bài tập môn tính toán động cơ đốt trong

Chu trình đẳng áp...8CHƯƠNG 4: CÁC CHỈ TIÊU VỀ TÍNH NĂNG KINH TẾ KĨ THUẬT CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG...91... Công suất chỉ thị N :i Với P tính bằng MPa, V tính bằng lít, n tính bằng vòng/phút

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HCM

KHOA CƠ KHÍ – CÔNG NGHỆ

Mục lục:

CHƯƠNG 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 5

1 Hiệu suất có ích: 5

2 Theo chu trình động cơ: 5

3 Tốc độ trung bình của pittông: 5

4 Phân loại động cơ diesel theo đặc trưng nguyên lí làm việc: 5

5 Thể tích công tác Vh: 5

6 Thể tích buồng cháy Vc: 6

7 Thể tích toàn phần Vα: 6

8 Áp suất khí trời: 6

9 Góc mở/đóng sớm/muộn của xupap: 6

CHƯƠNG 2: CHU TRÌNH LÝ TƯỞNG CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 7

1 Quá trình đẳng tích: 7

2 Chu trình đẳng áp 8

CHƯƠNG 4: CÁC CHỈ TIÊU VỀ TÍNH NĂNG KINH TẾ KĨ THUẬT CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 9

1 Khối lượng động cơ Gđ: 9

2 Khối lượng động cơ quy về 1 lít thể tích công tác xylanh: 9

3 Áp suất chỉ thị trung bìnhPi: 9

4 Công chỉ thị của chu trình Li : 9

5 Số chu trình trong 1s của xylanh: 10

6 Công suất chỉ thị Ni : 10

7 Hiệu suất cơ giới ηm của các loại động cơ đốt trong hiện nay: 10

8 Công suất có ích Ne : 10

9 Momen : 10

10 Công suất lít: 10

11 Hiệu suất chỉ thị: 10

12 Suất tiêu hao nhiên liệu ge: 10

CHƯƠNG 5: CHU TRÌNH LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 11

1 Áp suất môi trường p0: 11

2 Nhiệt độ môi trường t = t0 k: 11

3 Áp suất cuối quá trình nạp pa: 11

4 Áp suất khí thải pr: 13

5 Mức độ sấy nóng môi chất ∆ T: 13

6 Nhiệt độ khí sót (khí thải) Tr: 13

7 Hệ số hiệu đính tỉ nhiệt :λt 13

8 Hệ số quét khí: 13

9 Hệ số nạp thêm λ1: 13

10 Hệ số quét buồng cháy λ2: 13

11 Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z ξz: 13

12 Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b ξb: 13

13 Hệ số hiệu đính đồ thị công ϕd: 14

I Tính toán quá trình nạp: 14

1 Hệ số khí sót γr: 14

2 Hệ số nạp: 14

3 Nhiệt độ cuối quá trình nạp: 14

4 Lượng không khí lí thuyết cần để đốt cháy 1 kg nhiên liệu M 0: 14

5 Lượng khí nạp mới M1: 14

6 Hệ số dư lượng không khí α: 15

II Tính toán quá trình nén: 15

1 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của không khí: 15

2 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản phẩm cháy mc’’v : 15

3 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp mc’v: 15

4 Hệ số av’được tính theo công thức 15

5 Hệ số bv’được tính theo công thức 15

6 Chỉ số nén đa biến trung bình n 1: 16

7 Lượng môi chất công tác của quá nén Mc: 16

8 Áp suất cuối quá trình nén pc: 16

9 Nhiệt độ cuối quá trình nén Tc : 16

III Tính toán quá trình cháy: 16

1 Hệ số thay đổi phân tử lí thuyết β 0: 16

2 Hệ số thay đổi phân tử thực tế β: 17

3 Hệ số thay đổi phân tử thực tế tại điểm z βz: 17

4 Lượng sản vật cháy M2: 17

5 Nhiệt độ tại điểm z Tz: 17

6 Áp suất tại điểm z: (pz) 18

IV Tính toán quá trình giãn nở: 18

1 Hệ số giãn nỡ sớm: 18

2 Hệ số giãn nở sau 𝛿: 18

3 Chỉ số giãn nở đa biến trung bình: 18

4 Áp suất cuối quá trình giãn nở: 18

5 Tính nhiệt độ cuối quá trình giản nở Tb: 19

6 Kiểm nghiệm nhiệt độ khí sót Tr: 19

7 Áp suất chỉ thị trung bình: 19

8 Áp suất chỉ thị trung bình thực tế 19

9 Hiệu suất chỉ thị ηi 19

10 Hiệu suất có ích ηe: 19

11 Áp suất có ích trung bình pe: 20

12 Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị gi: 20

13 Suất tiêu hao nhiên liệu ¿: 20

V KẾT CẤU ĐỘNG CƠ: 20

1 Kiểm nghiệm đường kính xylanh theo công thức: 20

2 Ta có công thức kiểm nghiệm đường kính xy lanh : 20

VẼ VÀ HIỆU TÍNH ĐỒ THỊ CÔNG: 21

TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC 24

THÔNG SỐ VẼ PISTON VÀ THANH TRUYỀN 26

TÀI LIỆU THAM KHẢO 27

Đề bài:

Tính toán động cơ diesel 1 xylanh

Phương pháphình thành hòakhí

Loạinhiênliệu

Phươngpháp điều

Góc phun nhiên liệu sớm ∅ 3=(10 ÷40) Chọn ∅ 3 20= °

CHƯƠNG 2: CHU TRÌNH LÝ TƯỞNG CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

141,4 = 0,971Tính hiệu quả của chu trình:

Động cơ cường hóa mức độ vừa

Hiện nay giá trị P nằm trong giới hạn sau:i

Động cơ không tăng áp P = i 0,7−1,2 MPa ( ta chọn P = 1MPa).i

4 Công chỉ thị của chu trình L :i

L i =V h P i=28,18 (J)

Trong đó:

12 Suất tiêu hao nhiên liệu g :e

Nhiên liệu: Q tk = 42,5 (MJ/kg) (42,5 với diesel nhẹ, 41,87 với diesel nặng)Hòa khí: Q tm = 3,789 (MJ/m3) (3,789 với diesel nhẹ, 3,768 với diesel nặng)

+ Nhiệt lượng cấp cho động cơ do nhiên liệu đốt cháy bên trong xylanh tạo ra (kg/s)

0,2778.10−9 = 211,75 (g/kWh)

CHƯƠNG 5: CHU TRÌNH LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

1 Áp suất môi trường p (trang 97)0:

suất khí quyển bằng áp suất trước xupap nạp nên ta chọn:

Pk= P = 0,1 (Mpa)0

2 Nhiệt độ môi trường t = t : (trang 98)0 k

Nhiệt độ môi trường được chọn lựa theo nhiệt độ bình quân của cả năm

Với động cơ không tăng áp ta có nhiệt độ môi trường bằng nhiệt độ trước xupap nạpnên:

tk = t = 2700 0C=300 K0

3 Áp suất cuối quá trình nạp p : (trang 100)a

Áp suất cuối quá trình nạp Pa

p’ (N/m2) – áp suất trong xilanh động cơ tại xupap nạp; a

Wk - tốc độ của dòng khí tại cửa vào của đường nạp;

ρ k=1,2 : trọng lượng riêng của không khí;

W - tốc độ dòng khí qua xupap;

ξ o - hệ số cản của đường nạp quy dẫn về tốc độ W

Do W << W nên có thể bỏ qua Wk k

vk – tốc độ trung bình của dòng khí qua họng đế xupap (m/s).

fk – tiết diện lưu thông của họng đế xupap (cm2)

fk = π d h

4

dh – đường kính họng xupap

i – số xupap trên 1 xylanh

h và p – mật độ của dòng khí ở họng xupap và trong xylanh (h= p)

vp - tốc độ trung bình của piston (m/s)

vp = S n30

Fp – diện tích đỉnh piston (cm2)

fp = π D24

S – hành trình piston

N – số vòng quay của trục khuỷu

D – đường kính xylanh

Bỏ qua điều kiện khác nhau về mật độ của dòng khí tại họng xupap và mật

độ của dòng khí trong xylanh (( h= p), phương trình thành

4 Áp suất khí thải p : (trang 101)r

Áp suất khí thải p có thể chọn trong phạm vi:r

pr = (1,03-1,06).p = 1,06.p = 1,06.0,1 = 0,106 (MPa)k k

Diesel Với động cơ Diesel ta chọn:

∆ t=(20−40)℃=¿300 C

6 Nhiệt độ khí sót (khí thải) T : (trang 102)r

chọn:

Tr = 700 – 900°K

 Chọn T = 800 Kr 0

7 Hệ số hiệu đính tỉ nhiệt :λt (trang 103)

10 Hệ số quét buồng cháy λ2: (trang 107)

λ2 = 1

11 Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z ξ z:(trang 184)

cơ Với các loại động cơ Diese ta thường chọn:

z = 0,8 (0,65 – 0,85)

12 Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b ξ b: ( trang 184 )

Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b ξb của động cơ Diesel:

ξ b=0,9 (0,85 – 0,9)Đối với động cơ disdel α=1,4 (1,4 ÷ 1,8)

m = 1,5 ( 1,45-1,5 )Thay số vào công thức tính γ r ta được:

γ r =

1 300 30( + )

8 59,451 .

0,1060,08 .

114.1,02−1,1.1 (0,106

0,08)

1 1,5 = 0,04

3 Nhiệt độ cuối quá trình nạp:

nên thay vào công thức tính M0 ta được:

II Tính toán quá trình nén:

1 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của không khí:

Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của không khí mcv được tính theo công thức(3-96), (TL1 trang 81)

mC v= 19,806 + 0,00209T (kj/kmol.độ)a

2 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản phẩm cháy mc’’v :

Khi hệ số lưu lượng không khí α > 1:

4 Hệ số av’được tính theo công thức

6 Chỉ số nén đa biến trung bình n1:

Chỉ số nén đa biến trung bình n1 được xác định bằng cách giải phương trình:

Vậy ta có sai số giữa 2 vế của phương trình là:

→ thỏa điều kiện 0,2%

7 Lượng môi chất công tác của quá nén Mc:

Mc = M + M = M1 r 1.(1+γr) = 0,66.(1+0,04)

= 0,69 (kmol/kg.nl)

8 Áp suất cuối quá trình nén p c:

9 Nhiệt độ cuối quá trình nén Tc :

Nhiệt độ cuối quá trình nén t được xác định theo công thức:c

Tc = T εa n1 – 1

Thay số ta được:

Tc = T εa n1 – 1 = 346,29 141,323 – 1 = 886,05 ºC

III Tính toán quá trình cháy:

1 Hệ số thay đổi phân tử lí thuyết β0:

Ta có hệ số thay đổi phân tử lí thuyết β0 được xác định theo công thức:

2 Hệ số thay đổi phân tử thực tế β:

β=β0+γ r

1+γr

Thay số ta xác được:

β = (1,048+ 0,04)/(1 + 0,04) = 1,046

3 Hệ số thay đổi phân tử thực tế tại điểm z β z:

Ta có hệ số thay đổi phân tử thực tế tại điểm z, β z được xác định theo công thức:

β z=1+β0−11+γr

χ z

Trong đó ta có:

5 Nhiệt độ tại điểm z T z:

Đối với động cơ Diesel, nhiệt độ tại điểm z T z được xác định bằng cách giải phương trình sau:

Q H là nhiệt trị thấp của nhiên liệu thông thường ta có: Qh = 42,5.103 (kj/kg.nl)

λ là hệ số tăng áp khi cháy đối với động cơ Diesel = 1,2 2,4

6 Áp suất tại điểm z: (p z)

Ta có áp suất tại điểm z được xác định theo công thức:

3 Chỉ số giãn nở đa biến trung bình:

4 Áp suất cuối quá trình giãn nở:

Áp suất cuối quá trình giãn nở p b được xác định trong công thức:

5 Tính nhiệt độ cuối quá trình giản nở T :b

Nhiệt độ cuối quá trình giản nở được tính theo công thức:

Tb = T z

δ n2−1 = 2138,1

9,21,267 1 − = 1215,38 °K

6 Kiểm nghiệm nhiệt độ khí sót T : r

Với động cơ Xăng áp suất chỉ thị trung bình pi

' được xác định theo công thức:

λ = 1,7Thay số vào công thức trên ta được:

432 103

.42,5 103.0,1 0,78 = 0,46

10 Hiệu suất có ích η e:

Chọn hiệu suất cơ giới: ηm=0,8

Thay số vào công thức trên ta được:

12 Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị g i:

Ta có công thức xác định suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị g i:

gi = Q3600

H η i = 3600

42,5 103

13 Suất tiêu hao nhiên liệu g e:

Ta có công thức xác định suất tiêu hao nhiên liệu tính toán là:

1 Kiểm nghiệm đường kính xylanh theo công thức:

Ta có thể tích công tác tính toán được xác định theo công thức:

Vậy thay số vào ta được:

Vh = 0,85.30 4

0,73.1 4548 = 0,03 (l) = 0,00003 (m )3

2 Ta có công thức kiểm nghiệm đường kính xy lanh :

Thay số vào ta được:

Thông số kế cấu động cơ:

nén và đường giãn nở theo biến thiên của dung tích công tác

Đồ thị công P-V

Xét tam giác OAB ta có :

AB= sin(α) OB= sin(10) R= sin(10) 16,5 = 2,87(mm)

Xét tam giác AO’B ta có :

Tính toán động học lệch tâm trái trục khuỷu.

THÔNG SỐ VẼ PISTON VÀ THANH TRUYỀN

PISTON – THANH TRUYỀN – TRỤC KHUỶU

ĐẦU TO THANH TRUYỀN

Chiều dày bạc lót :

ĐẦU NHỎ THANH TRUYỀN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Giáo trình Nguyên lí động cơ đốt trong Nguyễn Tất Tiến