Общее количество продуктов сгорания

Общее количество продуктов сгорания - student2.ru , кмоль/кг.

Химический коэффициент молекулярного изменения

Общее количество продуктов сгорания - student2.ru .

3.1.2. Параметры окружающей среды и остаточных газов.

Принимаем атмосферные условия: давление окружающей среды p0=0,1 МПа, температура окружающей среды T0=293 К.

Давление остаточных газов:

pr=1,15p0.

Предварительно следует принять температуру остаточных газов из интервала Tr=900...1200 К.

3.1.3. Давление pa и температура Ta в конце процесса впуска.

Плотность заряда на впуске

p0= p0×106/(RвT0), кг/м3.

Потери давления на впуске Dpа подсчитывают по формуле (2.7), приняв вместо pk значение p0. Тогда давление в конце впуска определится по формуле (2.6).

Коэффициент остаточных газов gr определяется по формуле (2.8), приняв вместо Tk значение T0. Коэффициент наполнения hv подсчитывается по формуле (2.10).

Температура Ta в конце впуска определяется по формуле (2.9).

3.1.4. Давление pc и температура Tc в конце сжатия.

Расчет рс и Tс производится по формулам (2.11) и (2.12). Показатель политропы сжатия выбирается в пределах n1=1,33...1,38. Чем выше скорость поршня, тем больше n1.

3.1.5. Давление pz и температура Tz в конце сгорания

(расчет процесса сгорания).

Давление pz в конце сгорания

Общее количество продуктов сгорания - student2.ru , МПа,

где b0 - расчетный коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси.

Общее количество продуктов сгорания - student2.ru ,

где Mz= M2 + Mr - число молей газов после сгорания;

Mc= M1 + Mr - число молей газов в конце сжатия до сгорания;

Mr - число молей остаточных газов (Mr=agrL0).

Температура Tz определяется из уравнения

Общее количество продуктов сгорания - student2.ru , (3.1)

где Общее количество продуктов сгорания - student2.ru - средняя мольная теплоёмкость продуктов сгорания жидкого топлива;

mCv - средняя мольная теплоёмкость свежего заряда при постоянном объеме;

xТ - коэффициент использования теплоты (для карбюраторных двигателей xТ=0,85...0,95);

Hu - низшая теплота сгорания: для бензина Hu=43900 кДж/кг;

DHu - потеря теплоты в связи с неполнотой сгорания из-за недостатка кислорода при a<1, определяемая по формуле

DHu=119950(1-a)L0, кДж/кг.

Значения Общее количество продуктов сгорания - student2.ru и mCv находятся из уравнений:

Общее количество продуктов сгорания - student2.ru = (18,42+2,61a)+(15,4+13,83a)×10-4Tz, кДж/кмоль×град;

Общее количество продуктов сгорания - student2.ru =20,16+1,738×10-3Tc, кДж/кмоль×град.

Остальные величины, входящие в уравнение (3.1), известны из предыдущих расчетов. После их подстановки и преобразований уравнение (3.1) приводится к квадратному уравнению вида (2.15 а) и определяется температура в конце сгорания Tz.

3.1.6. Давление pb и температура Tb в конце расширения.

Значения pb и Tb вычисляются по формулам (2.18) и (2.19). Для современных карбюраторных двигателей показатель политропы расширения n2=1,23…1,30, а степень предварительного расширения r=1. Оценка правильности выбора температуры Tr проверяется по формуле (2.20).

3.2. Построение и анализ индикаторной диаграммы.

Теоретическая индикаторная диаграмма карбюраторного двигателя (рис. 3.1) строится в координатах p-V по методике, приведенной для дизелей. При этом учитывается, что у карбюраторных двигателей степень предварительного расширения r=1. Рекомендуемые масштабы: 1мм=0,025 МПа; 15...20мм = Vc.

Общее количество продуктов сгорания - student2.ru

Рис. 3.1. Теоретическая индикаторная диаграмма карбюраторного двигателя.

Из построенной индикаторной диаграммы находится теоретическое индикаторное давление p’i. Полученное значение проверяется аналитическим путем

Общее количество продуктов сгорания - student2.ru . (3.2)

Точность построения индикаторной диаграммы оценивается коэффициентом погрешности (2.22), величина которого не должна превышать 3...5%, в противном случае необходимо повысить точность построения индикаторной диаграммы путем увеличения количества промежуточных точек диаграммы.

Дальнейший расчет основных размеров двигателя и показателей его топливной экономичности проводится по методике, приведенной для дизельных двигателей.

Результаты теплового расчета двигателей и его основных размеров заносится в таблицу по форме, приведенной при расчете дизеля.

3.3.Особенности теплового расчета двигателя, работающего

на газообразном топливе.

Методика расчета параметров впуска и выпуска газовых двигателей не отличается от рассмотренных выше. Значения p0, T0 принимаются такими же, как и для бензиновых двигателей. Величина Tr=750...1000 K, а e=7...8,5. Параметры конца впуска pа и Tа подсчитываются по формулам (2.6) и (2.9). Коэффициенты наполнения hv и остаточных газов gr - по формулам (2.10) и (2.8).

В качестве топлива для газовых двигателей используются сжиженные газы: СПБТЛ - смесь пропана и бутана техническая летняя и СПБТЗ - зимняя, хранящиеся под давлением 2 МПа. Основными компонентами этих смесей являются: пропан C3H6 (Hu=85500 кДж/м3) и бутан C4H10 (Hu=112000 кДж/м3), октановое число которых составляет 90...98. До 6% (по массе) в составе смеси могут присутствовать и другие газы: метан CH4 (Hu=35000 кДж/м3), этан и этилен. Теоретическое количество воздуха в молях, необходимое для сгорания 1 моля газового топлива

Общее количество продуктов сгорания - student2.ru ,

где Cn, Hm, Or - объемная доля данного компонента в газообразном топливе.

Для сжиженного газа, содержащего 52% пропана C3H8 и 48% бутана C4H10 (смесь СПБТЛ, Hu=98220 кДж/м3), r=0, а

Общее количество продуктов сгорания - student2.ru .

Количество свежего заряда (горючей смеси) определяется по формуле:

Общее количество продуктов сгорания - student2.ru .

Коэффициент избытка воздуха для газовых двигателей a=1...1,3.

Количество молей продуктов сгорания (при a³1)

М21+DМ;

Общее количество продуктов сгорания - student2.ru .

Для сжиженного газа принятого состава DM=1,24.

Коэффициент молекулярного изменения горючей смеси

b0=M2/M1,

а коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси определяется по формуле

Общее количество продуктов сгорания - student2.ru .

В уравнении сгорания (3.1) теплота сгорания должна быть отнесена к 1 молю газообразного топлива. Значение Hu, отнесенной к 1м3 топлива следует умножить на 22,4 (объём одного киломоля топлива составляет 22,4 м3). Уравнение сгорания для газовых дизелей принимает вид

Общее количество продуктов сгорания - student2.ru .

Значение коэффициента использования теплоты xТ для газовых двигателей принимается в пределах 0,80...0,85, а значения теплоёмкостей свежего заряда и продуктов сгорания определяются по формулам для карбюраторных (бензиновых) двигателей.

При расчёте параметров в конце расширения значение показателя политропы расширения для газовых двигателей выбирается в пределах n2=1,25...1,30.

Индикаторный КПД газового двигателя определяется по формуле

Общее количество продуктов сгорания - student2.ru ,

здесь Hu - в МДж/м3.

Индикаторный удельный расход газового топлива:

Общее количество продуктов сгорания - student2.ru , м3/(кВт×ч,)

а индикаторный удельный расход теплоты

gi=Vi×Hu, МДж/(кВт×ч).

Соответствующие эффективные показатели Vi и gi определяются путем деления индикаторных показателей на механический КПД, величина которого для газовых двигателей выбирается в пределах hm=0,76...0,85. Эффективный удельный расход теплоты gi для современных газовых двигателей находится в пределах 12...17 МДж/(кВт×ч).

Остальные параметры, не упомянутые в данном разделе, для газовых двигателей рассчитываются по методике расчета карбюраторных (бензиновых) двигателей.


Наши рекомендации