Bài tập lớn lý thuyết động cơ đốt trong

BÀI TẬP LỚN LÝ THUYẾT ĐỘNG CƠ Sinh viên: Mã SV: Mã lớp: Khóa: GVGD: PHIẾU HỌC TẬP CÁ NHÂN/NHĨM I Thơng tin chung Tên lớp: Khóa Họ tên sinh viên: Tên nhóm: 3D6 II Nội dung học tập Tên chủ đề: Nghiên cứu nhiệt động động đốt 3D6 Hoạt động sinh viên: - Nội dung 1: Lựa chọn đề tài, Viết đề cương, Tổng hợp sở lý thuyết sử dụng tập lớn Chuẩn đầu ra: L3.1 - Nội dung 2: Lựa chọn thơng số tính tốn chu trình nhiệt động động đốt trong, Thiết lập vẽ: Đồ thị công đồ thị động lực học loại động đốt cụ thể, Viết thuyết minh, Bảo vệ kết tập lớn Chuẩn đầu ra: L4.1 Sản phẩm nghiên cứu: - 01 thuyết minh - 01 vẽ đồ thị cơng III Nhiệm vụ học tập Hồn thành tập lớn theo thời gian quy định từ ngày 10/11-15/12/2020 Chương 1: TÍNH TỐN SỐ LIỆU CHU TRÌNH CƠNG TÁC ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 1.1.Trình tự tính tốn Tính tốn chu trình cơng tác động đốt (tính tốn nhiệt) thường tiến hành theo bước: 1.1.1.Số liệu ban đầu: Số liệu ban đầu cần thiết cho qua trình tính tốn gồm: T T Tên thơng số Ký hiệu Giá trị Đơn vị Ghi Kiểu động 3D6 Thẳng hàng Đ/cơ Diesel không tăng áp Số kỳ τ Số xilanh i Thứ tự nổ Hành trình piston S 180 mm 1,8 (dm) Đường kính xilanh D 150 mm 1,5 (dm) Góc mở sớm xupáp nạp α1 20 Góc đóng muộn xupáp nạp α2 48 Góc mở sớm xupáp xả β1 48 10 Góc đóng muộn xupáp xả β2 20 11 Góc phun sớm ϕi 30 12 Chiều dài truyền ltt 13 Công suất định mức Ne 14 Số vòng quay định mức n 15 Suất tiêu hao nhiên liệu ge 16 Tỷ số nén ε kỳ 1-5-3-6-24 17 Khối lượng truyền mtt 18 Khối lượng nhóm piston mpt 320 106,6475 1450 255,608 độ độ độ độ độ mm kw v/ph g/kw.h 14,5 5,62 2,37 kg kg 1.1.1 1) Các thông số cần chọn Áp suấ môi trường : Áp suất môi trường áp suất khí trước nạp vào động thay đổi theo nhiệt độ, nước ta chọn 2) Nhiệt độ môi trường : Lựa chọn nhiệt mơi trường theo nhiệt độ bình qn năm Ở nước ta 3) Áp suất cuối trình nạp : Với động không tăng áp 4) Áp suất khí thải : 5) Mức độ sấy nóng mơi chất : Đối với động diezel: 6) Nhiệt độ khí sót (khí thải) : 7) Hệ số hiệu đính tủ nhiệt : Các loại động diezel có chọn 8) Hệ số quét buồng cháy Đông không tăng áp 9) Hệ số nạp thêm Phụ thuộc chủ yếu vào pha phân phối khí Thơng thường chọn: 10 ) Hệ số lợi dụng nhiệt điểm z Thể lượng nhiệt phát nhiên liệu dùng để sinh công tăng nội điểm z lượng nhiệt phát đốt cháy hoan toàn kg nhiên liệu Do phụ thuộc vào chu trình cơng tác động Đối với động diezel 11) Hệ số lợi dụng nhiệt điểm b lớn Thông thường: Đối với động diezel 12) Hệ số hiệu đính đồ thị cơng: Thể sai lệch tính tốn lý thuyết chu trình cơng tác động với chu trình công tác thực tế không xét đến pha phối khí, tổn thất lưu động dơng khí, thời gian cháy vận tốc tăng áp suất….Có thể chọn phạm vi: 2.2.Tính tốn q trình cơng tác: 2.2.1 Tính tốn q trình mơi chất: 1) Hệ số khí sót : Trong m-chỉ số gian nở đa biến trung bình khí sót  2) Nhiệt độ cuối trình nạp :   3) Hệ số nạp:   4) Lượng khí nạp : Trong đó:   (kmol/kg.nl) 5) Lượng khơng khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy 1kg nhiên liệu: Nhiên liệu động diezel (kmol/kg.nl) 6) Hệ số dư lượng khơng khí Đối với động diezel 2.2.2 Tính tốn đến q trình nén Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình khơng khí Trong đó:   (kJ/mol.độ) Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình sản phẩm cháy Khi hệ số dư khơng khí , tính theo cơng thức sau: Trong đó:  Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình hỗn hợp q trình nén tính theo cơng thức sau: Mà (kJ/mol.độ)  1) ; Chỉ số nén đa biến trung bình :   2) Áp suất cuối q trình nén tính theo cơng thức sau: 3) Nhiệt độ cuối q trình nén: 4) Lượng mơi chất cơng tác q trình nén:  (Kmol/kg nh.liệu) 2.2.3 Tính tốn q trình cháy: 1) Hệ số thay đổi lý thuyết : Đối với động Diezel: 2) Hệ số thay đổi phân tử thực tế : 3) Hệ số thay đổi thực tế ttaij điểm z : Trong đó:  4) Lượng sản vật cháy : (Kmol/kg nh.liệu) 5) Nhiệt độ cháy điểm z : (1) Trong đó: -Nhiệt trị Diezel (2) Thay số giải (1), (2) ta có: 6) Áp suất điểm z : Trong đó:  2.2.4 Tính tốn q trình giãn nở: 1) Hệ số giãn nở sớm : Có (thỏa mãn điều kiện) 2) Hệ số giãn nở sau : 3) Chỉ số giãn nở đa biến trung bình : Trong đó: Nhiệt độ điểm b - Nhiệt giá trị thấp nhiên liệu Đối với động Diezel: (KJ/kg.nl) Thay số vào ta có: 4) Áp suất q trình giãn nở : 2.2.5 Tính tốn thơng số chu trình cơng tác: 1) Áp suất thị trung bình : Đối với động Diezel:  2) Áp suất thị trung bình thực tế : Trong đó: - Hệ số hiệu đinh đồ thị cơng Chọn theo tính chúng loại động 3) Suất tiêu hao nhiên liệu thị :  (g/kw.h) 4) Hiệu suất thị : 5) Áp suất tổn thất giới : Áp suất thường biểu diễn quan hệ tuyến tính tốc độ trung bình pitton (m/s) Động Diezel công suất lớn, D>120 mm: 6) Áp suất có ích trung bình : Ta có: (thỏa mãn) 7) Áp suất tiêu hao nhiên liệu : (g/kw.h) 8) Hiệu suất có ích : 9) Kiểm nghiệm đường kính D:    (thỏa mãn) 2.3 Vẽ hiệu đính đồ thị cơng: - Áp suất q trình nạp: pa = 0,088 (MPa) - Áp suất trính thải: 0,115 (MPa) - Áp suất điểm z: pz = 6,0014(MPa) - Áp suất điểm b: pb = 0,2576 (MPa) - Áp suất điểm c: pc = 3,3716(MPa) pr = - Chỉ số nén đa biến n1: 1,3634 n1 = - Chỉ số giãn nở đa biến : n2 = 1,2729 - Tỷ số nén ε = 18 Quá trình nén Quá trình giãn nở i 2,355 1,2222 2,878281 4,71 1,3146 2,572 s3 7,065 4,4721 9,42 6,6199 11,775 14,13 8,9738 11,506 16,485 18,84 14,197 17,032 21,195 19,999 10 23,55 23,089 11 25,905 12 28,26 26,293 29,604 13 30,615 14 32,97 14,5 34,1475 33,018 36,52 38,319 3,371 2,564 1,310 0,753 0,509 0,375 0,293 0,237 0,198 0,168 1,290992 6,0014 2,416468 3,20623 4,048812 5,83931 7,75744 9,783826 1,91359 1,32683 0,99875 0,79189 11,90489 0,6508 14,11053 0,54908 16,39288 18,7456 0,146 0,128 21,1635 0,1139 23,6423 0,102 26,17812 0,092 28,76778 0,088 30,0819 0,47263 0,41331 0,36609 0,32771 0,29596 0,26932 0,25756 Bảng tính q trình nén q trình giãn nở Dựa vào bảng lập ta vẽ đường nén đường giãn nở, vẽ tiếp đường biểu diễn trình nạp trình thải lý thuyết hai đường song song với trục hoành, qua hai điểm p a pr Sau vẽ xong ta phải hiệu đính để có đồ thị cơng thị , bước hiệu đính sau : - Chọn (MPa/mm) - Chọn (dm3/mm) - Chọn (mm/mm) - Vẽ đồ thị Brick đặt phía đồ thị cơng - Lần lượt hiệu đính điểm đồ thị 1- Hiệu đính điểm bắt đầu trình nạp: (điểm a) Từ O’ đồ thị Brick xác định góc đóng muộn xupap thải, bán kinh cắt vòng Brick a’, từ a’ dóng đường song song với tung độ cắt đường a Nối điểm r đường thải với a Ta có đường chuyển tiếp từ qua trình thải sang trình nạp 2- Hiệu đinh áp suất cuối trình nén (điểm c) Áp suất cuối trình nén thực tế có phun sớm ( động Diezel) nên đường lớn áp suất cuối trình nén, thực tế tính Theo kinh nghiệm, áp suất cuối q trình nén thực tế xác định theo công thức sau: Điểm - điểm đường nén thực tế tách khỏi đường nén lý thuyết, xác định theo góc phun sớm đặt đồ thị Brick giông xuống đường nén để xác định điểm Dùng cung thích hợp nối C- 3- Hiệu đính điểm đạt thực tế: Áp suất thực tế trình chãy giã nở khơng trì số động diesel ( đoạn ứng với pV c) không đạt trị số lý thuyết động xăng Theo thực nghiệm, điểm đạt trị số áp suất cao đểm ( tức sau DCT q trình cháy giãn nở) 4-Hiệu đính điểm z động xăng theo bước sau: a) Cắt đồ thị đường 0,85 b) Từ đồ thị Brick xác định góc 12 gióng xuống đoạn đẳng áp 0,85 để xác định điểm z c) Dùng cung thích hợp nối C1 với z lượn sát với đường giãn nở hình(II-2) Đối với động diesel, hiệu đính với góc 15 tiến hành tương tự bước hiệu đính với động xăng 1.1 Hiệu đính điểm bắt đầu trình thải thực tế(điểm b) Hiệu đính điểm b góc mở xupap thải Áp suất cuối trình giãn nở thực tế thường thấp áp suất cuối trình giãn nở lý thuyết xupap thải mở sớm Xác định theo cơng thức sau đây: • Hiệu đính b’’: Nối điểm c’, c” tiếp dính với đường thải Nối điểm r, r’, r” xác định từ đồ thị Brick cách gióng đường song song với trục tung cắt đường nạp r’ Sau hiệu chỉnh ta nối điểm ta đồ thị cơng thực tế CHƯƠNG II: TÍNH TỐN ĐỘNG HỌC, ĐỘNG LỰC HỌC 2.1 Tính tốn động học Đường biểu diễn hành trình pittong x = f(α)  Từ tâm O’ đồ thị Brick kẻ tia ứng với 10˚, 20˚, 30˚, …, 180˚ Đồng thời đánh số thứ tự từ trái qua phải 0, 1, 2, 3, …, 18  Chọn hệ trục tọa độ với trục tung biểu diễn góc quay trục khuỷu, trục hồnh biểu diễn khoảng dịch chuyển pittong  Gióng điểm ứng với 10˚, 20˚, 30˚, …, 180˚ chia cung tròn đồ thị Brick xuống cắt đường kẻ từ điểm 10˚, 20˚, 30˚, …, 180˚ tương ứng trục tung đồ thị x = f(α) để xác định chuyển vị tương ứng  Nối giao điểm ta đồ thị biểu diễn hành trình pittong x = f(α) 2.2 Đường biểu diễn tốc độ pittong v = f(α) Vẽ nửa vòng trịn tâm O bán kính R Vẽ vịng trịn tâm O bán kính λ.R/2 - Chia nửa đường trịn tâm O bán kính R đường trịn tâm O bán kính λR/2 thành 18 phần theo chiều ngược - Từ điểm chia nửa đường tròn tâm O bán kính R kẻ đường song song với tung độ, đường cắt đường song song với hoành độ xuất phát từ điểm chia tương ứng đường trịn tâm O bán kính λ.R/2 điểm a, b, c - Nối điểm a, b, c tạo thành đường cong giới hạn trị số tốc độ piston thể đoạn thẳng song song với tung độ từ điểm cắt đường trịn bán kính R tạo với trục hồnh góc α đến đường cong a, b, c 2.3 1) Đường biểu diễn gia tốc pittong j = f(x) Chọn tỉ lệ xích µj = 40 (m/ s2.mm) Ta tính giá trị: Tốc độ góc: ω = 151,844(rad/s) 2) - Tính Gia tốc cực đại: jmax = R.ω (1 + λ) Thay giá trị vào ta được: 2658,818(m/s2) => Giá trị biểu diễn jmax là: Gtbd = = 66,47(mm) - Gia tốc cực tiểu: - R λ) = - (m/s) => Giá trị biểu diễn jmin : Gtbd = = -37,3 (mm) - Ta tính giá trị đoạn EF: EF = −3.R.λ.ω Thay giá trị vào ta : EF = 1750,85(m/s2) => Giá trị biểu diễn EF : Gtbd = = 43,77 (mm) Từ điểm A tương ứng điểm chết lấy AC = j max, từ điểm B tương ứng điểm chết lấy BD = j min; nối CD cắt trục hoành E; lấy EF = −3.R.λ.ω2 phía BD Nối CF FD, chia đoạn làm phần, nối 11, 22, 33, 44, 55 Vẽ đường bao tiếp tuyến với 11, 22, 33, 44, 55 Ta đường cong biểu diễn quan hệ j = f(x)  ... trình nhiệt động động đốt trong, Thiết lập vẽ: Đồ thị công đồ thị động lực học loại động đốt cụ thể, Viết thuyết minh, Bảo vệ kết tập lớn Chuẩn đầu ra: L4.1 Sản phẩm nghiên cứu: - 01 thuyết minh... học tập Hoàn thành tập lớn theo thời gian quy định từ ngày 10/11-15/12/2020 Chương 1: TÍNH TỐN SỐ LIỆU CHU TRÌNH CƠNG TÁC ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 1.1.Trình tự tính tốn Tính tốn chu trình cơng tác động. .. 3D6 II Nội dung học tập Tên chủ đề: Nghiên cứu nhiệt động động đốt 3D6 Hoạt động sinh viên: - Nội dung 1: Lựa chọn đề tài, Viết đề cương, Tổng hợp sở lý thuyết sử dụng tập lớn Chuẩn đầu ra: L3.1