Báo cáo tính toán động cơ đốt trong tính toán chu trình nhiệt động cơ

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT BÁO CÁO TÍNH TỐN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Sinh viên thực hiện: Trần Minh Chiến Trần Quốc Cường Trần Công Hiếu Nguyễn Hữu Hải Quân Phạm Tiến Phúc GVHD: TS Nguyễn Minh Tiến Lớp : 123TTDCDT01 21115042120205 21115042120207 21115042120219 21115042120273 21115042120248 MỤC LỤC Chương 1: TÍNH TỐN CHU TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ 1.1 Thông số cho trước động [Đồ án: “Động đốt trong” – Sinh viên: Phạm Văn Tuấn] .3 1.2 Tính tốn thơng số chu trình: 1.2.1 Tính q trình nạp: 1.2.2 Tính q trình nén .6 1.2.3 Tính q trình cháy 1.2.4 Tính trình giản nở: 1.2.5 Các thông số thị: 10 1.2.6 Các thơng số có ích: 10 1.2.7 Vẽ đồ thị công 12 CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU KHUỶU TRỤC THANH TRUYỀN .16 2.1 Đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khủyu 35 2.2 Đồ thị Q-Alpha 41 2.3 Đồ thị mài mòn chốt khuỷu .45 Chương 1: TÍNH TỐN CHU TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ Mục đích phần tính tốn nhiệt động giúp cho sinh viên vận dụng kiến thức học môn học “Nguyên lý động đốt trong” để tính tốn q trình nhiệt động cơ, qua hiểu rõ quan hệ thơng số nhiệt động chu trình, xác định tiêu kinh tế kỹ thuật kiểm nghiệm lại kích thước động Từ kết tính tốn nhiệt, sinh viên xây dựng đồ thị công lý thuyết động Từ số liệu kết cấu tiêu kỹ thuật động cho trước, sinh viên lựa chọn thông số khác đặc trưng cho điều kiện vận hành để xác định thông số nhiệt động q trình Các thơng số chọn dựa sở loại động cơ, đặc điểm kết cấu Các thông số ký hiệu tài liệu "Nguyên lý động đốt trong" GS Nguyễn Tất Tiến (NXB Giáo dục, 2000) 1.1 Thông số cho trước động [Đồ án: “Động đốt trong” – Sinh viên: Phạm Văn Tuấn] Tên thông số Ký hiệu Thứ nguyên Kw Cơng suất có ích Tỷ số nén Số vịng quay Đường kính xi lanh Hành trình piston Ne e n D S Số xi lanh Góc phun sơm Số kỳ Góc mở sớm xupáp nạp 10 Góc đóng muộn xupáp nạp 11 Góc mở sớm xupáp thải i j t j1 j2 j3 12 Góc đóng muộn xupáp thải 13.Loại buồng cháy 14.Kiểu xu páp j4 độ 20 Thống DOHC 15 Dung tích cơng tác Vh cc 2128 vịng/ phút mm mm độ độ độ độ Giá trị 111 15.5 1600 125 173.5 30 20 48 48 Tài liệu tham khảo: https://www.slideshare.net/trongthuy1/luan-van-tinh-toan-ket-caudong-co-dot-trong-hay-9d Tên thông số Áp suất khí nạp Nhiệt độ khí nạp Hệ số dư lượng khơng khí Ký hiệu Pk Tk a Thứ nguyên MN/m2 K Giá trị 0.1 297 1.4 4.Áp suất cuối kỳ nạp 5.Áp suất khí sót Nhiệt độ khí sót Độ sấy nóng khí nạp Pa Pr Tr DT MN/m2 MN/m2 K 0.085 0.1 800 13 8.Chỉ số giãn nở đoạn nhiệt khí sót 9.Hệ số lợi dụng nhiệt z 10 Hệ số lợi dụng nhiệt b m 1.5 xz xb 0.78 0.9 11 Tỷ số tăng áp l 1.8 12 Hệ số nạp thêm 13 Hệ số quét buồng cháy 14 Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt 15 Hệ số điền đầy đồ thị l1 l2 lt jđ 1.02 1.1 0.934 Các số liệu tham khảo để chọn: Hệ số dư lượng khơng khí  Loại động Động xăng Tỷ số tăng áp  0,85 - 1,15 Động Diesel - Tốc độ thấp Cao tốc buồng cháy thống Cao tốc buồng cháy ngăn cách Tăng áp 1,6 -2,0 1,7 - 2,2 1,5 - 1,9 1,5 - 1,8 1,2 - 1,7 1,7 - 2,2 Loại động b z pr [MN/m2] Tr [K] T Động Diesel 0,80 - 0,90 0,65 - 0,85 0,104 - 0,118 700 - 900 - 20 Động Xăng 0,85 - 0,95 0,85 - 0,92 Động Ga 0,101 - 0,118 9001000 20 - 40 0,8 - 0,85 Chọn t theo bảng  0,8 0,9 1,2 1,4 t 1,13 1,17 1,14 1,11 1.2 Tính tốn thơng số chu trình: 1.2.1 Tính q trình nạp: Tính hệ số khí sót r: λ (T + ΔT ) pr γ r= k Tr pa Tính hệ số nạp v: ( ) p ελ1 −λ t λ2 r pa [ m =0.03126 ( )] T k p a pr η v= ελ 1− λt λ ( ε−1 ) (T k +ΔT ) p k pa Tính nhiệt độ cuối q trình nạp Ta (K): pa m−1 m T K +ΔT +λ t γ r T r pr T a= (1+γ r ) (1-1) m = 0.81908 (1-2) ( ) =325.87088 (1-3) v r Ta [K] Động xăng 0,75 - 0,85 0,07 - 0,12 340 - 400 Động Diesel 0,75 - 0,95 0,03 - 0,06 310 - 340 Loại động Tính số mol khơng khí để đốt cháy kg nhiên liệu M0 (kmolKK/kgnl): Thành phần kg nhiên liệu [kg] Nhiên liêu Xăng C H O Khối lượng phân tử nl [kg/kmol] 0,855 0,145 110 - 120 Nhiệt trị thấp QH [kj/kg] 43.995 Diesel 0,87 M 0= 0,126 C H O ( + − nl ) ,21 12 32 μ nl 180 - 200 =0.49464 Tính số mol khí nạp M1: M =α M =0.69250 M =α M + 0,004 42.530 (1-4) (1-5) (động Diesel, động phun xăng) (động xăng dùng chế hồ khí) 1.2.2 Tính q trình nén Tỷ nhiệt khơng khí m ¯ C vkk =a v + mC vkk (kJ/kmol.K): bv T =19 , 806+ , 00419 T =21.69139 (1-6) '' Tỷ nhiệt mol sản phẩm cháy m C v (kJ/kmol.K): '' '' '' m ¯ C v =a v + bv T =23.54980 (1-7) a rSub { size 8{v} } =17,997+3,504 α} {¿ Nếu 0,71 thì: b rSub { size 8{v} } = left (360, 34+252,4 α right ) 10 rSup { size 8{ - 5} } } {¿ Nếu 1 thì: a rSub { size 8{v} } =19,867+ { {1,634} over {α} } } {¿=21.03414 b rSub{size8{v} =left (427,38+{ {184,36} over {α} right ) 10 rSup{size8{-5} } {¿ =0.00559 ' Tỷ nhiệt hỗn hợp cháy m C v (kJ/kmol.K): ' m ¯ C v=∑ r i mC vi '' mC ¯ vkk + γ r m ¯ Cv m ¯ C v= 1+ γ r ' =21.74773 (1-8) ' bv m ¯ C v=av + T Có thể viết dạng: ' ' Trong đó: '' '' a +γ a b +γ b av= v r v b 'v = v r v 1+ γ r =19.84322 ; 1+ γ r =0.004232 ' Tính số nén đa biến trung bình n1: Chọn trước n1, vào phương trình sau, xác định n1 phương pháp gần , 314 n1 =1+ ' a'v + bv n −1 T a ( ε + 1) =1.37063 (1-9) Khi sai số hai vế nhỏ 0,001 lấy giá trị n1 chọn 10 Tính nhiệt độ cuối kỳ nén Tc (K): T c=T a ε n1−1 =899.94962 (1-10) 11 Tính áp suất cuối kỳ nén pc (MN/m2): pc = pa ε n1 = 3.63851 Loại động Xăng (1-11) n1 pc [MN/m2] Tc [K] 1,34 - 1,38 0,9 - 1,5 600 - 750 1,34 - 1,38 3,5 - 6,0 700 - 1050 1,34 - 1,42 3,5 - 6,0 Diesel - Buồng cháy ngăn cách Buồng cháy thống 1.2.3 Tính q trình cháy 12 Tính M: Động Diesel ΔM = H O + 32 =0.03163 Động xăng  ΔM = ΔM = 0,7< (1-12) H O + − 32 μ nl (1-13) ( C H + +0 ,79 α M − α M + 12 μnl 13 Tính số mol sản phẩm cháy M2 (kmol/kgnl): M =M + ΔM =0.72413 ) =0.04149 (1-14) 14 Hệ số biến đổi phân tử lý thuyết β 0= M2 M =1.04567 15 Hệ số biến đổi phân tử thực tế β o+ γr β= 1+ γ r =1.04428 16 Hệ số biến đổi phân tử z (1-15) (1-16) β z =1+ β o −1 ξ z 1+ γ r ξb = 1.03838 (1-17) 17 Tính hệ số toả nhiệt xz z: xz= ξz ξ b =0.86667 (1-18) 18 Tổn thất nhiệt cháy khơng hịan tồn: 1  QH = (động Diesel) (1-19) 