đồ án tính toán chu trình nhiệt của động cơ

TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CAO THẮNGKHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC----***----BÀI TẬP LỚNTÍNH TOÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG SV thực hiện : LÊ THÀNH TRUNG Lớp: CDN OTO 21B GV hướng dẫn: NGUYỄN ĐỨC TRỌNGTp Hồ

TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CAO THẮNGKHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

*** BÀI TẬP LỚN

TÍNH TOÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

SV thực hiện : LÊ THÀNH TRUNG Lớp: CDN OTO 21B

GV hướng dẫn: NGUYỄN ĐỨC TRỌNG

Tp Hồ Chí Minh, tháng 3 năm 2023

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Độc lập – Tự do – Hạnh phúc ***

NHIỆM VỤ BÀI TẬP LỚN

TÍNH TOÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

HỌ VÀ TÊN: LÊ THÀNH TRUNG MSSV: 0465211225NGÀNH: CÔNG NGHỆ OTO LỚP: CDN OTO 21B

1.Nhiệm vụ đồ án: TÍNH TOÁN CHU TRÌNH NHIỆT CỦA ĐỘNG CƠ2 Số liệu ban đầu:

3 Nội dung thuyết minh: 1/Các thông số ban đầu

2/ Tính toán chu trình nhiệt 3/ Các thông số cơ bản 4/ Xây dưng đồ thị công

A - PHẦN THUYẾT MINH: 1 CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU 1.1 Tốc độ trung bình của pítông

Được tính theo công thức : Cm = S n30 = 0,086.540030 = 15,48 m/sKết luận là Động cơ tốc độ cao có: Cm > 9m/s

1.2 Nhiệt độ sấy nóng mô chất mới:

Động cơ xăng ∆T= 15 - 20̊ Chọn ∆T= 15,3̊

1.3 Áp suất nhiệt độ môi chất mới:

Động cơ không tăng áp: Pk = p0 = 0.1 MPaTk = T0 = 297̊ K

Với p0 = T0 : áp suất và nhiệt độ khí trời

1.6 Áp suất cuối quá trình nạp:

Đối với động cơ 4 thì không tăng áppa = (0.9 - 0.96)pk MPa

Chọn pa = 0.812 x 0.1 = 0.0812 MPa

2 TÍNH TOÁN CHU TRÌNH NHIỆT:

2.1 Quá trình nạp:

Ta(1+ γr) = 1.025× 9.6

9.6 −1

4 −

32)= 0.211 (0.85512 +0.145

32) = 0.5119 kmol/kgnl

2.1.5 Lượng nhiên liệu nạp vào trong một chu trình:

gCT = geNeτ

120 n 10− 3

= 279× 96 × 4120 ×5400 10− 3

= 1.653×10−3

kg/ctVới ge: suất tiêu hao mhiên liệu có ích ( g/ mã lực giờ)

Ở động cơ xăng: ge = 185 - 280 g/mlgiờNe: công suất có ích (mã lực, 1hp = 0.735kw)n: số vòng quay trục khuỷu (v/p)

τ : số thì của động cơ

2.1.6 lượng môi chất mới:

M1 = pR Tkvℎηvi

kgCT = 0.1× 108314 × 297× 1.653× 106× 1998 ×10− 6× 0.764 ×1− 4 =¿0.3739 kmol/kgnlTrong đó: pk : Pa

i : số xy lanh của động cơ Vh: m3

2.2 Quá trình nén:

2.2.1 Chỉ số đa biến trung bình:

- Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của mô chất mới:

(mC v)tb = 19.806 + 120.00491Ta = 19.806 + 120.00491 × 342.416 = 20.6466kJ/kmolđộ

- Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của khí sót:

Khi 0.7≤ α ≤ 1 :

(mC”v)tb = (17.997 + 3.504α) + 12(360.34 + 252.4α)×10−5Tr = (17.997 + 3.504

× 0.7132) + 12(360.34 + 252.4× 0.7132)×10−5×900.12 = 22.9279 kJ/kmolđộ- Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình cuả hỗn hợp:

v)tb= (m Cv)tb+ᵞ r(mC ' '¿¿v )tb

1+ ᵞ r ¿ = 20.6466+0.054 × 22.92791+0.054 = 20.7634 kJ/molđộ

v)tb = a’v + 1

2b Ta= 20.7634 suy ra: a’

v = 19.9227 - Chỉ số nén đa biến trung bình:

Ta có phương trình:n1 - 1 =

Ra ’ v+1

2b Ta(εpn1−1

Phương trình này chúng ta tính theo phương pháp mò nghiệm, đầu tiên chọn n1 =1.36 - 1.38, sau đó thay n1 vào 2 vế của phương trình cho đến khi 2 về cân bằng tứclà n1 chọn đúng, chọn n1 = 1.37953 ta có :

n1 - 1 =

Ra ’ v+1

2b Ta(εpn1−1

)=

8.31419.9227+1

βz = 1+ β0−1

1+γr xz

Trong đó: xz: Phần nhiên liệu đang cháy tại z, xz= ξξz

ξz và ξb: hệ số lợi dụng nhiệt tại z và b

Đối với động cơ xăng chọn: ξz = 0,85 - 0.92 ; ξb =0.85 - 0,95Nên ta chọn ξz = 0.87 ; ξb = 0.9

βz = 1+ 1.1556− 11+0.054 0.870.9 = 1.1427

2.3.2 Nhiệt độ cuối quá trình cháy:

Phương trình cháy của động cơ xăng:

Đối với nhiên liệu xăng: QH= 44000 (kJ/kgnl)

Ta có:(mC’v)tbc = a’v + 12bTc = 19.9227 + 120.00491 ×807.8959 = 21.906kJ/kmolđộ

(mC”v)tbz = (17,997 + 3,504α) + 12(360,34 + 252,4α).10-5Tz

=(17,997 + 3,504× 0.7132) + 12(360,34 + 252,4× 0.7132).10-5Tz

=20.496 + 2.7017×10−3.Tz

Thay vào (1) ta có:

0.87 ×( 44000− 17617.5504)

0.3739× (1+0.054) + 21.906 × 807.8959 = 1.1427 ×Tz×(20.496 +2.7017×10−3.Tz)

→3.0872×10−3.Tz2 + 23.4207.Tz -75940.0179 = 0 Tz = 2450.7363 °k (Nhận)

 Tz = -10037.1252°k (Loại)Vậy Tz= 2450.7363 °k

2.2.3 Áp suất và thể tích cuối quá trình cháy

Áp suất cuối quá trình cháy:Pz = λppc

Trong đó: λp = βzTz

Tc = 1.1427× 2450.7363807.8959 = 3.4663Pz = λppc = 3.4663 × 1.8391 = 6.3748 MPaVới động cơ xăng : ρ = 1

Thể tích cuối quá trình cháy: Vz = ρVc

Vậy: Vz = 1 × 0.232325 = 0.232325 m3

2.4: Quá trình giãn nở

2.4.1: Chỉ số giản nở đa biến trung bình

Ta có phương trình(ξb− ξz).(QH− ΔQQH)

β = 1+ β1+γ0−1

r = 1+ 1.1556− 11+ 0,05 4 = 1.1476Ta có phương trình (1):

Kết hợp với phương trình :Tb = Tz

Đối với động vơ xăng: Vz = Vc => ρ = 1, δ = ɛ = 10,5Vậy phương trình (2) trở thành:

Tb = 2450.7363× 1

- Động cơ xăng nên ta chọn n2(2) = 1,25

- Thay n2 vào phương trình (2) ta có Tb = 1361.4423 oK- Thay Tb vào phương trình (1) ta được n2 = 1,25

- Ta thấy n2 chọn và n2 tínhtoán được có sai số không đáng kể nên ta chọn n2 = 1,25

2.4.2 Áp suất cuối quá trình giãn nở:

Thực tế: pi = φđ p’I

Với: φđ = 0.92 - 0.97: hệ số điền đầy đồ thị công Động cơ xăng chọn φđ = 0.97

pi = φđ p’I = 0.97 x 0.957=0.92832 Mpa Động cơ không tăng áp: pi = 0.7 - 1.2 MPa

3.1.1 Công suất chỉ thị:

Ni = pi V30 τℎ.i n= 0.92832.1998 1030.4 −3.4 5400 = 333.86kW

Với: Vh : lít, pi : MPa, n: v/p

3.1.2 Suất tiêu hao nguyên liệu chỉ thị:

gi = 432Mpk ηv

1 pi Tk=4320.3739 0.92832 2970.1 0.764 = 0.32 kg/kWhĐộng cơ xăng: gi = 0.21 - 0.34 kg/kWh

3.1.3 Hiệu suất chỉ thị:

ηi =3.6g1

iQℎ = 3.60.32.441 x100%= 25.56%Với: gi (kg/kWh), Qh (MJ/kg)

3.2.2.Áp suất có ích trung bình

Pe=Pi-Pm= 0.92832 - 0.2899 = 0.63842 MPa

Np i n

Đối với động cơ xăng: vìVz=Vc, ρ=1 nênPg nx=Pz

in2 khi Vgnx biến đổi từVz đến Vathì i biến đổi từ 1 đếnεpvàPg nxbiến đổi từ PzđếnPb.