TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT TP HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc NHIỆM VỤ BÀI TẬP LỚN ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐỘNG CƠ Họ và Tên SV Phan Thành Lợi MSSV 20145549 Số l[.]
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc NHIỆM VỤ BÀI TẬP LỚN ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐỘNG CƠ Họ Tên SV: Phan Thành Lợi MSSV: 20145549 ❖ Số liệu ban đầu Loại động cơ: Diesel (buồng đốt xốy lốc, khơng tăng áp) Số kỳ, .4 Cơng suất có ích, Pmax (kW): …97 kW… Số vòng quay, n (vòng/phút): .4000 Tỉ số nén, ε: …….19,5:1………… Hệ số dư lượng khơng khí, α: … 1,4…… Làm mát bằng: …… Nước……… Số xylanh i: ……4……………………… ❖ Nội dung thuyết minh NHIỆM VỤ VÀ ❖ Nội dung vẽ Ngày giao nhiệm vụ : Ngày hoàn thành : GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN CHÍNH (Ký ghi rõ họ tên) PGS.TS Lý Vĩnh Đạt PHẦN 1: TÍNH TỐN NHIỆT ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 1.1THƠNG SỐ CHO TRƯỚC -Tính Tốn Động Cơ: Diesel (buồng đốt xốy lốc) -Cơng suất có ích : Pmax: 97kW/4000 rpm -Tỷ số nén : ε = 19.5 -Số vòng quay: ne = 4000 vg/ph -Số xylanh: i = 1.2CHỌN CÁC THƠNG SỐ CHO TÍNH TỐN NHIỆT 1.2.1Áp suất khơng khí nạp ( p0): Áp suất khơng khí nạp chọn áp suất khí quyển: p0 = 0,1013 (MN/m2) 1.2.2Nhiệt độ khơng khí nạp (T 0): Nhiệt độ khơng khí nạp mơi phụ thuộc chủ yếu vào nhiệt độ trung bình mơi trường, nơi xe sử dụng Điều khó khắn đối vơi xe thiết kế sử dụng vùng có khoảng biến thiên nhiệt độ ngày lơn Nươc ta thuộc khu vực nhiệt đơi, nhiệt độ trung bình ngày chọn tkk = 29 , : T = (tkk + 273)= 302 K 1.2.3Áp suất khí nạp trước xuppap nạp ( pk): Động bốn kỳ không tăng áp: pk = p0 = 0,1013 (MN/m2) 1.2.4Nhiệt độ khí nạp trước xuppap nạp (T k): Nhiệt độ khí nạp trươc xuppap nạp động có bốn kỳ khơng tăng áp: T k = T = 302K 1.2.5Áp suất cuối trình nạp ( pa): Động bốn kì khơng tăng áp: pa = (0,8 ÷ 0,95) p0 (MN/m2), ta chọn: pa= 0,85.0,1013= 0,086105 (MN/m2) 1.2.6Áp suất khí sót ( pr ): Đối vơi động Diesel : pr = (0,106 ÷ 0,115), ta chọn: pr = 0,11 (MN/m2) 1.2.7Nhiệt độ khí sót ( T r ): Đối vơi động Diesel T r = (700 ÷ 900)K, ta chọn T r =800K 1.2.8Độ tăng nhiệt độ khí nạp ( ∆T ): Khí nạp mơi chuyển động đường ống nạp vào xilanh động tiếp xúc vơi vách nóng lên sấy nóng lên trị số nhiệt độ ΔT Đối vơi động Diesel thì, ∆T = 20 ÷ 40oC, ta chọn ∆T =30oC 1.2.9Chọn hệ số nạp thêm ( λ1 ): Hệ số nạp thêm biểu thị sự tương quan lượng tăng tương đối hỗn hợp khí cơng tác sau nạp thêm so vơi lượng khí cơng tác chiếm chỗ thể tích Va Hệ số nạp thêm thường chọn giơi hạn λ1 = 1,02 ÷ 1,07, ta chọn : λ1 = 1,03 1.2.10Chọn hệ số quét buồng cháy (λ2): Đối vơi động khơng có qt buồng cháy nên chọn λ2 = 1.2.11Chọn hệ số hiệu đính tỷ nhiệt (λ ) : Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt λt phụ thuộct vào thành phần⍺ hỗn hợp ⍺ nhiệt độ khí sót Tr Theo thực nghiệm: đối vơi động Diesel có: = 1,25 ÷ 1,4 ta chọn: λt = 1,12 1.2.12Hệ số nhiệt lợi dụng điểm z (ξ z): - Hệ số lợi dụng nhiệt điểm Z thông số biểu thị mức độ lợi dụng nhiệt trình cháy, hay tỉ lệ lượng nhiên liệu cháy điểm Z phụ thuộc vào chu trình cơng tác động - Bảng hệ số lợi dụng nhiệt Z - Đối với động Diesel ta chọn ξZ = 0,85 1.2.13Hệ số nhiệt lợi dụng 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 - Bảng hệ số lợi dụng nhiệt b: - Đối với động Diesel ta chọn ξb = 0,9 1.2.14Chọn hệ số dư lượng khơng khí ( ): Hệ số α ảnh hưởng lớn đến trình cháy - Đối với động đốt trong, tính tốn nhiệt thường phải tính chế độ cơng suất cự̣c đại, hệ số dư lượng khơng khí chọn pham vi cho bảng sau: - Ta chọn hệ số dư lượng khơng khí thuộc loại động Diesel buồng đốt xốy lốc có α=1,4 1.2.15Chọn hệ số điền đầy đồ thị công (φd): - Hệ số điền đầy đủ đồ thị cơng φd đánh giá phần hao hụt diện tích đồ thị công thự̣c tế so với đồ thị cơng tính tốn - Hệ số điền đầy đủ đồ thị φd chọn theo số liệu kinh nghiệm theo bảng sau - Đối với động Diesel có buồng cháy ngăn cách ta chọn φd = 0,94 1.2.16Tỷ số tăng áp ( ): - Là tỷ số áp suất hỗn hợp khí xilanh cuối q trình cháy trình nén - Trị số λ thường nằm phạm vi sau: • Động Diesel λ= 1,35 ữ 2,40 ã Ta chn = 1.3TNH 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 bươc tính tốn động lực học tính tốn thiết kế động Trình tự bước tính tốn nhiệt 1.3.1Q trình nạp - Hệ số nạp (ηv): ηv= ε−1 Tk T k+ ∆ T Trong : m – số đa biến trung bình khơng khí, chọn pa pk [ ε.λ λ λ = 1,5 − t ( p pa -Hệ 302 0,086105 số khí sót ( r) : ηv= 19,5− 302 +30 T k+ ΔT ) ( γr = λ2 [ 0,1013 γr = pr p r 800 (0,086105 ) ( Pr ε λ1−λ1 λ2 Pa a 0,11 1.(302+ 30) ×1 19,5 ×1,03−1,12 T 0,086105 19,5.1,03−1,03.1 ( (T k+ ΔT )+ λt γr T r T a= (302+ 30)+1,15.0,02809.800 =0,7843 (m ) 0,11 0,086105 ( pa pr = 0,02809 )1,5 m−1 ) ) m ( 1+γr 1,5−1 ( 0,086105 0,11 )( 1,5 ) =346,095 1+0,02809 1.3.2Quá trình nén ) ] 1,5 - Nhiệt độ cuối trình nạp Ta: T a= 0,11 (K) -Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình khí nạp bv m cv=av+ T =19,806+ 0,00419 T( kJ kmol K) - Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình sản phẩm cháy: Khi α > tính cho động Diesel theo cơng thức sau mcv'' = Thay số ta được: mcv'' =19,867+ ( 19,867+ ) 1,634 + 1,634 α ) + ( 427,38+ 2.( 427,38+ 184,36 1,4 184,36 α ) ) 10−5 T 10−5 T =21,0341+0,0027953 T ( 1,4 - Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình hỗn hợp khí q trình nén: m cv '= m cv mc v + γr m cv ' ' 1+γ r '= 19,806+0,002095 T + 0,02809(21,0341+ 0,0027953T ) =19.8396+0,002114 T 1+ 0,02809 Xác định số nén đa biến trung bình : n1 Chỉ số nén đa biến trung bình n1 xác định cách gần theo phương trình cân nhiệt trình nén, ta có: 8,314 n1 −1= ' a v+ →n1−1= b v' T a ( εn −1+1) 8,314 19.8396+0,002114 346,095 (19,5n −1 +1) →n1=1,3656 - Áp suất trình nén : pc = pa εn = 0,086105 19,51,3656 = 4,9738 MPa - Nhiệt độ cuối trình nén: T c = T a ε n −1 = 346,095.19,51,3656−1 = 1025.255K 1.3.3Quá trình cháy: -Lượng khơng khí lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu Mo M o= 21 (12C + H4 − 32O ) (kmol kk/kg.nl) Trong đó: C, H, O thành phần carbon, hydro, oxy, tính theo khối lượng có 1kg nhiên liệu lỏng Tham khảo bảng 2.11 - - Lượng khí nạp thự̣c tế nạp vào xi lanh M Thay số liệu vào công thức ta tính được: Lượng khơng khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy 1kg dầu diesel: Mo = 0,4946 M1=α × M0=1,4 × 0,4946=0,69244 (kmol kk ) - Lượng sản vậ̣t cháy M M 2= O H 0,87 0,126 +α ×M0= + + + 1,4 ×0,4946 32 32 4 M 2=0,75113 [ kmol SVC/ kgnl ] - Hệ số biến đổi phân tử khí lí thuyết β0 β0= M2 = 0,75113 = 1,08475 M 0,69244 - Hệ số biến đổi phân tử khí thự̣c tế β β0−1 1,08475−1 β=1+ =¿1,08243 =1+ 1+ γr 1+ 0,02809 - Hệ số biến đổi phân tử khí điểm βz β z =1+ Với xz = ξz = β0 −1 1,08475−1 × xz =1+ 1+γ1+ 0,02809 0,9r 0,85 × 0,85 =¿1,07785 : Phần nhiên liệu cháy Z ξb 0,9 - Tổn thất nhiệt lượng cháy khơng hồn toàn ∆ QH Đối với động Diesel α >1, ∆ QH =0 - Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình mơi chất Z M '' (x γr + z mcvz = M Ta có: β0 )mcv ' + M1 (1−xz ) mcv (x + β )+ M (1−x γr z z ) mcv ' =19.8396+0,002114 T mcv =19,806+ 0,00419 T Thay vào ta được: 0,85 0,02809 '' 0,85 0,75113 ( 0,9 + 1,08475 ) (19.8396+ 0,002114 T )+ 0,69244 (1− mcvz = 0,75113 0,02809 0,85 ( 0,85 ) +0,69244 ( 1− 0,9 + 1,08475 0,9 ) mcvz' '=19,8379+0,002113 T - Nhiệt độ cuối trình cháy Tz Đối với động Diesel tính theo cơng thức 0,85.42530 0,9 ).(19,806+ 0,00419 T )