BÀI TẬP LỚN Môn học: TÍNH TOÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC BÀI TẬP LỚN Môn học: TÍNH TOÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Tên nhóm: Nhóm GVHD: Đạt vali HVTH: Nguyễn Quốc Gia Thịnh 20146432 Nguyễn Minh Tiến 20145143 Nguyễn Hữu Tồn 20145634 TP.Hờ Chí Minh, tháng năm 2022 2.1 Các thông số động cơ: Công suất có ích ( N e ¿:60 (kW/h) Mô men xoắn cực đại: 4500 (Nm) Số vòng quay (n): 6500 (v/ph) Số xilanh (i): Tỷ số nén ε =11 Các thống số kết cấu λ = R/L Động xăng thẳng hàng: 0,85÷1,20 chọn S/D=1,1 Bảng số liệu ban đầu ĐCĐT Các số liệu phần tính tốn nhiệt TT Tên thông số Ký hiệu Giá trị Đơn vị Kiểu động Số kỳ  kỳ Số xilanh i - Góc mở sớm xupáp nạp 1 20 độ Góc đóng muộn xupáp nạp 2 45 độ Góc mở sớm xupáp xả 1 55 độ 10 Góc đóng muộn xupáp xả 2 30 độ 13 Công suất động Ne 60 kw 14 Số vòng quay động n 6500 v/ph 16 Tỷ số nén  11 Ghi Đ/cơ Xăng, không tăng áp 2.2 Chọn thơng số tính tốn nhiệt 2.2.1 Áp suất khơng khí nạp ( Po ) Áp suất khơng khí nạp chọn áp suất khí quyển, giá trị po phụ thuộc vào độ cao so với mực nước biển Càng lên cao po giảm khơng khí lỗng, độ cao so với mực nước biển: Po =0.1013 MN /m2 2.2.2 Nhiệt độ khơng khí nạp (T o) Nhiệt độ khơng khí nạp phụ thuộc chủ yếu vào nhiệt độ trung bình mơi trường, nơi xe sử dụng T o=273+27=300 o K 2.2.3 Nhiệt độ khí nạp trước xupap nạp (T k ) Động bốn kỳ không tăng áp: o T k =T o=300 K 2.2.4 Áp suất khí nạp trước xuppap nạp ( Pk ) Đối với động bốn kỳ không tăng áp: Pk =P o=0,1013 MN /m 2.2.5 Áp suất cuối trình nạp ( Pa) Đối với động không tăng áp: Trong q trình tính tốn nhiệt, suất cuối q trình nạp Pacủa động bốn kỳ không tăng áp thường xác định công thức thực nghiệm: Pa = (0.80 ÷ 0.95) Po chọn Pa=0,9 Po =0,9∗0,1013=0,091 MN /m2 2.2.6 Chọn áp suất khí sót Pr Là thơng số quan trọng đánh giá mức độ thải sản phẩm cháy khỏi xilanh động Đối với động xăng chọn: Pr =0,11÷ 0,12 chọn Pr =0,12 MN /m2 2.2.7 Nhiệt độ khí sót (T r ¿ Khi tính tốn, người ta thường lấy giá trị 𝑇𝑟 cuối trình thải cưỡng Giá trị 𝑇𝑟 chọn phạm vi sau: Động xăng: T r=900÷ 1000 chọn T r=1000 oK 2.2.8 Độ tăng nhiệt độ nạp Khí nạp chuyển động đường ống nạp vào xylanh động tiếp xúc với vách nóng nên sấy nóng lên trị số nhiệt độ ΔT Khi tiến hành tính tốn nhiệt động người ta thường chọn trị số ΔT vào số liệu thực nghiệm Đơng xăng: ΔT =0 ÷20 o C chọn Δ T =15 o C 2.2.9 Chọn hệ số nạp thêm λ Hệ số nạp thêm λ 1biểu thị tương quan lượng tăng tương đối hỗn hợp khí cơng tác sau nạp thêm so với lượng khí cơng tác chiếm chỗ thể tích V a Hệ số nạp thêm chọn giới hạn λ 1=1,02÷ 1,07.Chọn λ1 =1,05 2.2.10 Chọn hệ số quét buồng cháy λ Đối với động không tăng áp khơng có qt buồng cháy chọn λ 2=0,9 2.2.11 Chọn hệ số hiệu đính tỷ nhiệt λ t Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt λ t phụ thuộc vào thành phần khí hỗn hợp α nhiệt độ khí sót T r Theo thực nghiệm thống kê động xăng λt chọn: Động xăng có α=0,85÷0,92; Chọn λt =1,15 2.2.12 Hệ số lợi dụng nhiệt điểm Z (ε z ) Hệ số lợi dụng nhiệt điểm Z (ε Z) thông số biểu thị mức độ lợi dụng nhiệt điểm Z (ε Z) phụ thuộc vào chu trình cơng tác động Đối với động xăng không tăng áp chọn ε z =0,8 2.2.13 Hệ số lợi dụng nhiệt điểm b (ε b) Hệ số lợi dụng nhiệt điểm b (ε b) phụ thuộc vào nhiều yếu tố Khi tốc độ động cao, cháy rớt tăng, dẫn đến ε b nhỏ Đối với động xăng chọn ε b=0,9 2.2.14 Hệ số dư lượng khơng khí α Hệ số α ảnh hưởng lớn đến trình cháy: Đối với động đốt trong, tính tốn Đối với dộng xăng chọn α =0,9 2.2.15 Chọn hệ số điền đầy đồ thị công Hệ số điền đầy đồ thị công φ dđánh giá phần hao hụt diện tích đồ thị cơng thực tế so với đồ thị cơng tính tốn Hệ số điền đầy đủ đồ thị chọn φ d=0,95 cho động xăng 2.2.16 Tỷ số tăng áp 2.3 Tính tốn nhiệt Tính tốn nhiệt nhằm xác định thơng số chu trình lý thuyết tiêu kinh tế - kỹ thuật động Đồ thị công thị động xây dựng sở kết tính tốn nhiệt số liệu cho bước tính tốn động lực học tính tốn thiết kế động 2.3.1 Quá trình nạp 2.3.1.1 Hệ số nạp (η v) ηv= [ ( )] P T k + ∆ T Pa ε λ1−λ t λ2 r ε−1 Tk Pk Pa Chọn m=1,48 ηv= 300 0,9∗0,1013 ¿ 11−1 300+15 0,1013 η v =0,883 m 2.3.1.2 Hệ số khí sót ( γ r ) γr = γr = λ 2∗(T k + Δ T ) Pr Tr Pa 0,9∗(300+15) 0,12 1000 0,091 1 Pr m ε λ 1−λ1 λ2 ( ) Pa 11∗1,05−1,05∗0,9∗( 0,12 ) 1,48 0,9∗0,1013 γ r =0,036 2.3.1.3 Nhiệt độ cuối trình nạp T a Pa m−1 m T k + ΔT + λt γ r T r ( ) Pr T a= 1+ γ r T a= 300+15+1,15∗0,036∗1000∗( 1+ 0,036 0,9∗0,1013 1,48−1 ) 1,48 0,12 T a=340,608 K 2.3.2.1 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình khí nạp mới: mc v =a v + bv 0,00419 T =19,806+ T 2 2.3.2.2 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình sản phẩm cháy: - Khi α=0,9 < tính cho động xăng theo công thức sau: mc v }} = left (17,997+3,504*α right ) + {1} over {2} left (360,34+252,4*α right ) * {10} ^ {-5} ¿ ¿ ¿ ( 17,997+3,504∗0,9 )+ ( 360,34+252,4∗0,9 )∗10−5 T ¿ 21,151+2,9375∗10−3 T 2.3.2.3Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình hỗn hợp khí q trình nén: ' }}} over {1+ {γ} rsub {r} ¿ mc v =mcv + γ r mc v ¿¿ a v + γ r a''v 19,806+0,036∗21,151 = =19,853 1+γ r 1+0,036 bv + γ r b'v' 0,00419+0,036∗2∗2,9375∗10−3 ' bv= = =4,248∗10−3 1+ γr 1+0,036 a'v = mc v ' =19,853+ 2,124∗10−3 T 2.3.2 Quá trình nén 2.3.2.4 Tỷ số nén đa biến trung bình n1 : Chỉ số nén đa biến trung bình phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: tỷ lệ hóa khí, loại buồng cháy, thơng số kết cấu động cơ, thông số vận hành gồm phần tải, vịng quay, trạng thái nhiệt…(cho n1 =1,28÷ 1,38) n1 −1= 8,314 ' a v+ ' bv n −1 ∗Ta∗( ε +1 ) chọn n1 =1,373 n1 −1= 8,314 =0,372 4,248∗10−3 n −1 19,853+ 340,608 ( 11 +1 ) sai số = ∆ n1 =0,252 % vế phải (1 ) =1,068∗( 21,151+ 2,9375∗10 T z )∗T z =22,589.T z + 3,137.10 T z −3 −3 ( ) 79672,086=22,589.T z+ 3,137.10−3 T z2 o Giải phương trình ( ) ta T z=2593,112 K 2.3.3.10 Áp suất cuối trình cháy P z Đối với động xăng: P z=β z Tz 1,068∗2593,112 Pc = ∗2,453=8,154 [NM /m ] Tc 833,094 Lưu ý: động xăng λ không chọn trước mà phải xác định công thức: λ=β z T z 1,068∗2593,112 = =3,324 Tc 833,094 Phù hợp với tiêu chuẩn động xăng: λ = 3,00 ÷ 4,00 2.3.4 Q trình giãn nở 2.3.4.1 Tỷ số giãn nở đầu - Đối với động xăng: ρ=1 2.3.4.2 Tỷ số giãn nở sau Đối với động xăng: 𝛿 = ℇ 2.3.4.3 Xác định số giãn nở đa biến trung bình Chọn n2=1,196 n2 −1= ¿ 8,314 ( ξb−ξz ) Q H } + {{b} rsub {vz} rsup {''}} over {2} left ({T} rsub {z} + {T} rsub {b} right ) ¿ +a vz ¿ M ( 1+ γ r ) β ( T z−T b ) 8,314 ( 0.9−0,8 ) 43960 ( 2593,112 +21,151+2,9375∗10 2593,112+ 2593,112 11n −1 0,473 ( 1+ 0,036 ) 1,077 2593,112− n −1 11 ( sai số = −3 ) Δ n2 =¿0,816%