TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN MÔN HỌC (ĐỘNG CƠ) SVTH MSSV Đào Ngọc Quốc Khánh 19145087 GVHD TS Nguyễn Văn Trạng Thành phố Hồ Chí Minh, th.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN MÔN HỌC (ĐỘNG CƠ) SVTH: MSSV Đào Ngọc Quốc Khánh 19145087 GVHD: TS Nguyễn Văn Trạng Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2022 Đào Ngọc Quốc Khánh 19145CL1B 19145087 02CLC Xăng, không tăng áp 52 2400 Chương 1: CÁC THÔNG SỐ ĐỘNG CƠ .1 Chương 2: CHỌN CÁC THÔNG SỐ TÍNH TỐN NHIỆT 2.1 Áp suất khơng khí nạp p0 2.2 Nhiệt độ môi trường T0 2.3 Áp suất khí nạp trước supap nạp pK 2.4 Nhiệt độ khí nạp trước xuppap nạp TK .2 2.5 Áp suất cuối trình nạp pa .2 2.6 Áp suất khí sót pr 2.7 Nhiệt độ khí sót 𝑻𝒓 2.8 Độ tăng nhiệt độ khí nạp .2 2.9 Hệ số nạp thêm λ1 2.10 Hệ số quét buồng cháy λ2 2.11 Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt λt 2.12 Hệ số lợi dụng nhiệt điểm Z ξZ 2.13 Hệ số lợi dụng nhiệt điểm b ξb .3 2.14 Hệ số dư lượng không khí α 2.15 Chọn hệ số điền đầy đồ thị công φd 2.16 Tỷ số tăng áp λ Chương 3: TÍNH TOÁN NHIỆT 3.1 Quá trình nạp 3.1.1 Hệ số nạp 𝛈𝐯 .4 3.1.2 Hệ số khí sót γ 3.1.3 Nhiệt độ cuối trình nạp Ta 3.2 Quá trình nén 3.2.1 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình khí nạp mcv .4 3.2.2 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình sản phẩm cháy mcv” .4 3.2.3 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình hỗn hợp khí q trình nén mcv‘ 3.2.4 Tỷ số nén đa biến trung bình n1 3.2.5 Áp suất trình nén Pc 3.2.6 Nhiệt độ cuối trình nén Tc 3.3 Quá trình cháy 3.3.1 Lượng khơng khí lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu Mo 3.3.2 Lượng khí nạp thực tế nạp vào xylanh M1 3.3.3 Lượng sản vật cháy M2 3.3.4 Hệ số biến đổi phân tử khí lý thuyết β0 3.3.5 Hệ số biến đổi phân tử khí thực tế β .6 3.3.6 Hệ số biến đổi phân tử khí điểm 3.3.7 Tổn thất nhiệt cháy khơng hồn tồn 3.3.8 Tỷ nhiệt mol đẳng tính trung bình môi chất điểm Z 3.3.9 Nhiệt độ cuối trình cháy 𝐓z .7 3.3.10 Áp suất cuối trình cháy 𝐏z 3.4 Quá trình giãn nở 3.4.1 Tỷ số giãn nở đầu 3.4.2 Tỷ số giãn nở sau .7 3.4.3 Xác định số giãn nở đa biến trung bình 3.4.4 Nhiệt độ cuối trình giãn nở Tb 3.4.5 Áp suất cuối trình giãn nở Pb 3.4.6 Kiểm nghiệm nhiệt độ khí sót Tr 3.4.7 Sai số khí sót 3.5 Tính tốn thơng số đặc trưng chu trình 3.5.1 Áp suất thị trung bình tính toán 3.5.2 Áp suất thị trung bình thực tế 3.5.4 Hiệu suất giới 3.5.5 Hiệu suất có ích .9 3.5.6 Áp suất có ích trung bình .9 3.5.7 Suất tiêu hao nhiên liệu thị 10 3.5.8 Tính suất tiêu hao nhiên liệu ge 10 3.5.9 Áp suất tổn thất khí pm 10 3.5.10 Tính tốn thơng số kết cấu động 10 Chương 4: VẼ ĐỒ THỊ CÔNG CHỈ THỊ P-V 13 4.1 Xác định điểm đặc biệt 13 4.2 Dựng đường cong nén 13 4.3 Dựng đường cong dãn nở 14 4.4 Các điểm hiệu chỉnh đồ thị 14 Chương 5: TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC PISTON VÀ ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU TRỤC KHUỶU – THANH TRUYỀN 15 5.1 Chuyển vị piston 15 5.2 Tốc độ Piston 16 5.3 Gia tốc Piston 16 5.4 Lực khí thể 16 5.5 Lực quán tính khối lượng chuyển động tịnh tiến .17 5.6 Lực ly tâm .18 5.7 Hệ lực tác dụng cấu trục khuỷu-Thanh truyền 18 5.7.1 Lực tổng cộng tác dụng lên đỉnh piston 18 5.7.2 Lực tác dụng dọc tâm truyền lực ngang N ép piston lên thành xylanh 18 5.7.3 Lực tiếp tuyến T pháp tuyến Z .18 Chương 6: ĐỒ THỊ 19 PHỤ LỤC 24 Phụ lục 1: BẢNG SỐ LIỆU CỦA CÁC ĐỒ THỊ 24 Phụ lục 2: CODE MATLAB .39 TÀI LIỆU THAM KHẢO .45 Chương 1: CÁC THÔNG SỐ ĐỘNG CƠ Loại động Cơng suất (kW) Tỷ số nén () Số vịng quay (vg/ph) Số xylanh (i) 52 2400 Xăng Không tăng áp Chương 2: CHỌN CÁC THƠNG SỐ TÍNH TỐN NHIỆT 2.1 Áp suất khơng khí nạp p0 p0 = 0,1 MN/𝑚2 2.2 Nhiệt độ môi trường T0 Miền Nam nước ta thuộc vực nhiệt đới, nhiệt độ trung bình ngày chọn tkk = 29𝑜C cho khu vực miền Nam, đó: T0 = 29 + 273 = 302 K 2.3 Áp suất khí nạp trước supap nạp pK Động kỳ, không tăng áp pk = p0 = 0,1 MN/𝑚2 = 0,1 MPa 2.4 Nhiệt độ khí nạp trước xuppap nạp TK Đối với động bốn kỳ, không tăng áp nhiệt độ khí nạp trước xuppap nạp nhiệt độ khí nạp trước xuppap nạp: 𝑇𝐾 = 𝑇0 = 302 K 2.5 Áp suất cuối trình nạp pa Áp suất cuối q trình nạp động khơng tăng áp ta chọn phạm vi: p𝑎 = (0,8 ÷ 0,95) p0, chọn p𝑎 = 0,9.p0 = 0,9 0,1 = 0,09 MN/𝑚2 2.6 Áp suất khí sót pr Áp suất khí sót động xăng p𝑟 chọn phạm vi: p𝑟 = (1,05 ÷ 1,12) p0 MN/m2, chọn pr =1,1 p0 = 0,11 MN/m2 2.7 Nhiệt độ khí sót 𝑻𝒓 Giá trị 𝑇𝑟 động xăng chọn phạm vi: 𝑇𝑟 = 900 ÷ 11000 K, chọn Tr = 950 K 2.8 Độ tăng nhiệt độ khí nạp Động xăng: ΔT = ÷ 20 K, chọn ΔT = 20 K 2.9 Hệ số nạp thêm λ1 Hệ số nạp thêm chọn giới hạn λ1 = 1,02 ÷ 1,07 Chọn λ1 = 1.03 2.10 Hệ số quét buồng cháy λ2 Động không tăng áp: λ2 = 2.11 Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt λt Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt λt phụ thuộc vào thành phần khí hỗn hợp α nhiệt độ khí sót Tr Thơng thường tính cho động xăng có α=0,85÷0,92; chọn λt=1,15 2.12 Hệ số lợi dụng nhiệt điểm Z ξZ Hệ số lợi dụng nhiệt điểm Z (ξZ) thông số biểu thị mức độ lợi dụng nhiệt điểm Z (ξZ) phụ thuộc vào chu trình cơng tác động Đối với động xăng ξZ khoảng (0,75 ÷ 0,92); chọn ξZ = 0,8 2.13 Hệ số lợi dụng nhiệt điểm b ξb Hệ số lợi dụng nhiệt điểm b (ξb) phụ thuộc vào nhiều yếu tố Khi tốc độ động cao, cháy rớt tăng, dẫn đến ξb nhỏ Đối với động xăng ξb khoảng 0,85 ÷ 0,95; chọn ξb=0,9 2.14 Hệ số dư lượng khơng khí α Hệ số α ảnh hưởng lớn đến trình cháy động xăng α nằm khoảng 0,85 ÷ 0,95; chọn α = 0,88 2.15 Chọn hệ số điền đầy đồ thị công φd Hệ số điền đầy đồ thị công φd đánh giá phần hao hụt diện tích đồ thị cơng thực tế so với đồ thị cơng tính tốn Động xăng φd khoảng 0,93 ÷ 0,97; chọn φd = 0,97 2.16 Tỷ số tăng áp λ Là tỷ số áp suất hỗn hợp khí xilanh cuối trình cháy trình nén Trị số λ động xăng thường nằm phạm vi λ = 3,00 ÷ 4,00; chọn λ = 3,2 Chương 3: TÍNH TỐN NHIỆT 3.1 Q trình nạp 3.1.1 Hệ số nạp 𝛈𝐯 1 𝑇𝐾 𝑃𝑎 𝑃𝑟 𝑚 [ε λ1 − λ𝑡 λ2 ( ) ] η𝑣 = ε − 𝑇𝐾 + ΔT 𝑃𝐾 𝑃𝑎 = 302 8−1 302+20 0,09 0,1 [8.1,03 − 1,15.1 ( 0,11 1,5 0,09 ) ] ≃ 0,845 Chọn m=1,5 3.1.2 Hệ số khí sót γ λ γr = (ε−1).η 𝑃𝑟 𝑇𝐾 𝑣 𝑃𝐾 𝑇𝑟 = (8−1).0,845 0,11 302 0,1 950 ≃ 0,06 3.1.3 Nhiệt độ cuối trình nạp Ta 𝑃 (𝑇𝐾 + Δ𝑇 ) + λ𝑡 γ𝑟 𝑇𝑟 ( 𝑎 ) 𝑃𝑟 T𝑎 = + γ𝑟 (302+20)+1,15.0,06.950.( = 1,5−1 0,09 1,5 ) 0,11 1+0,06 𝑚−1 𝑚 ≃ 362 K 3.2 Quá trình nén 3.2.1 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình khí nạp mcv 𝑏 0,00419 2 mcv = 𝑎𝑣 + 𝑇 = 19,806 + 𝑇 (kJ / kmol.K) Với 𝑎𝑣 = 19,806 bv= 0,00419 3.2.2 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình sản phẩm cháy mcv” Khi α=0,9 tính cho động xăng theo cơng thức sau: mcv” = (17,997+3,504 α) + (360,34+252,4 α) 10-5 T Thay vào ta mcv” = (17,997+3,504.0,9) + (360,34+252,4.0,9) 10-5 T = 21,1506 + 2,938.10-3.T Với 𝑎𝑣 " = 21,1506 bv’’ = 0,005876 3.2.3 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình hỗn hợp khí q trình nén mcv‘ mc + r mcv '' mcv ' = v = 1+ r 19,806 + 0, 0419 T + 0, 06.(21,1506 + 0, 002938.T ) + 0, 06 = 19,88 + 0,0021.T ( 𝐾𝐽 𝐾𝑚𝑜𝑙.𝐾 ) Với: av ' = 19,88 bv ' = 0.0042 3.2.4 Tỷ số nén đa biến trung bình n1 n1 − = n1 − = 8,314 av '+ bv ' Ta ( n1 −1 + 1) 8,314 0.0042 19,88 + 362 (8n1 −1 + 1) n1 = 1,37 3.2.5 Áp suất trình nén Pc 𝑃𝑐 = 𝑃𝑎 𝜀 𝑛1 = 0,09.81,37 = 1,55 (MN/m2 ) 3.2.6 Nhiệt độ cuối trình nén Tc Tc = 𝑇𝑎 𝜀 𝑛1−1 = 362.81,37-1 = 781 K 3.3 Q trình cháy 3.3.1 Lượng khơng khí lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu Mo C H O M = + − (kmol kk/kg.nl) 21 12 32 Trong đó: C, H, O thành phần carbon, hydro, oxy, tính theo khối lượng có 1kg nhiên liệu lỏng Đối với động xăng thành phần kg nhiên liệu có: { 𝐶: 0,855𝑘𝑔 𝐻: 0,145𝑘𝑔 Thay số liệu vào cơng thức ta tính được: Lượng khơng khí lý thuyết để đốt cháy 1kg xăng: Mo = 0,512 (kmol kk) 3.3.2 Lượng khí nạp thực tế nạp vào xylanh M1 Đối với động xăng: ... suất (MPa) 5,41 4,6 14 Chương 5: TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC PISTON VÀ ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU TRỤC KHUỶU – THANH TRUYỀN 5.1 Chuyển vị piston Hình 5.1 Sơ đồ động học cấu Piston – trục khuỷu – Thanh truyền... hệ số điền đầy đồ thị công φd Hệ số điền đầy đồ thị công φd đánh giá phần hao hụt diện tích đồ thị cơng thực tế so với đồ thị cơng tính tốn Động xăng φd khoảng 0,93 ÷ 0,97; chọn φd = 0,97 2.16... Dựng đường cong dãn nở 14 4.4 Các điểm hiệu chỉnh đồ thị 14 Chương 5: TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC PISTON VÀ ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU TRỤC KHUỶU – THANH TRUYỀN 15 5.1 Chuyển vị piston