Thuyết minh môn học động cơ đốt trong

Thuyết minh đồ án môn học Động Đốt Trong Lời nói đầu Động đốt đóng vai trị quan trọng kinh tế, nguồn động lực cho phương tiện vận tải ô tô, xe máy, tàu thuỷ, máy bay máy công tác máy phát điện, bơm nước… Nó cung cấp tới 80% lượng sản xuất sử dụng đời sống Chính tầm quan trọng động đốt sống loài người, chúng em, sinh viên ngành động đốt cần phải nắm vững nguyên lý động đốt còng nh hướng phát triển Chính Đồ án Động đốt mơn học quan trọng, có tính tổng hợp kiến thức chuyên ngành Động đốt Đồ án Động đốt vận dụng kiến thức môn chuyên ngành như: Nguyên lý động cơ, để biết lựa chọn thông số tối ưu q trình cơng tác để tính tốn nhiệt xác định tiêu kinh tế kỹ thuật kiểm định lại kích thước động cơ; Hiểu sâu môn Động lực học dao động xoắn động cơ; Nắm vững kiến thức tính tốn thiết kế động Ngồi chóng ta cịn hiểu biết phương pháp biểu diễn kết cấu chi tiết, cụm máy hệ thống vẽ tổng thể, nắm vững kiến thức môn học sở Dung sai, Chế tạo máy, Chi tiết máy… Em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ thầy cô môn Động đốt đặc biệt thầy Nguyễn Kim Bình tạo điều kiện cho em hồn thành đồ án môn học Động đốt Sinh viên thực Đồn Văn Dương SV: Đồn Văn Dương- LíP K40 CĐl GVHD: ThS : Nguyễn Kim Bình -1- Thuyết minh đồ án môn học Động Đốt Trong PHẦN I GIỚI THIỆU Các thông số đầu vào 1.1 Kiểu động cơ: Động mazda Động không tăng áp 1.2 Công suất động Ne = 200 mã lực 1.3 Số vòng quay n = 2400 vòng / phút 1.4 Suất tiêu thụ nhiên nliệu ge = 180 g/ml.h 1.5 Số kỳ 1.6 Đường Kính xy lanh D=100mm 1.7 Hành trình piston S=110 mm 1.8 Tỷ số nén  = 7.2 1.9 Sè xi lanh i = 1.10 Chiều dài truyền Ltt= 150 mm 1.11 Khối lượng nhóm piston = 2,5 kg 1.12 Khối lượng truyền m = 1.3 kg 1.13 Góc mở sớm xupáp nạp 1 = 100 1.14 Góc mở sớm xupáp nạp 2 = 400 1.15 Góc mở sớm xupáp thải 3 = 400 1.16 Góc đóng muộn xupáp thải 4 =100 1.17 Góc đánh lửa sớm s = 220 SV: Đồn Văn Dương- LíP K40 CĐl GVHD: ThS : Nguyễn Kim Bình -2- Thuyết minh đồ án mơn học Động Đốt Trong PHẦN II TÍNH TỐN NHIỆT 2.1 CÁC THƠNG SỐ CHỌN: 2.1.1 Tính tốc độ trung bình động cơ: Ta có cơng thức tính tốc độ trung bình động sau : s.n 110.10  3.2400 cm   8.8  6(m / s) 30 30 Vậy động có tốc độ cao tốc, áp suất nhiệt độ môi trường: P0 = 0,1 MPa T0= 24 + 273 = 297 K 2.1.2 Áp suất cuối q trình nạp (động khơng tăng áp) pa = (0,8  0,9)Po = (0,8 0,9).0,1 chọn pa = 0,09 Mpa với động tăng áp: pk = (1,2  1,35)Po 2.1.3 Áp suất nhiệt độ khí sót pr= (1,05  1,2).Po = (1,05  1,2).0,1 chọn pr = 0,105 MPa Tr = (700  900) K chọn Tr= 700 K 2.1.4 Độ tăng nhiệt độ sấy nóng khí nạp T = 20  40, chọn T = 20 K 2.1.5 Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt Chọn theo bảng: t=1,13;1,17;1,14;1,11 Các động diesel có >1,4; chọn 2.1.6 Hệ số quét buồng cháy t = 1,1 2 = ; (do không tăng áp) Động tăng áp: 2 = 0,9-0,95 2.1.7 Hệ số nạp thêm 1 = 1,02  1,07  chọn 1 = 1,02 2.1.8 Hệ số lợi dụng nhiệy z b z = 0,7  0,85 (động diesel) z = 0,85  0,92 (động xăng) SV: Đoàn Văn Dương- LíP K40 CĐl GVHD: ThS : Nguyễn Kim Bình -3- Thuyết minh đồ án môn học Động Đốt Trong  chọn z = 0,83 b = 0,8  0,9(động diesel) b = 0,85  0,95(động xăng)  chọn b = 0,9 2.1.9 Hệ số hiệu đính đồ thị công d = 0,92  0,97  chọn d = 0,97 2.1.10 Tỷ số tăng áp  = 1,55 2.2 Q trình nạp : 2.2.1 Hệ số khí sót r   T0  T  p r Tr pa 1  p m  1  t 1  r   pa  m = 1,45-1,5 : số dãn nở đa biến khí sót 1 297  20  0,105   0,341 r 700 0,09  0,105  1, 7.2  1,1.1.   0,09   r 0,0341 2.2.2 Nhiệt độ cuối hành trình nạp  p  T0  T   t  r Tr  a   pr  T1   r m m  0,09  297  20  1,1.0,0341.700.   0,105  T1   0,0341 1,  1, 330 K T1 330 K 2.2.3 Hệ số nạp   Pr  m T0 Pa    v    1   t 12     T0  T P0   Pa   v        297 0,09   0,105  1,  7.2.1,02  1,1.1.  7.2  297  20 0,1   0,09      0,849    v 0,849 SV: Đồn Văn Dương- LíP K40 CĐl GVHD: ThS : Nguyễn Kim Bình -4- Thuyết minh đồ án mơn học Động Đốt Trong 2.2.4 Lượng khí nạp mới: M1  432.10 3.P0  v (kmol/kgnl) g e Pe T0 N 30. e ta có Pe  i.V n h Ne= 200 (mã lực)=200*0.7475=149.5 (Kw) 1Hg=0,7475kw Vh = D S  2 = 3,14 100.10  110.10  0.754(lit ) ge=180g/ml.h =180/0,7355= 244.73(g/Kw.h)  Pe  M1 = 149.5 30.4 7.64( Mpa) 244.73.2400 * thay vào * ta 432.10 3.0,1.0,849 1.25( Kmol / kgnl ) 244.73 * 297 2.2.5 Lượng khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy kg nhiên liệu : M0  C H O     0,21  12 32  kmol/kgnl nhiên liệu điêzen C=0,87, H=0,126, 0= 0,004 nhiên liệu xăng C=0,855, H=0,145 M0   0,87 0,126 0,004      0,495( kmol / kgnl ) 0,21  12 32  M0 = 0,495 kmol/kgnl 2.2.6 Hệ số dư lượng khơng khí : M động diesel:   M động xăng:  M1    nl M0 1.25  0.84  0.495 động xăng thường nl=1,1-1,2 SV: Đoàn Văn Dương- LíP K40 CĐl GVHD: ThS : Nguyễn Kim Bình -5- Thuyết minh đồ án môn học Động Đốt Trong động phun xăng điện tử: =1 Buồng cháy động thống tận dụng xoáy lốc dịng khí với =0.875 thoả mãn với lý thuyết 2.3 Quá trình nén : 2.3.1 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình khí nạp mới: mc v 19,806  0,00209T kj/kmolđộ 2.3.2 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình khí sót :  mc v '' 19,876  19,876   mcv mcv '' '' 7.2  187,36     427,86  .10 T  2   7.2  187,36  5   427,86  .10 T 1,6  0.875  17,997  3,504   360,34  252,4 .10  T 20,89  0,00272.T 2.3.3 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình khí hỗn hợp cơng tác: mc   r mcv mcv  v  r '' '  19,806  0,00209.T   0,0341. 20,89  0,00272 .T  0,0341 ' mc v 19,842  0,0021.T 2.3.4 Chỉ số nén đa biến n1: 8,314 n1   a 'v  bv , thay giá trị biết thử chọn với n = Ta  n1   '   1,3697 ta : 8,314 1,3697   19,806  0,0021.330.7.21,3697   1 0,3678 = 0,36977 với sai sè nh n1 chấp nhận n1= 1,3697 2.3.5 Áp suất cuối trình nén : pc = pa n1 = 0,09.7.21,3697 = 1.34 (Mpa) SV: Đồn Văn Dương- LíP K40 CĐl GVHD: ThS : Nguyễn Kim Bình -6- Thuyết minh đồ án mơn học Động Đốt Trong 2.3.6 Nhiệt độ cuối trình nén : Tc = Ta.n1 = 330.7.21,3697 = 928 K 2.3.7 Lượng mơi chất cơng tác q trình nén : Mc =M1 + Mr = M1(1+r) = 0,8(1+0,0341) = 0,827 kmol/kgnl 2.4 Quá trình cháy: 2.4.1 Hệ số thay đổi phân tử lý thuyết: động H  điesel:  1  32  M động xăng: H    0.126 0.004    0,211    M o        0,211  7.2  0.495 32  32 1  nl     1  1  1.04 1  M  7.2 * 0.495   nl 1.1  1,04 2.4.2 Hệ số thay đổi phân tử thực tế :    r  r 1,04  0,0341 1,038  0,0341    1,038 2.4.3 Hệ số thay đổi phân tử z :  z 1  0  x z  r xZ   z 0,83  0,92 b 0,9 z 1  1,04  0,92 1,035  0,0341 ; z = 1,035 2.4.4 Nhiệt độ z: động xăng: ' ''  z  QH  Q   mcvc Tc  z mcvz Tz M 1.1  r   Q  '  '' z H động diêden: M 1     mcvc  8,314 Tc  z mc pz Tz (**) r SV: Đồn Văn Dương- LíP K40 CĐl GVHD: ThS : Nguyễn Kim Bình -7- Thuyết minh đồ án mơn học Động Đốt Trong QH nhiệt trị thấp nhiên liệu: điezel: QH = 42,5 103 kj/kgnl xăng: QH=44.103 (kJ/kgnl) QH 120.10 1    M o 120.10 1  0.875 0.495 = 7.425 (kJ/kgnl) thường chọn: QH = 44 103 kj/kgnl mc vc ' av' bv' Tc 19,842  0,0021.Tc mcvc ' 19,842  0,0021.928 21,791(kj / kmoldo) mc pz "  mc vz "  8,314 tỷ nhiệt mol trung bình mơi chất điểm z mc vz '' ''     mc v  x z  r   1  x z .mc v 0         x z  r   1  x z  0   0,0341 1,04.(20,89  0,00272.T ).(0,92  )  (1  0,92).(19,806  0,00209.T ) 1,04  0,0341 1,04.(0,92  )  (1  0,92) 1,04 =20,810 +0,00286.T mc  mc '' pz pz "  mc vz "  8,314  29,124  0,00286.T Chon  = 1.55 Thay tất vào (**) ta : 0,83.44.10   21,791  8,314.1,55.928 1,035. 29,124  0,00286T z .T z 0,8.1  0,0341  0,00296.Tz2 +30,14.Tz -74820=0 Giải hệ ta được: Tz = 2064 K 2.4.5 Tỷ số tăng áp suất :   z Tz ;  = 1,55 Tc 2.4.6 Áp suất điểm z: SV: Đồn Văn Dương- LíP K40 CĐl GVHD: ThS : Nguyễn Kim Bình -8- Thuyết minh đồ án môn học Động Đốt Trong pz = pc = 1,55.4,15 = 6,43 MPa 2.4.7 Tỷ số giãn nở sớm :   z Tz 1 .Tc 2.4.8 Tỷ số giãn nở sau : với động xăng  với động diesel phải đảm bảo điều kiện nếu khơng đảm bảo phải tính lại) 2.5 Q trình giãn nở: 2.5.1 Chỉ số giãn nở đa biến trung bình : n2   Tb  8,314 * ''  b   z .QH bvz ''  avz  Tz  Tb  (***) M 1.1  r . Tz  Tb  Tz  n2  động xăng: QH * QH  QH 44.103 - 7.425 44.103 động diesel: * QH QH : Chọn thử n2 = 1,25 thay tất vào (***) ta PTCB sau: Tb  Tz  n2  1,25   2064  1, 25 1026 11 8,314  0,9  0,83.44.10  20,810  0,00286 2064  1026 0,8.1  0,0341.1,038(2064  1026) 0,252 0,25 = 0,252 Từ pt ta thấy chấp nhận n2 = 1,25 2.5.2 Áp suất cuối trình giãn nở : Pb  pz 6,34  1, 25 0,32( Mpa ) n2 11  2.5.3 Nhiệt độ cuối trình giãn nở: SV: Đồn Văn Dương- LíP K40 CĐl GVHD: ThS : Nguyễn Kim Bình -9- Thuyết minh đồ án môn học Động Đốt Trong Tb  Tz  n2  2064  1, 25 1133K 11 2.5.4 Kiểm tra nhiệt độ khí sót :  p  Tb  r   pb  Trt m m Kiểm tra : Tr  0,105  1133   0,32   Trt  Tr (chon) Tr 1,  1, 781K 100%  781  700 100% 10%  15% 781 Vậy Tr chọn thoả mãn 2.6 Tính tốn thơng số chu trình cơng tác: 2.6.1 Áp suất trung bình thị lý thuyết : p a  n1 pr  1 ' ' pi              1    n    ( Mpa)   n2    n     n1       0,09.7.21,3697 7.2   1,55.1,49   1   1,551,49  1      1, 25   1, 3697   1,25   11 7.2  1,3697     pi’ = 0,8577 (Mpa) 2.6.2 Áp suất trung bình thị thực tế : pi = pi’ d d: Hệ số hiệu đính đồ thị công Chọn I= 0,97 pi = 0,97 0,8577 = 0,832 (Mpa) 2.6.3 Suất tiêu hao nhiên liệu thị : gi  432.10 p o  v 432.10 3.0,1.0,849  186 g / kwh M p i T0 1.25.0,832.297 2.6.4 Hiệu suất thị : i  3,6.10 3,6.10  0,46 g i Qk 186.44 2.6.5 Áp suất tổn thất khí : pm = A + B.Cm (MPa) 2.6.6 Áp suất có Ých trung bình : pe = pi - pm = 0,832 - 0,17 = 0,66 (MPa) SV: Đồn Văn Dương- LíP K40 CĐl GVHD: ThS : Nguyễn Kim Bình - 10 -