к.п.д., полезная мощность и т.д.). Для проведения такого анализа необходимо построить индикаторную диаграмму цикла работы теплового двигателя, с помощью которой наглядно можно представить процессы, протекающие в ДВС и оценить факторы, влияющие на эффективность его работы.

Согласно определению, среднее индикаторное давление (Па) равно отношению индикаторной работы газов за цикл к единице рабочего объема цилиндра , т.е.

=

Индикаторная мощность (кВт) двигателя называется работа, совершаемая газами в цилиндре двигателя за единицу времени, т.е.

Где: – среднее индикаторное давление, Па; - рабочий объем цилиндра, м³; – частота вращения коленчатого вала, об/с; – тактность двигателя; – число цилиндров

Рабочий объем цилиндра

Где: – диаметр цилиндра, м; – ход поршня, м

Если известны степень сжатия и объем камеры сгорания , то рабочий объем цилиндра можно определить

Степень сжатия равна отношению объему цилиндра к объему камеры сгорания

= = ( = ( ) +1

Эффективная мощность двигателя – это мощность, снимаемая с коленчатого вала для получения полезной работы. Эффективная мощность меньше индикаторной мощности на величину мощности механических потерь

Механические потери в двигатели оцениваются механическим к.п.д.

)

Эффективная мощность двигателя аналогично индикаторной мощности можно выразить через среднее эффективное давление

Среднее эффективное давление равно разности между средним индикаторным давлением и средним давлением механических потерь

=

Индикаторный к.п.д. и удельный индикаторный расход топлива являются показателем экономичности рабочего цикла двигателя

Где: – расход топлива, кг/с; – низшая теплота сгорания топлива кДж/кг

Эффективный к.п.д. и удельный эффективный расход топлива оценивает в целом экономичность работы двигателя.

Эффективный к.п.д. оценивает степень использования теплоты топлива с учетом всех видов потерь и представляет собой

Другая форма записи

Удельный эффективный расход топлива (кг/кВт

Расход воздуха (кг/с), проходящий через двигатель

=2

Где: - рабочий объем цилиндра, м³; – коэффициент наполнения цилиндра; – частота вращения коленчатого вала, об/с; – число цилиндров; - плотность воздуха кг/м³; –тактность двигателя.

Определение параметров рабочего цикла

Исходные данные

Цикл двигателя внутреннего сгорания с подводом теплоты при (рис.1). Рабочее тело – сухой воздух. Давление на входе в цилиндр , температура воздуха на входе . Степень сжатия . Расход топлива – (кг/кг раб.т). Теплотворная способность топлива - (кДж/кг). Диаметр цилиндра , мм. Ход поршня , мм. Частота вращения коленчатого вала , об/мин. Двигатель четырехтактный.

Рис.1. Цикл двигателя внутреннего сгорания с подводом теплоты при

Необходимо определить: Термический к.п.д., теоретическую мощность цикла, среднее теоретическое давление цикла

Порядок выполнения работы

Термический к.п.д.

Работа цикла

, кДж/кг

Массовый расход рабочего тела

, кг/с

Где: , м³/с – объемный расход рабочего тела; = / , м³/кг – удельное значение рабочего объема цилиндра.

Теоретическая мощность цикла

= , кВт

Среднее теоретическое давление цикла

кПа

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. В.Д.Шаров, Н.М.Хуторянский. Локомотивные энергетические установки. – 2-е изд. перераб. и доп.:уч.-метод. Пособие. –М.:Московский государственный университет путей сообщения, 2013. -136 с.

2. И.Г.Киселев, А.Б.Буянов. Нагнетатели и тепловые двигатели на железнодорожном транспорте: Учебник для студентов вузов ж.-д. транспорта. – М.: Маршрут, 2006. – 331 с.

3. Задачник по технической термодинамике и теории тепломассообмена: Учебное пособие для энергомашиностроит.спец.вузов/ В.Н.Афанасьев, С.И.Исаев, И.А.Кожинов и др. – М.: Высшая школа, 1986. – 383 с.

4. Локомотивные энергетические установки: Учебник для вузов ж.-д. транспорта/ А.И.Володин, В.З.Зюбанов, В.Д.Кузьмич и др.; Под ред. А.И.Володина. М.: ИПК «Желдориздат», 2002. – 718 с