Мощность двигателя

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оглавление

Введение

1. Расчет мощностей и числа оборотов проектируемого двигателя

1.1 Мощность двигателя, соответствующая максимальной скорости автомобиля

1.2 Максимальная мощность двигателя

1.3 Число оборотов коленчатого вала двигателя, соответствующее Vmax

2. Тепловой расчет

2.1 Расчет параметров и термодинамических характеристик влажного атмосферного воздуха

2.2 Расчет свойств топлива

2.2.1 Теплота сгорания

2.2.2 Параметры рабочего тела

2.3 Параметры окружающей среды и остаточные газы

2.4 Процесс впуска

2.5 Процесс сжатия

2.6 Процесс сгорания

2.7 Процессы расширения и выпуска

2.8 Индикаторные параметры рабочего цикла

2.9 Эффективные показатели двигателя

2.10 Основные параметры цилиндра и двигателя

2.11 Построение индикаторной диаграммы

2.12 Тепловой баланс

3. Расчёт систем двигателя

3.1 Расчет элементов системы охлаждения

Заключение

Список использованных источников

двигатель оборот топливо охлаждение



Введение

Особое место в единой транспортной системе страны занимает автомобильный транспорт, ставший организационно и экономический важной самостоятельной отраслью народного хозяйства.

Значение автомобильного транспорта трудно переоценить, и не только по тому, что без его участия не совершается ни один вид хозяйственной деятельности, но и потому, что им перевозится более 80% всех народно-хозяйственных грузов и пассажиров, доставляемых всеми видами транспорта.

Автомобили выполняют либо полностью весь процесс перевозок грузов и пассажиров от производителя до потребителя, либо, взаимодействуя с другими видами транспорта, начальную, промежуточную или конечную фазы.

Автомобильный транспорт - самый удобный и комфортабельный вид транспорта.

В настоящее время почти нет такой отрасли народного хозяйства, которая не была бы теснейшим образом связана с автомобильным транспортом. Автомобили широко применяются на строительстве, в промышленности и связи, сельском хозяйстве и торговле.

Исключительно велика роль автомобильного транспорта в удовлетворении различных бытовых и культурных нужд трудящихся.

Дальнейшее повышение роли автомобильного транспорта неразрывно связано с улучшением качества его работы. Улучшить качество работы автотранспорта - это прежде всего обеспечить регулярную и бесперебойную работу автомобилей на линии, своевременную доставку грузов и пассажиров, сохранность перевозимых грузов и максимальные удобства для пассажиров. Карбюраторные двигатели прошли длительный путь развития и достигли высокого совершенства. Однако перед конструкторами и эксплуатационниками стоит задача -- обеспечить дальнейший существенный рост экономичности этих двигателей.

Для этого необходимо сокращение энергозатрат и уменьшение трудозатрат на их изготовление, техническое обслуживание и ремонт, снижение расхода металла, эксплуатационных материалов; облегчение условий труда персонала и управления двигателями; улучшение их экологических характеристик.

Достижение более совершенных показателей возможно на основе применения прогрессивных конструктивных схем, рабочих процессов, конструкций систем узлов и деталей. На основе исходных данных в настоящем курсовой работе проводится тепловой расчёт двигателя, в результате которого определяется основные энергетические, экономические параметры двигателя. По результатам теплового расчёта производится построение индикаторной диаграммы.



1. Расчет мощностей и числа оборотов проектируемого двигателя

Определение номинальной мощности и числа оборотов проектируемого двигателя. Определение мощности двигателя для проектируемого автомобиля производится из условия его движения на прямой передаче с максимальной скоростью Vmax на ровном горизонтальном участке асфальтобетонного шоссе.

1.1 Мощность двигателя, соответствующая максимальной скорости автомобиля

Nv = g (Ga fv Vmax + kF V3max) / ? , (1.1)

где ? = 0,8 - КПД трансмиссии автомобиля;

Ga= 2620 - полный вес автомобиля, кг;

fv = 0,021 - коэффициент сопротивления качению;

kF = 0,2 - фактор обтекаемости автомобиля, кг*с2 / м2;

Vmax =26- максимальная скорость автомобиля, м/с.

g=9,81- ускорение свободного падения, м/с2

Nv = 9,81(26200,02126+0,2263) / 0,8 = 60645 Вт = 82 л.с.

1.2 Максимальная мощность двигателя

Ne max = Nv / [(nv / nN) + (nv / nN)2 - (nv / nN)3] , (1.2)

где (nv / nN) = 1,2 - отношение оборотов коленчатого вала двигателя при Vmax автомобиля к числу оборотов при Ne max .

Ne max = 82/ [1,2 + 1,22 - 1,23] = 90 л.с.



1.3 Число оборотов коленчатого вала двигателя, соответствующее Vmax :

nv = Vmax ik io / (0,377 rk), (1.3)

где ik = 1 - передаточное отношение коробки передач на прямой передаче;

io =5,125- передаточное отношение главной передачи;

rk - кинематический радиус колеса (радиус качения), rk = л rc, (1.4)

где л - коэффициент радиальной деформации шины, л = 0,95;

rc =0,38 - статистический радиус колеса, м.

nv = 26 1 5,125 / (0,377 (0,95 0,38)) = 982 с-1



2. Тепловой расчет

Тепловой расчет позволяет с достаточной степенью точности аналитическим путем определить основные параметры вновь проектируемого двигателя, а также проверить степень совершенства действительного цикла реально работающего двигателя.

Основные данные для расчета:

- количество цилиндров двигателя i = 4.

- диаметр цилиндра d = 9,2см.

- ход поршня S = 9,2 см.

- частота вращения = 4500 об/мин.

- среднее эффективное давление Pme = кПа.

- топливо - бензин

- температура атмосферного воздуха Ta = 295 К.

- атмосферное давление Pa = 104 кПа.

- относительная влажность воздуха ца = 40%

2.1 Расчет параметров и термодинамических характеристик влажного атмосферного воздуха

Определяем давление насыщенных водяных паров при температуре атмосферного воздуха:

Psw = 107,97465-2227,3/Ta (2.1)

Psw = 107,97465-2227,3/295 = 2,66 кПа

Парциальное давление водяных паров в атмосферном воздухе:

; (2.2)

Влагосодержание атмосферного воздуха:

, (2.3)

Молярная масса атмосферного воздуха:

?airw = 28,97 - 10,94, (2.4)

?airw = 28,97 - 10,94 = 28,86 кг/моль.

Удельная газовая постоянная атмосферного воздуха:

Rairw = , (2.5)

Rairw = = 0,288 кДж/(кгК).

Массовая доля водяных паров в атмосферном воздухе:

gw = , (2.6)

gw = = 0,00635

Объемная доля водяных паров в атмосферном воздухе:

rwa =, (2.7)

rwa = =0,0102

Для выполнения теплового расчета необходимо иметь уравнения зависимости температуры от следующих:

- удельной истинной изохорной теплоемкости сухого атмосферного воздуха

cvairw = a0 + a1 T - a2 T2 , кДж/(кгК). (2.8)

- удельной внутренней энергии сухого воздуха

uairw = b0 + b1 T - b2 T2 , кДж/кг. (2.9)

- удельной энтальпии сухого воздуха

hairw = b0 + (b1 + Rairw) T - b2 T2 , кДж/кг (2.10)

Находим коэффициенты в уравнении удельной теплоемкости:

a0 = 0,616719 (1 - gw) + 1,159452 gw , (2.11)

a0 = 0,616719 (1 - 0,00635) + 1,159452 0,00636=0,62 (2.12)

a1 = [0,29411137 (1 - gw) + 0,703105 gw] 10-3 , (2.13)

a1 = [0,29411137 (1 - 0,00635) + 0,703105 0,00635] 10-3 = (2.14)= 0,29710-3

a2 = [0,5966074 (1 - gw) + 0,3076312 gw] 10-7 , (2.15)

a2 = [0,5966074 (1 - 0,00635) + 0,3076312 0,00635] 10-7 = (2.16)= 0,595 10-7

Находим коэффициенты в уравнении удельной внутренней энергии:

b0 = 3,888 (1 - gw) + 35,3 gw , (2.17)

b0 = 3,888 (1 - 0,00635) + 35,3 0,00635= 4,087

b1 = 0,667917 (1 - gw) + 1,169352 gw , (2.18)

b1 = 0,667917 (1 - 0,00635) + 1,169352 0,00635= 0,67

b2 = [0,878223 (1 - gw) + 3,287 gw] 10-4 , (2.19)

b2 = [0,878223 (1 - 0,00635) + 3,287 0,00635] 10-4 = = 0,884 10-4.

2.2 Расчет свойств топлива

2.2.1 Теплота сгорания

В соответствии с заданной степенью сжатия = 8,2 в качестве топлива можно использовать бензин марки АИ-92.

Средний элементарный состав и молекулярная масса топлива:

C = 0,855; H=0,145; m=115 кг/кмоль

где С, Н - массовые доли углерода, водорода в 1 кг топлива, кг.

Низшая теплота сгорания топлива:

Hu = 33,91 C + 125,60 H - 10,89 (O - S) - 2,51 (9 H + W) (2.20)

Hu = 33,91 0,855 + 125,60 0,145 - 2,51 9 0,145 = 43900 кДж/кг.

2.2.2 Параметры рабочего тела

Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива:

L0 =, кмольвозд./кгтопл.; (2.21)

L0 = = 0,517 кмольвозд./кгтопл.

li =, кгвозд./кгтопл.; (2.22)

li = = 14,96 кгвозд./кгтопл.

Коэффициент избытка воздуха. Коэффициент избытка воздуха - отношение действительного количества воздуха, участвующего в сгорании 1 кг топлива, к теоретически необходимому количеству воздуха.

Стремление получить двигатель повышенной литровой мощности позволяет выбрать значение а = 0,96 при nN = 3310 об/мин, обеспечивающее максимальную скорость сгорания и достаточную экономичность.

Количество горючей смеси:



Mi = a L0 + (1/m) кмольгор.см./кгтопл.; (2.23)

Mi = 0,96 0,517 + (1/115) = 0,51 кмольгор.см./кгтопл.

Принимаем постоянную величину, зависящую от отношения количества водорода к окиси углерода, содержащихся в продуктах сгорания К = 0,5

Определяем количество отдельных компонентов продуктов сгорания:

МCO2 =, кмольСО2/кгтопл. ; (2.24)

МCO2 = = 0,0655 кмольСО2/кгтопл.

МCO =, кмольСО/кгтопл; (2.25)

МCO = = 0,0056 кмольСО/кгтопл

МН2 = K Mco , кмольH2/кгтопл; (2.26)

МН2 = 2 0,0056 = 0,0028 кмольH2/кгтопл

МH2O = - MH2 , кмольH2O/кгтопл; (2.27)

МH2O = - 0,0028 = 0,0697 кмольH2O/кгтопл



МN2 = 0,79 a L0 , кмольN2/кгтопл; (2,28)

МN2 = 0,79 0,96 0,517 = 0,392 кмольN2/кгтопл

Определяем суммарное количество продуктов сгорания:

Mi = МCO2 + МCO + МH2O + МН2 + МN2 кмольпр.сг./кгтопл; (2.29)

Mi = 0,0655 + 0,0056 + 0,0697 + 0,0028 + 0,392 = 0,536 кмольпр.сг./кгтопл

Проверка: Mi = C / 12 + H / 2 + 0,79 a L0 , кмольпр.сг./кгтопл; (2.30)

Mi = 0,855 / 12 + 0,145 / 2 + 0,79 0,96 0,517 = 0,536 кмольпр.сг./кгтопл;

2.3 Параметры окружающей среды и остаточные газы

Давление и температура окружающей среды при работе двигателя без наддува

pk = po= 0,1 Мпа и Tk = To = 288 K.

Принимаем температуру остаточных газов, учитывая при этом значения коэффициента избытка воздуха, Tr = 1000 K.

Определяем давление остаточных газов:

pr = (1,05 / 1,25) po , МПа; (2.31)

pr = 1,05 / 1,25 0,1 = 0,084 МПа.

2.4 Процесс впуска

С целью получения хорошего наполнения двигателя на номинальном скоростном режиме принимается температура подогрева свежего зараяда ДТN= 20С. Тогда:

Определяем плотность заряда на впуске:

0=p0106/RBT0 (2.32)

где RB=287 Дж/(кгград)-удельная газовая постоянная для воздуха

0=0,1106/(287288)=1,21 кг/м3

Потери давления на впуске при условии качественной обработки внутренней поверхности впускной системы можно принять:

2+вп=2,5; вп=85 м/с ,

где -коэффициент затухания скорости движения заряда;

вп- коэффициент сопротивления впускной системы.

(2.33)

Определяем давление в конце впуска:

pa=p0-Дpa (2,34)

pa=0,1-0,011=0,089 МПа

Вычисляем коэффициент остаточных газов:

(2,35)

Определяем температуру в конце впуска:

(2,36)

К

Определяем коэффициент наполнения:

(2,37)

2.5 Процесс сжатия

Определяем средний показатель адиабаты сжатия k1 при =8,2 и Та=335 К по номограмме показателя адиабаты сжатия:

k1=1,378



Средний показатель политропы сжатия n1 принимаем несколько меньше k1. При выборе n1 учитываем, что с уменьшением частоты вращения теплоотдача от газов в стенки цилиндра увеличивается, а n1 уменьшается по сравнению с k1 более значительно.

n1=k1-0,02 (2,38)

n1=1,378-0,02=1,358

Определяем давление в конце сжатия:

pc=pa1 (2,39)



pc=0,0848,21,358=1,46 МПа

Определяем температуру в конце сжатия:

Tс=Tan1-1 (2,40)

Tс=3358,21,358-1=712 К

tс= Tс-273=439 C

Средняя мольная теплоёмкость в конце сжатия:

а) Свежей смеси (воздуха):

кДж/кмольград (2,41)

кДж/кмольград

б) Остаточных газов:

, (2,42)

Где 23,586 и 24,014 -значения трудоёмкости продуктов сгорания соответственно при 400 C и 500 C,взятая по таблице 2.1 при б=0,95



Таблица 2.1

кДж/кмольград

в) Рабочей смеси:

(2,43)

кДж/кмольград

2.6 Процесс сгорания

Определяем коэффициент молекулярного изменения горючей смеси:

0=M2/M1 ,(2,44)

где M2-суммарное количество продуктов сгорания, M1-количество горючей смеси.

0=0,536/0,51=1,05

Определяем коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси:

(2,45)

Определяем количество теплоты ,потерянное вследствие химической неполноты сгорания топлива при б<1 из-за недостатка кислорода:

ДHu=119950(1-a)L0 (2,46)

ДHu=119950(1-0,96)0,517=2481 кДж/кг

Теплота сгорания рабочей смеси:

,(2,47)

где Hu-низшая теплота сгорания топлива ,r-коэффициент остаточных газов.

кДж/кмольраб.см

Средняя мольная теплоёмкость продуктов сгорания:

(2,48)



=26,093+0,002tz кДж/кмольград ,

где tz - температура в конце видимого процесса сгорания,C.

Коэффициент использования теплоты z для различных частот вращения коленчатого вала, принимаем при nN = 4500 об/мин z =0,92 .Температура в конце видимого процесса сгорания Tz.

(2,49)

0,9278147+21,85439=1,048(26,093+0,002tz)tz

tz20,0021+ tz 27,345-81487,39=0

C

Tz=2450+273=2723 К

Определяем максимальное давление сгорания теоретическое:

pz=pcTz/Tc (2,50)

рz = 1,461,0482723/712 = 5,85 МПа.

Определяем степень повышения давления:

л= рz/pc (2,51)

л=5,85/1,46=4,01



2.7 Процессы расширения и выпуска

Средний показатель адиабаты расширения k2 определяем по номограмме определения показателя адиабаты расширения при заданном = 8,2 для значений б=0,95 и Tz =2723 К

k2=1,254

Средний показатель политропы расширения:

В соответствии с полученной k2 , принимаем значение n2=1,25

Определяем давление в конце процесса расширения:

Pb=pz/n2 (2,52)

pb =5,85 / 8,21,25= 0,42 МПа;

Определяем температуру в конце процесса расширения:

Tb= Tz/n2-1 (2,53)

Tb =2723/ 8,2(1,25-1) =1609 К

Проверка ранее принятой температуры остаточных газов:

(2,54)

Тг =1609 = 941 K.

Погрешность равна:

Д = 100Ч( 1000 -941) / 1000 = 5,9 %.

2.8 Индикаторные параметры рабочего цикла

Определяем теоретическое среднее индикаторное давление:

(2,55)

=1,031 МПа

Определяем cреднее индикаторное давление:

pi= И pi , (2,56)

где И = 0,96 - коэффициент полноты диаграммы.

pi= 0,96 1,031 = 0,99 МПа

Определяем индикаторный к. п. д. и индикаторный удельный расход топлива:

(2,57)

(2,58)

г/кВтч.

2.9 Эффективные показатели двигателя

Предварительно приняв ход поршня S=92 мм, определяем среднее давление механических потерь для карбюраторного четырехцилиндрового двигателя:

pM=0,034 + 0,0113 vncp (2,59)

где vncp- средняя скорость, м/c;

vncp =S nN /(3104 ) (2,60)



vncp =92 4500 / (3104 ) =13,8 м/c

pM=0,034 + 0,0113 13,8 = 0,19 МПа

Определяем среднее эффективное давление и механический к. п. д.:

ре = рi - рМ , (2,61)

ре = 0,99 - 0,19 =0,8 МПа ;

hМ = ре / рi , (2,62)

hМ = 0,8 / 0,99 = 0,81

Определяем эффективный к. п. д. и эффективный удельный расход топлива:

hе = hi hМ , (2,63)

hе = 0,81= 0,26;

gе = 3600 / (Hu hе ), (2,64)

gе = 3600 / (43,93 0,26) = 277 г/кВтч.

Часовой расход топлива определяется:

Gт = ge Ne / 1000 , (2,65)

Nе-эффективная мощность двигателя, кВт.

Gт = 277 66,2/ 1000 = 18,34 кг/ч.



2.10 Основные параметры цилиндра и двигателя

Определяем литраж двигателя:

Vл=30 Ne / (ре nN ) ,(2,66)

где = 4 -тактность двигателя

Vл=30 4 66,2 / (0,8 4500 ) =2,21 л

Определяем рабочий объем одного цилиндра:

Vh = Vл / i , (2,67)

где I = 4 - число цилиндров

Vh = 2,21/4 = 0,55 л

Определяем диаметр цилиндра. Так как ход поршня предварительно был принят S=92 мм то:

(2,68)

Окончательно принимаем D=90мм и S=92мм

Основные параметры и показатели двигателя определяем по окончательно принятым значениям D и S :

Vл = D2 S i /(4 106) (2,69)

Vл = 3,14 902 92 4 /(4 106) =2,3 л

Определяем площадь поршня:



FП = D 2 / 4(2,70)

FП = 3,14 92 / 4 = 64 см2 .

Определяем эффективную мощность:

Nе = ре Vл nN / (30 ф) (2,71)

Nе = 0,8 2,3 4500 / (30 4) = 69 кВт.

Определяем эффективный крутящий момент:

Ме = 3 104 Nе / (р nN ) (2,72)

Ме =3 104 69 / (3,14 4500) = 146,5 Нм.

Определяем часовой расход топлива:

GТ = Nе gе 10-3 (2,73)

GТ = 69 277 10-3 = 19,1 кг/ч .

Литровая мощность двигателя:

Nл= Ne / Vл (2,73)

Nл = 69/ 2,3 = 30 кВт/ л.

Скорость поршня:

Vnср= (S nN) / (3 104)(2,74)

Vnср= (92 4500) / (3 104) = 13,8 м/с



2.11 Построение индикаторной диаграммы

Индикаторную диаграмму строим для номинального режима работы двигателя, т.е. при Ne = 69 кВт и nN = 4500 об/мин, аналитическим методом.

Масштабы диаграммы:

- масштаб хода поршня Ms = 1 мм в мм;

- масштаб давлений Mp = 0,05 МПа в мм.

Определяем приведенные величины, соответствующие рабочему объему цилиндра и объему камеры сгорания:

АВ = S / МS (2,75)

АВ = 92 / 1 = 92 мм.

ОА = АВ / ( - 1) (2,76)

ОА=92 / (8,2-1) = 12,8 мм.

Определяем максимальную высоту диаграммы ( точка z ):

МПа.

pz/Mp = 5,85/0,05 = 117 мм

Определяем ординаты характерных точек:

ра / МР = 0,089 / 0,05 = 1,78 мм ;

рс / МР = 1,46 / 0,05 = 29,2мм ;

рb / МР = 0,42/ 0,05 = 8,4 мм ;

рr / МР = 0,084 / 0,05= 1,68 мм ;

рo / МР = 0,1 / 0,05= 2 мм ;

Построение политроп сжатия и расширения аналитическим методом:

а) политропа сжатия :

px = pa ( Va / Vx )n1 (2,77)

где ОВ = ОА + АВ

ОВ = 12,8 + 92 = 104,8 мм.

Отсюда: МР = ра / МР (ОВ/ОХ) , мм;

рХ / МР =1,78 (104,8 / ОХ )1,358, мм.

б) политропа расширения :

px = pb ( Vb / Vx )n2

Отсюда: рХ / МР = (рb / МР )Ч(ОВ/ОХ) ,мм;

рХ / МР = 8,4 Ч(104,8 / ОХ) 1,25, мм.

Результаты расчетов точек политроп сводим табл.2.2.

Таблица 2.2 - Результаты расчетов точек политроп.

№	ОХ, мм		Политропа сжатия	Политропа расширения
				, мм	,МПа			,МПа
1	12,8	8,2	17,442	31,047	1,55 (точка с)	13,876	116,558	6,76(точка z)
2	13,1	8	16,867	30,023	1,5	13,454	113,014	6,55
3	15,97	7	14,068	25,041	1,25	11,386	95,642	5,55
4	20,96	5	8,906	15,853	0,79	7,477	62,807	3,64
5	26,2	4	6,577	11,707	0,59	5,657	47,519	2,76
6	34,93	3	4,449	7,919	0,4	3,948	33,163	1,92
7	52,4	2	2,565	4,566	0,23	2,378	19,975	1,16
8	69,87	1,5	1,735	3,088	0,15	1,66	13,944	0,81
9	104,8	1	1	1,780	0,089 (точка а)	1	8,400	0,49(точка b)

Теоретическое среднее индикаторное давление:

, МПа(2,78)

где F`=1800 мм2- площадь диаграммы (aczba), p`i=0,978,что очень близко к величине pi =0,99МПа , полученной в тепловом расчете.

Скругление индикаторной диаграммы осуществляется на основании следующих соображений и расчетов. Так как рассчитываемый двигатель достаточно быстроходный nN=4500 об/мин, то фазы газораспределения необходимо устанавливать с учетом получения хорошей очистки цилиндра от отработавших газов и обеспечения дозарядки в пределах, принятых в расчете. В связи с этим:

· начало открытия впускного клапана (точка r` ) устанавливается за 12 до прихода поршня в в. м. т.;

· закрытие ( точка a``) - через 60є после прохода поршнем н. м. т.;

· начало открытия выпускного клапана ( точка b`) принимается за 54є до прихода поршня в н. м. т.;

· закрытие ( точка a`) - через 18є после прохода поршнем в. м. т.;

· учитывая быстроходность двигателя, угол опережения зажигания q=30° (c`);

· продолжительность периода задержки воспламенения Д=7.

В соответствии с принятыми фазами газораспределения и углом опережения зажигания определяем положение точек r`, a`, a``, c`,f, b` по формуле для перемещения поршня :

,(2,79)

где л - отношение радиуса кривошипа к длине шатуна.

Ориентировочно устанавливаем л=0,270.

Расчеты ординат точек r`, a`, a``, c`,f, b` приведены в табл. 2.3.

Таблица 2.3

Точки	Положение точек			Расстояние точек от в. м. т. AX, мм
	54є до н. м. т.	126	1,676	77,1
	12 до в. м. т.	12	0,028	1,1
	18є после в. м. т.	18	0,062	2,9
	60є после н. м. т.	120	1,601	73,6
	30° до в.м.т.	30	0,168	7,7
	23 до в.м.т.	23	0,1	4,6

Положение точки c`` определяется из выражения:

Pc``= (1,15/1,25)*pc (2,80)

рс`` = 1,25 1,46= 1,83 МПа;

рс`` / Мр =1,83 / 0,05 = 36,5 мм.

Определяем действительное давление сгорания:

pzд=0,85pz (2,81)

pzд=0,855,85=4,97 МПа;

pzд / Мр = 4,97 / 0,05 = 99,4 мм.

Нарастание давления от точки c`` до zд составляет:

4,97 - 1,83 =3,14 МПа

2.12 Тепловой баланс

Определяем количество теплоты, введенной в двигатель с топливом:

Qo =Hu GT / 3,6(2,82)

Qo = 43930 19,1 / 3,6 = 233073 Дж/сек.

Определяем теплоту, эквивалентную эффективной работе за 1с:

Qe =1000Ne (2,83)

Qe =1000Ч69=69000 Дж/с

Определяем теплоту, передаваемую охлаждающей среде:

QB =ciD1+2m nm ( Hu - ДHu )/(бHu ) (2,84)

где с = 0,5 - коэффициент пропорциональности для четырехтактных двигателей;

m - показатель степени для четырехтактных двигателей при 4500 об/мин,

m=0,62.

D = 9 см - диаметр цилиндра,

i = 4,- число цилиндров.

QB =0,5 491+2(0,62) 45000,62 (43930 - 2481 )/(0,9543930 )=50183 Дж/сек

Определяем теплоту, унесенную с отработавшими газами:

Qr = (Gt / 3,6)[M2(mcp``)tr0(Tr-273) - M1(mcp)t00(T0-273)] (2,85)

где и определены следующим образом:

а) по табл.2.2 при б= 0,95, tr =727 0 С определяется методом интерполяции

(mcv``)tr0= 31 кДж / (кмольград) - теплоемкость остаточных газов,

(mcp``)tr0 =(mcv``)tr0 + 8,315 = 31 + 8,315 =39,34 кДж / (кмольград)

б) аналогично при t0 =15 0 C определяются:

(mcv)t00 =21,76 кДж/(кмольград)

(mcp)t00=(mcv)t00 + 8,315 = 21,76 + 8,315 =30,075 кДж/(кмольград)

Qr =(19,1 / 3,6) [0,536 39,34 (1000-273) - 0,51 30,075 (288-273)] = 80128 Дж/с.

Определяем теплоту, потерянную из-за химической неполноты сгорания топлива при б=0,95:

Qн.с = ДHu Gt / 3,6 (2,85)

Qн.с =2481 19,1 / 3,6 = 13163 Дж/с.

Определяем неучтенные потери теплоты:

Qост = Qо - (Qе + QB + Qr + Qн.с ) (2,86)

Qост =233073 - (69000+ 50183 + 80128 + 13163) = 20599 Дж/с.

Составляющие теплового баланса в Дж/с и процентах представлены в табл. 2.3.

Таблица 2.3

Составляющие	Q, Дж/с.	q, %.
Qe	69000	29,6
Qв	50183	21,5
Qг	80128	34,4
Qн.с.	13163	5,7
Qост	20599	8,8
Qо	233073	100



3. Расчёт систем двигателя

3.1 Расчет элементов системы охлаждения

Охлаждение двигателя применяется в целях принудительного отвода тепла от нагретых деталей для обеспечения оптимального теплового состояния двигателя и его нормальной работы. Большая часть отводимого тепла воспринимается системой охлаждения, меньшая - системой смазки и непосредственно окружающей средой.

В зависимости от рода используемого теплоносителя в автомобильных и тракторных двигателях применяют систему жидкостного или воздушного охлаждения. В качестве жидкого охлаждающего вещества используют воду и некоторые другие высококипящие жидкости, а в системе воздушного

охлаждения - воздух.

Расчет водяного насоса.

Водяной насос служит для обеспечения непрерывной циркуляции воды в системе охлаждения. В автомобильных и тракторных двигателях наибольшее применение получили центробежные насосы с односторонним подводом жидкости.

Количество тепла, отводимого от двигателя водой (по данным теплового баланса):Qв= 50183Дж/c;

Средняя теплоёмкость воды: Сж=4187 Дж/кг*К

Средняя плотность воды:

Напор насоса:

- коэффициент подачи насоса

- температурный перепад воды при принудительной циркуляции

- механический КПД водяного насоса

Циркуляционный расход воды в системе охлаждения:



(3,1)

Расчётная производительность насоса:

(3,2)

Мощность потребляемая водяным насосом:

(3.3)

кВт

Расчёт радиатора:

Расчёт радиатора состоит в определении поверхности охлаждения, необходимой для передачи тепла от воды к окружающему воздуху.

Дж/с - количество тепла, отводимого от двигателя и передаваемого от воды к охлаждённому воздуху;

- средняя теплоёмкость воздуха;

Объёмный расход воды: м3/с

Средняя плотность воды: кг/м3

-температурный переход воздуха в решётке радиатора;

-температура воды перед входом в радиатор;

-температурный перепад воды радиаторе;

-средняя температура воздуха проходящего через радиатор;

Вт/(м2•град)- коэффициент теплопередачи для радиаторов грузовых автомобилей.

Количество воздуха, проходящего через радиатор:

(3,4)

Массовый расход воды, проходящей через радиатор:

(3,5)

Средняя температура охлаждающего воздуха, проходящего через радиатор:

(3,6)

Средняя температура воды в радиаторе:

(3,7)

Поверхность охлаждения радиатора:

(3,8)

Расчёт вентилятора:

Вентилятор служит для создания направленного воздушного потока, обеспечивающего отвод тепла от радиатора. Массовый расход воздуха, подаваемый вентилятором:

- к.п.д. литого вентилятора

- коэффициент теплопередачи для радиаторов

- напор, создаваемый вентилятором.

Плотность воздуха при средней его температуре в радиаторе:

(3,9)

Производительность вентилятора:

(3,10)

Фронтовая поверхность радиатора:

, (3,11)

где м/с - скорость воздуха перед фронтом радиатора без учёта скорости движения автомобиля

Диаметр вентилятора:

(3,10)

Окружная скорость вентилятора:

(3,11)

где - безразмерный коэффициент для криволинейных лопастей.

Число оборотов вентилятора:

(3,12)

Мощность затрачиваемая на привод вентилятора:

(3,13)



Заключение

Автомобили выполняют либо полностью весь процесс перевозок грузов и пассажиров от производителя до потребителя, либо, взаимодействуя с другими видами транспорта, начальную, промежуточную или конечную фазы.

Автомобильный транспорт - самый удобный и комфортабельный вид транспорта.

В настоящее время почти нет такой отрасли народного хозяйства, которая не была бы теснейшим образом связана с автомобильным транспортом. Автомобили широко применяются на строительстве, в промышленности и связи, сельском хозяйстве и торговле.

Исключительно велика роль автомобильного транспорта в удовлетворении различных бытовых и культурных нужд трудящихся.

Дальнейшее повышение роли автомобильного транспорта неразрывно связано с улучшением качества его работы. Улучшить качество работы автотранспорта - это прежде всего обеспечить регулярную и бесперебойную работу автомобилей на линии, своевременную доставку грузов и пассажиров, сохранность перевозимых грузов и максимальные удобства для пассажиров. Карбюраторные двигатели прошли длительный путь развития и достигли высокого совершенства. Однако перед конструкторами и эксплуатационниками стоит задача -- обеспечить дальнейший существенный рост экономичности этих двигателей.

Для этого необходимо сокращение энергозатрат и уменьшение трудозатрат на их изготовление, техническое обслуживание и ремонт, снижение расхода металла, эксплуатационных материалов; облегчение условий труда персонала и управления двигателями; улучшение их экологических характеристик.

Достижение более совершенных показателей возможно на основе применения прогрессивных конструктивных схем, рабочих процессов, конструкций систем узлов и деталей. На основе исходных данных в настоящем курсовой работе проводится тепловой расчёт двигателя, в результате которого определяется основные энергетические, экономические параметры двигателя. По результатам теплового расчёта производится построение индикаторной диаграммы.



Список использованных источников

1. Колчин А.И, Демидов В.П. «Расчет автомобильных и тракторных двигателей».- Москва: «Высшая школа», 2008г.

2. Мухин В. А. , Антипин В. А. Термодинамический расчёт цикла двигателя внутреннего сгорания: Метод. указ. к выполнению курсовой работы по дисциплине «Теплотехника». Новосибирск: Издво СГУПСа, 2003. 34 с.

3. СТО СГУПС 1.01СДМ.01-2012 «Система управления качеством. Курсовой и дипломный проекты. Требования к оформлению.»

Размещено на Allbest.ru

...