TÍNH TOÁN NHIỆT CHU TRÌNH CÔNG TÁC CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 6N260L Bảng số liệu ban đầu của ĐCĐT: TT Tên thông số Ký hiệu Giá trị Đơn vị Ghi chú 1 Kiểu động cơ 6N260LV Thẳng hàng Đcơ Diesel tăng áp 2 Dạng buồng cháy Thống nhất không tận dụng xoáy lốc 3 Số kỳ 4 kỳ 4 Số xilanh i 6 5 Thứ tự nổ 153624 6 Hành trình piston S 360 mm 7 Đường kính xilanh D 260 mm 8 Góc mở sớm xupáp nạp 1 16 độ 9 Góc đóng muộn xupáp nạp 2 36 độ 10 Góc mở sớm xupáp xả 1 40 độ 11 Góc đóng muộn xupáp xả 2 12 độ 12 Góc phun sớm i 18 độ 13 Chiều dài thanh truyền ltt 707 mm 14 Công suất động cơ Ne 1103 mã lực =811,808 KW 15 Số vòng quay động cơ n 700 vph 16 Suất tiêu hao nhiên liệu ge 200 gml.h 17 Tỷ số nén 20 18 Trọng lượng thanh truyền mtt 67 kg 19 Trọng lượng nhóm piston mpt 46 kg
PHẦN I: TÍNH TỐN NHIỆT CHU TRÌNH CƠNG TÁC CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Bảng số liệu ban đầu ĐCĐT: T T Tên thông số Ký hiệu Giá trị Đơn vị Kiểu động 6N260LV Thẳng hàng Dạng buồng cháy Thống khơng tận dụng xốy lốc Số kỳ 4 Số xilanh i Thứ tự nổ Hành trình piston S 360 mm Đường kính xilanh D 260 mm Góc mở sớm xupáp nạp 1 16 độ Góc đóng muộn xupáp nạp 2 36 độ 10 Góc mở sớm xupáp xả 1 40 độ 11 Góc đóng muộn xupáp xả 2 12 độ 12 Góc phun sớm i 18 độ 13 Chiều dài truyền ltt 707 mm 14 Công suất động Ne 1103 mã lực 15 Số vòng quay động n 700 v/ph 16 Suất tiêu hao nhiên liệu ge 200 g/ml.h 17 Tỷ số nén 20 18 Trọng lượng truyền mtt 67 kg 19 Trọng lượng nhóm piston mpt 46 kg Ghi Đ/cơ Diesel tăng áp kỳ 1-5-3-6-24 =811,808 KW A CÁC THƠNG SỐ CẦN CHỌN 1) Áp suất mơi trường (p0): Áp suất mơi trường p0 áp suất khí trước nạp vào động P0 thay đổi theo nhiệt độ, nước ta chọn p0 = 0,1 (Mpa) 2) Nhiệt độ môi trường (T0): Lựa chọn nhiệt độ mơi trường theo nhiệt độ bình qn năm Ở nước ta t0 =240C (2970 K) 3) Áp suất cuối trình nạp (pa): Áp suất phụ thuộc vào nhiều thông số chủng loại động cơ, tính tăng tốc độ n, hệ thơng số đường nạp, tiết diện lưu thông v.v Vì cần xem xét động tính thuộc loại để lựa chọn pa Nói chung, phổ biến phạm vi sau: Đối với động tăng áp: Chọn: pa = (1.2 ÷ 1.35)p0 pa = 0,12 p0 = 0,1 (Mpa) 4) Áp suất khí thải (pr): Áp suất phụ thuộc thông số pa Có thể chọn pr nàm phạm vi: Pr = (1.10 ÷ 1.15)pk Chọn: pr = 0,113 pk = 0,1 (Mpa) 5) Mức độ sấy nóng mơi chất (∆T): Chủ yếu phụ thuộc vào trình hỗn hợp bên hay bên xi lanh Đối với động diezel ∆T = 200 ÷ 400 K Chọn ∆T = 35 K 6) Nhiệt độ khí sót (Tr): Phụ thuộc vào chủng loại động Nếu trình giãn nở triệt để nhiệt độ Tr thấp Tr = 7000 ÷ 10000 K Chọn Tr = 800 K 7) Hệ số đính tỷ nhiệt (): Tỷ nhiệt môi chất thay đổi phức tạp nên thường phải cưa vào hệ số dư lượng khơng khí để hiệu đính Chọn 1.10 8) Hệ số quét buồng cháy ( Động tăng áp: = 0.9 ÷ 0.95 Chọn = 0.9 9) Hệ số nạp thêm ( Phụ thuộc chủ yếu vào pha phân phối khí Thơng thường chọn: = 1.02 ÷ 1.07 Chọn = 1.05 10) Hệ số lợi dụng nhiệt điểm z: Thể nhiệt lượng phát nhiên liệu dùng để sinh công tăng nội điểm z với lượng nhiệt phát đốt cháy hoàn tồn kg nhiên liệu Do phụ thuộc vào chu trình cơng tác động Đối với động diezel = 0.70 ÷ 0.85 Chọn = 0.8 11)Hệ số lợi dụng nhiệt điểm b: lớn Thông thường: Đối với động diezel: = 0.80 ÷ 0.90 Chọn = 0.85 12) Hệ số đính đồ thị cơng ( Thể sai lệch tính tốn lý thuyết chu trình cơng tác động với chu trình cơng tác thực tế khơng xét đến pha phơi khí, tổn thất lưu động dịng khí, thời gian cháy tốc độ tăng áp suất Sự sai lệch chu trình thực tế với chu trình tính tốn động xăng động diezel hệ số động xăng thường chọn trị số lớn Nói chung chọn phạm vi: = 0.92 ÷ 0.97 Chọn = 0.92 BẢNG CÁC GIÁ TRỊ THÔNG SỐ CHỌN ĐƯỢC ST T THÔNG SỐ GIÁ TRỊ CHỌN Áp suất môi trường (p0) 0,1 Nhiệt độ môi trường (T0) 24 Áp suất cuối trình nạp (pa) 0.12 Áp suất khí thải (pr) 0.113 Mức độ sấy nóng mơi chất (∆T) 35 Nhiệt độ khí sót (Tr) 800 Hệ số đính tỷ nhiệt () 1.1 Hệ số quét buồng cháy ( 0.9 Hệ số nạp thêm ( 1.05 10 Hệ số lợi dụng nhiệt điểm z 0.8 11 Hệ số lợi dụng nhiệt điểm b 0.85 12 Hệ số đính đồ thị cơng ( 0.92 B TÍNH TỐN CÁC Q TRÌNH CƠNG TÁC I Tính tốn q trình thay đổi mơi chất: 1) Hệ số khí sót : 0,01754 2) Nhiệt độ cuối trình nạp Ta: 342 3) Hệ số nạp: 1,181 4) Lượng khí nạp M1: Lượng khí nạp M1 xác định theo công thức : M1 = (kmol/kg nhiên liệu) Trong : áp suất có ích trung bình xác định theo cơng thức: (MPa) thể tích cơng tác động xác định theo cơng thức : (lít) (lít) Nên: 1,220 (Mpa) (kmol/kg nhiên liệu) 5) Lượng khơng khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy 1kg nhiên liệu: M0 = (kmol/kg nhiên liệu) Đối với động diezel có: (kmol/kg nhiên liệu) C=0.87; H=0.126; O=0.004 (kmol/kg nhiên liệu) 6) Hệ số dư lượng khơng khí : Đối Với động diezel: II Tính tốn đến q trình nén 1) Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình khơng khí = 19,806+0,00209.T (kJ/mol.độ) = 19,806+0,00209.T (kJ/mol.độ) 2) Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình sản phẩm cháy Khi hệ số dư lượng khơng khí ≤1 ,tính theo cơng thức sau: =(17,997+3.504)+ (kJ/kmol độ) Khi hệ số dư lượng khơng khí ,tính theo cơng thức sau: = (kJ/kmol độ) = 23,409+0,00307.T (kJ/kmol độ) 3) Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình hỗn hợp = (kJ/kmol độ) (kJ/kmol.độ) 4) Chỉ số nén đa biến trung bình n1 Chỉ số nén đa biến trung bình phụ thuộc vào nhiều thơng số kết cấu thơng số vận hành kích thước xilanh, loại buồng cháy, số vòng quay, phụ tải trạng thái nhiệt độ động …Tuy nhiên n1 tăng giảm theo quy luật sau: Tất nhân tố làm cho môi chất nhiệt làm cho n1 tăng Chỉ số nén đa biến trung bình n1 xác định cách giải phương trình: Chọn n1 = 1,36668 VT = 1,36668 – = 0,36668 VT – VP = 0,00000 Thỏa mãn chọn n1 = 1,36668 5) Áp suất nhiệt dộ cuối trình nén pc tính theo cơng thức sau Áp suất cuối q trình nén pc xác định theo cơng thức sau : (MPa) 6) Nhiệt độ cuối trình nén Được xác định theo công thức : (0K) 7) Lượng mơi chất cơng tác q trình nén Lượng mơi chất cơng tác q trìng nén Mc xác định theo công thức: Mc = M1 + Mr = M1.(1+r) = 0,48476.(1 + 0,01754) Mc = 0,4932 (Kmol/kg nh.liệu) III Tính tốn q trình cháy 1) Hệ số thay đổi phân tử lý thuyết : Độ tăng mol M loại động xác định theo cơng thưc sau: Đối với động diesel: Do đó: 2) Hệ số thay đổi phân tử thực tế : Ta có hệ số thay đổi phân tử thực tế β xác định theo công thức: 3) Hệ số thay đổi phân tử thực tế điểm z: Ta có hệ số thay đổi phân tử thưc tế điêm z () xác định theo công thức: χz Trong : 4) Lượng sản vật cháy M2: Ta có lượng sản vật cháy M2 xác định theo công thức : (kmol/kg.nl) M2= (Kmol/kg nh.liệu) 5) Nhiệt độ tải điểm z Tz: Tính Tz cách giải phương trình cháy động Đối với động diezel, tính nhiệt dộ Tz cách giải phương trình sau: (**) Trong đó: QH : Nhiệt trị dầu diezel QH = 42.500 KJ/Kmol : Tỷ nhiệt mol đẳng áp trung bình điểm z xủa sản vật cháy : 8,314 + (kJ/kmol.độ) Xác đinh tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình điểm z cơng thức sau : Thay tất vào (**) ta được: Tz = 2772,899 (0K) 6) Áp suất điểm z: Ta có áp suất điểm Z( pz) xác định theo công thức : (Mpa) Với λ hệ số tăng áp : λ= Trong đó: : hệ số tăng áp, ta chọn (MPa) IV Tính q trình dãn nở 1) Hệ số giãn nở sớm P: 2) Hệ số Giản nở sau: Ta có hệ số giản nở sau xác định theo công thức : 3) Chỉ số giãn nở đa biến trung bình n2: Ta có số giản nở đa biến trung bình n2 xác định từ phương trình cân sau : Trong : Tb : nhiệt trị điểm bvà xác định theo công thức : (0K) : Nhiệt trị thấp nhiên liệu Đối với động diezel: Nhiên liệu diezel có nhiệt trị: = 42.500 KJ/kg.nl VP n2 = 1,24625 thay vào hai vế: VT=0,2465 VP=0,2465 VT-VP=0,0000 Vậy ta chọn: (0K) 4) Áp suất của trình giản nở: Áp suất cuối trình giản nở pb xác định theo công thức : (MPa) 5) Nhiệt độ khí thải Trt Nhiệt độ khí thải xác định theo công thức : (0K) Sai số nhiệt độ khí thải tính tốn Trt nhiệt độ khí thải chọn ban đầu khơng vượt 15% , nghĩa là: Vậy thoả mãn điều kiện V Tính tốn q trình cơng tác 1) Áp suất thị trung bình Đối với động diezel: 1,746 (MPa) 2) Áp suất thị trung bình thực tế : Do có sai khác tính tốn thực tế đo ta có áp suất thị trung bình thực tế xác định theo cơng thức : (MPa) Trong số hiệu đính đồ thị cơng Chọn theo tính chủng loại động 3) Suất tiêu hao nhiên liệu thị Ta có cơng thức xác định suất tiêu hao nhiên liệu thị gi : (g/kW.h) (g/KW.h) 4) Hiệu suất thị : Ta có cơng thức xác định hiệu suất thị : 5) Áp suất tổn thất giới Áp suất tổn thất giới xác định theo nhiều công thức khác biểu diễn nhiều quan hệ tuyến tính với tốc độ trung bình động Ta có tốc độ trung bình động : (m/s) (m/s) Đối với động diezel công suất lớn : 0,03 + 0,012.9,24 0,1408 (MPa)C 6) Áp suất trung bình Ta có cơng thức xác định áp suất có ích trung bình thực tế xác định theo công thức : (MPa) 1,746– 0,1408 = 1, 6052 (MPa) (Sau tính pe phải so sánh với trị số pe tính , có sai số phải tính lại.) 7) Hiệu suất giới : Ta có cơng thức xác định hiệu suất giới : 8) Áp suất tiêu hao nhiên liệu Ta có cơng thức xác định suất tiêu hao nhiên liệu tính tốn : (g/KW.h) 9) Hiệu suất có ích Cơng suất có ích xác định theo cơng thức sau : 10) Kiểm nghiệm đường kính xy lanh D theo cơng thức: (mm) Ta tích cơng tác tính tốn xác định theo cơng thức : (lit) = 0,019 (lit) (mm) Sai số đường kính: D = ... dụng nhiệt điểm b: lớn Thông thường: Đối với động diezel: = 0.80 ÷ 0.90 Chọn = 0.85 12) Hệ số đính đồ thị cơng ( Thể sai lệch tính tốn lý thuyết chu trình cơng tác động với chu trình cơng tác. .. dụng nhiệt điểm z: Thể nhiệt lượng phát nhiên liệu dùng để sinh công tăng nội điểm z với lượng nhiệt phát đốt cháy hồn tồn kg nhiên liệu Do phụ thuộc vào chu trình cơng tác động Đối với động. .. tổn thất lưu động dịng khí, thời gian cháy tốc độ tăng áp suất Sự sai lệch chu trình thực tế với chu trình tính tốn động xăng động diezel hệ số động xăng thường chọn trị số lớn Nói chung chọn