BÀI TẬP LỚN NGUYÊN LÝ ĐỘNG CƠ ĐH BKĐN

Bài tập: Nguyên Lí Động Cơ GVHD: Dƣơng Việt Dũng NHÓM 1- LỚP HỌC PHẦN 14NH17  Danh sách thành viên: Nguyễn Văn Nguyên (Nhóm trƣởng) Nguyễn Hoài Nhơn Hoàng Minh Nghĩa Bùi Khắc Điệp Lê Thành Đạt Nguyễn Thành Tâm  Phân công nhiệm vụ:  Các thành viên nhóm tự nghiên cứu hƣớng dẫn cho trƣớc Cả nhóm tập trung lại tiến hành thống thông số tính toán theo thứ tự cho phù hợp nhƣ dự tính trƣớc quy trình thực để tránh xãy trục trặc trình làm việc Các thành viên đƣợc phân công tính toán trình khác tiến hành tổng hợp xem xét sửa chửa Việc thực tính toán đƣợc thực hoàn toàn bảng tính excel để đảm bảo độ xác, tránh sai số dễ dàng sửa chửa sau Việc trình bày thực word tiến hành in  Sau thống phƣơng pháp, tiến hành phân công nhiệm vụ nhƣ sau:  Nguyễn Văn Nguyên: Lập bảng tính Excel, trình bày Word, vẽ đồ thị công  Nguyễn Hoài Nhơn: Chọn thông số, tính toán trình nạp  Hoàng Minh Nghĩa: Tính toán trình nén, tính toán thông số thị  Bùi Khắc Điệp: Chọn thông số, tính toán thông số có ích  Lê Thành Đạt: Tính toán trình cháy, xây dựng đƣờng nén  Nguyễn Thành Tâm: Tính toán trình giãn nở, xây dựng đƣờng giãn nở SVTH: Nhóm 1 BKĐN Bài tập: Nguyên Lí Động Cơ GVHD: Dƣơng Việt Dũng Mục lục: Trang THÔNG SỐ CHO TRƢỚC CỦA ĐỘNG CƠ……………………….3 THÔNG SỐ CHỌN ĐƢỢC CỦA ĐỘNG CƠ…………………… 3 TÍNH TOÁN CHU TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ: 3.1 Quá trình nạp………………………………………………… 3.2 Quá trình nén………………………………………………… 3.3 Quá trình cháy………………………………………………… 3.4 Quá trình giãn nở……………………………………………….7 3.5 Các thông số thị ……………………………………………8 3.6 Các thông số có ích…………………………………………….9 VẼ ĐỒ THỊ CÔNG……………………………………………………10 SVTH: Nhóm BKĐN Bài tập: Nguyên Lí Động Cơ GVHD: Dƣơng Việt Dũng THÔNG SỐ CHO TRƢỚC CỦA ĐỘNG CƠ: Tên thông số Công suất có ích Tỷ số nén Số vòng quay Đƣờng kính xi lanh Hành trình Piston Số xi lanh Số kỳ Góc mở sớm xupap nạp Góc đóng muộn xupap nạp Góc mở sớm xupap thải Góc đóng muộn xupap thải Loại buồng cháy Ký hiệu Ne ε n D S i τ φ1 φ2 φ3 φ4 Thứ nguyên Giá trị Kw 95 18 3800 90 90 4 10-30 45-75 30-60 5-30 Buồng cháy thống Treo Vòng/phút mm mm Độ Độ Độ Độ Kiểu xupap THÔNG SỐ CHỌN ĐƢỢC CỦA ĐỘNG CƠ: Tên thông số Áp suất khí nạp Nhiệt độ khí nạp Hệ số dƣ lƣợng không khí Áp suất cuối kỳ nạp Áp suất khí sót Nhiệt độ khí sót Độ sấy nóng khí nạp Chỉ số đoạn nhiệt Hệ số lợi dụng nhiệt z Hệ số lợi dụng nhiệt b Tỷ số tăng áp Hệ số nạp them Hệ số quét buồng cháy Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt Hệ số điền đầy đồ thị Nhiệt trị thấp SVTH: Nhóm Ký hiệu Pk Tk α Pa Pr Tr ΔT m ξz ξb λ λ1 λ2 λt φd QH Thứ nguyên MN/m K 2 MN/m MN/m2 K Giá trị 0,1 300 1,5 0,085 0,11 800 25 1,5 0,8 0,9 1,5 1,05 1,1 0,92 kJ/kg 42530 BKĐN Bài tập: Nguyên Lí Động Cơ GVHD: Dƣơng Việt Dũng TÍNH TOÁN CHU TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ: Quá trình nạp: a Hệ số khí sót γr: r  2 (Tk  T ) pr Tr 1 pa  p m 1  t 2  r   pa   (300  25) 0,11     0, 029882014 800 0, 085 1,5  0,11  18  1, 05  1,1      0, 085  b Hệ số nạp ηv:    pr  m  Tk pa  v  1  t 2   (  1) (Tk  T ) pk   pa       300 0, 085   0,11 1,5      18  1, 05  1,1 1   0,812017071  (18  1) (300  25) 0,1   0, 085     c Nhiệt độ cuối trình nạp Ta(K): p  Tk  T  t  rTr  a   pr  Ta  (1   r ) m 1 m 1,51  0, 085  1,5 300  25  1,1 0, 0299  800     0,11    339, 000571( K ) (1  0, 0299) d Số mol không khí để đốt cháy kg nhiên liệu M0 (kmolKK/kgNL):  C H Onl    0, 21  12 32   0,87 0,126 0, 004        0, 494642857( KmolKK / Kg NL ) 0, 21  12 32  M0  e Số mol khí nạp M1: M1   M  1,5  0, 4946  0, 741964286( KmolKK / Kg NL ) Tính trình nén: a Tỷ nhiệt không khí mCvkk (kJ/kmol.K): mCvkk  av  bv 0, 00419 T  19,806   300  20, 4345(kJ / kmol.K ) 2 b Tỷ nhiệt mol sản phẩm cháy mC’’v(kJ/kmol.K): SVTH: Nhóm BKĐN Bài tập: Nguyên Lí Động Cơ GVHD: Dƣơng Việt Dũng bv'' mC  a  T '' v '' v   184,36  427,38  105     1, 634    1,5     300  21, 78176333(kJ / kmol.K )  19,867    1,5         c Tỷ nhiệt hỗn hợp cháy mC’v(kJ/kmol.K): bv   r bv'' mCvkk   r mCv'' bv' av   r av'' 1  r ' ' mCv   av  T   T 1  r 1  r 19,806  0, 0299  20,956    0, 0299 0, 0042  0, 0299  0, 0055  0, 0299  300  20, 47359083( kJ / kmol.K ) d Chỉ số nén đa biến trung bình n1: 8,314 n1   av'  ' v b Ta ( n1 1  1) Thực tính toán excel tìm đƣợc giá trị n1 thỏa mãn sai số vế nhỏ 0,001:     8,314 1,367  1    0, 001 0, 0042 1,367   19,838   339, 001 18  1    Vậy, chọn giá trị n1=1,367 e Nhiệt độ cuối kì nén Tc(K): Tc  Ta  n1 1  339,001181,3671  979, 2316434( K ) f Áp suất cuối kỳ nén pc(MN/m2): pc  pa  n1  0,085 181,367  4, 419533602(MN / m2 ) Quá trình cháy: a Biến thiên ΔM: SVTH: Nhóm BKĐN Bài tập: Nguyên Lí Động Cơ M  GVHD: Dƣơng Việt Dũng H O 0,126 0, 004     0, 031625 32 32 b Số mol sản phẩm cháy M2 (kmol/kgnl): M  M1  M  0, 741964286  0, 031625  0, 773589286(kmol / kg nl ) c Hệ số biến đổi phân tử lý thuyết β0: M 0, 773589286   1, 042623345 M 0, 741964286 0  d Hệ số biến đổi phân tử thực tế β:     r 1, 042623345  0, 029882014   1, 04138663 1  r  0, 029882014 e Hệ số biến đổi phân tử z βz: z  1 0   z 1, 042623345  0,8  1   1, 036788115   r b  0, 029882014 0,9 f Hệ số tỏa nhiệt z xz: xz   z 0,8   0,888888889 b 0,9 g Tổn thất nhiệt cháy không hoàn toàn ΔQH: Đối với động diesel có α>1 ΔQH=0 h Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình môi chất z mC’’vz(kJ/kmol.K) mCvz''  avz''  bvz'' Tz Trong đó:    av'' M  xz  r   av' M (1  xz ) 0   avz''     M  xz  r   M (1  xz ) 0   0, 0299   20,956  0, 774   0,889   19,839  0, 742  (1  0,889) 1, 043     20,84010387 0, 0299   0, 774   0,889   0, 742  (1  0,889) 1, 043   SVTH: Nhóm BKĐN Bài tập: Nguyên Lí Động Cơ GVHD: Dƣơng Việt Dũng    bv'' M  xz  r   bv' M (1  xz ) 0   bvz''     M  xz  r   M (1  xz ) 0   0, 0299   0, 0055  0, 774   0,889   0, 0042  0, 742  (1  0,889) 1, 043     0, 005370215 0, 0299   0, 774   0,889   0, 742  (1  0,889) 1, 043    mCvz''  avz''  bvz'' Tz  20,840  0, 0054  1952, 048  31,32301847(kJ / kmol.K ) i Nhiệt độ cực đại chu trình Tz(K):  z QH ''  (mCvc'  8,314. ).Tc   z mC pz Tz M 1.(1   r ) Phƣơng trình đƣợc đƣa dạng bậc nhƣ sau: AT z2  B.Tz  C  Trong A, B, C đƣợc xác định nhƣ sau: A   z bvz''  1,037  0,0054  0,005567775 B   z (avz''  8,314)  1,037  (20,84  8,314)  30, 2266284 C  z QH  (av'  bv' Tc  8,314. ).Tc M (1   r ) 0,8  42530  (19,839  0, 0042  979, 232  8,314  1,5)  979, 232 0, 742  (1  0, 0299)  80219, 76323  Giải phƣơng trình bậc ta đƣợc: Tz=1952,047519(K) (Chọn) Tz=-7380,89987(K) (Loại) j Áp suất cực đại chu trình pz(MN/m2): pz  pc   4,4195 1,5  6,629300403( MN/ m2) Quá trình giãn nở: a Tỷ số giãn nở sớm ρ: SVTH: Nhóm BKĐN Bài tập: Nguyên Lí Động Cơ  GVHD: Dƣơng Việt Dũng  z Tz 1, 037 1952, 048    1,377855574  Tc 1,5 979, 232 b Tỷ số giãn nở sau δ:   18   13, 06377848  1,378 c Kiểm nghiệm lại trị số n2: n2   8,314 (b   z ).(QH  QH ) bvz'' ''  avz  (Tz  Tb ) M 1.(1   r ). (Tz  Tb ) Tb  Trong đó: Tz  n 1 Thực tính toán excel tìm đƣợc giá trị n2 thỏa mãn sai số vế nhỏ 0,001: 8,314 1, 237    0, 001 (0,9  0,8)  (42530  0) 0, 0054  20,84   (1952  1061) 0, 742  (1  0, 029)  1, 04  (1952  1061) Vậy, chọn giá trị n2=1,237 d Nhiệt độ cuối trình giãn nở Tb(K): Tb   Tz n2 1  1952, 048  1061, 651746( K ) 13, 0641,237 1 e Áp suất cuối trình giãn nở pb(MN/m2): pb  pz  n2  6, 629  0, 275988245( MN / m2 ) 13, 0641,237 f Kiểm nghiệm lại nhiệt độ khí sót: Trtinh p   Tb  r   pb  m 1 m 1,51  0,11  1,5  1061, 652    781, 2969191( K )   0, 276  Sai số: Trtinh  Trchon Tr  781, 297  800 781, 297  0, 023938506  15% Tính toán thong số thị: a Áp suất thị trung bình lý thuyết p’i(MN/m2): SVTH: Nhóm BKĐN Bài tập: Nguyên Lí Động Cơ pc       1  n2 1   1  n1 1    (   1)   1  n2     n1      pi'   GVHD: Dƣơng Việt Dũng 4, 42  1,5 1,38  1     1,5  (1,38  1)   1    1  1,367 1   1,237 1  18   1, 237   13, 06   1,367   18  0, 718317849( MN / m ) b Áp suất thị trung bình pi(MN/m2): pi  pi' d  0,718  0,92  0,660852421( MN / m2 ) c Hiệu suất thị động ηi: i  8,314.M pi Tk 8,314  0, 742  0, 661 300   0,35412633 QH v pk 42530  0,812  0,1 d Suất tiêu hao nhiên liệu thị gi(g/kw.h): gi  3600000 3600000   239, 0280669( g / kw.h) QH i 42530  0,354 Tính toán thông số có ích: a Tổn thất giới pm(MN/m2): pm  a  b.Cm  pr  pa Trong đó: a=0,09 b=0,012 S n Cm  (m / s ) 30 0, 09  3800  pm  0, 09  0, 012   0,11  0, 085  0, 2268( MN / m ) 30 b Áp suất có ích trung bình pe(MN/m2): pe  pi  pm  0,6605  0, 2268  0, 4341(MN / m2 ) c Hiệu suất giới ηm(%): m  pe 0, 4341   0, 656806886 pi 0, 6609 d Suất tiêu hao nhiên liệu có ích ge(g/kw.h): ge  gi m  239, 028  363,9244226( g / kw.h) 0, 6568 e Hiệu suất có ích ηe(%): e  m i  0, 6568  0,3541  0, 232592612 f Thể tích công tác động Vh(dm3): SVTH: Nhóm BKĐN Bài tập: Nguyên Lí Động Cơ Vh  GVHD: Dƣơng Việt Dũng N e 30. 95  30    1, 727901893( dm3 ) pe i.n 0, 4341  3800 g Đƣờng kính xilanh Dt(dm): Dt  4.Vh 1, 729   1,56388011(dm)  S 3,14  0,9 Vẽ đồ thị công: a Tập hợp điểm đƣờng nén: Phƣơng trình đƣờng nén: pV n1  const Với n1 số nén đa biến trung bình Tính toán ta đƣợc n1=1,367 Nếu gọi x điểm đƣờng nén : pcVcn1  pnxVnxn1  pnx  pc n1  Vnx     Vc  Vnx pc i Đặt V ta có : pnx  i n1 c Vx i in1 0,1016 0,2033 0,3049 0,4066 0,5082 0,6098 0,7115 0,8131 0,9148 1,0164 1,1181 1,2197 1,3213 1,423 1,5246 1,6263 1,7279 1,8295 10 11 12 13 14 15 16 17 18 2,5793 4,4898 6,653 9,0259 11,581 14,297 17,16 20,158 23,281 26,521 29,87 33,324 36,877 40,524 44,262 48,087 51,995 Đƣờng nén in1 0,3877 0,2227 0,1503 0,1108 0,0864 0,0699 0,0583 0,0496 0,043 0,0377 0,0335 0,03 0,0271 0,0247 0,0226 0,0208 0,0192 pc in1 4,4195 1,7134 0,9844 0,6643 0,4896 0,3816 0,3091 0,2575 0,2192 0,1898 0,1666 0,148 0,1326 0,1198 0,1091 0,0998 0,0919 0,085 b Tập hợp điểm đƣờng giãn nở : Phƣơng trình đƣờng giãn nở : SVTH: Nhóm 10 BKĐN Bài tập: Nguyên Lí Động Cơ GVHD: Dƣơng Việt Dũng pV n2  const Với n2 số giãn nở đa biến trung bình Tính toán ta đƣợc n2=1,237 Nếu gọi x điểm đƣờng giãn nở : n2 pzVzn2  pgnxVgnx  pgnx  pz n2  Vgnx     Vz  Vgnx Trong Vz=ρVc Đặt V c i pgnx  Vx i in2 0,1016 0,2033 0,3049 0,4066 0,5082 0,6098 0,7115 0,8131 0,9148 1,0164 1,1181 1,2197 1,3213 1,423 1,5246 1,6263 1,7279 1,8295 10 11 12 13 14 15 16 17 18 2,3571 3,8922 5,5558 7,3219 9,1743 11,102 13,096 15,149 17,258 19,418 21,625 23,875 26,167 28,499 30,867 33,271 35,709 pz  n2 i n2 Đƣờng giãn nở in2 pz.ρn2 in2 0,4243 0,2569 0,18 0,1366 0,109 0,0901 0,0764 0,066 0,0579 0,0515 0,0462 0,0419 0,0382 0,0351 0,0324 0,0301 0,028 9,8551 4,1811 2,532 1,7738 1,346 1,0742 0,8877 0,7526 0,6505 0,571 0,5075 0,4557 0,4128 0,3766 0,3458 0,3193 0,2962 0,276 c Các điểm đặt biệt : Tọa độ r(Vc, pr) a(Va, pa) b(Va, pb) c(Vc, pc) y(Vc, pz) z(Vz, pz) V p 0,1016 1,8295 1,8295 0,1016 0,1016 0,14 0,11 0,085 0,1857 4,4195 6,6293 6,6293 d Đồ thị công lý thuyết : SVTH: Nhóm 11 BKĐN Bài tập: Nguyên Lí Động Cơ GVHD: Dƣơng Việt Dũng Đồ thị công động diesel OM611 SVTH: Nhóm 12 BKĐN