Построение свернутой индикаторной диаграммы
Диаграмма строится в следующей последовательности:
1. Наносятся оси на листе миллиметровой бумаги формата А3. Размер диаграммы определяется исходя из соотношений – размер диаграммы по вертикали (ось ординат) больше в 1,5-1,8 раза размера диаграммы по оси абсцисс.
2. На оси ординат отмечается точка, соответствующая давлению окружающей среды р0 и максимальному давлению сгорания p3q (p4q),. Из этих точек проводятся горизонтальные пунктирные линии. При этом в верхней части листа должно оставаться место для надписей.
3. На оси абсцисс отмечается точка, соответствующая объему камеры сгорания Vс и полному объему цилиндра Vа. Из этих точек проводятся пунктирные вертикальные линии, между которыми и выполняется построение диаграммы.
4. На график наносятся следующие точки:
· 0(р0,Vc) – соответствует началу процесса впуска свежего заряда;
· 1(р1, Vа) – соответствует началу процесса сжатия;
· 2(р2, Vс) – соответствует окончанию процесса сжатия;
· 3(р3,Vc) – соответствует окончанию процесса сгорания;
· 4(р4,Va) – соответствует окончанию процесса расширения.
5. Построение политропы сжатия выполняется минимум по пяти точкам. При этом значения объема Vx задается, значение давления рассчитывается по формуле:
(96)
6. Построение политропы расширения выполняется также минимум по пяти точкам. При этом значения объема Vx задается, значение давления рассчитывается по формуле:
|
|
|
(97)
7. После соединения нанесенных на график точек мы получили расчетную индикаторную диаграмму. Действительная индикаторная диаграмма отличается от расчетной учетом конечности скоростей протекания различных процессов. С этой целью необходимо на построенную расчетную диаграмму нанести фазы газораспределения.
Диаграмму фаз газораспределения следует построить в правой верхней части листа. Примерные значения фаз газораспределения четырехтактных двигателей (в градусах поворота коленчатого вала) приведены в приложении табл. П1 . Пример построения диаграммы показан на рисунке 6.
Рисунок 6 – Пример оформления диаграммы фаз газораспределения
8. На политропе сжатия наносят точку закрытия впускного клапана m, а также точку подачи искры зажигания 2’ (впрыскивания топлива в дизелях). На линии 2-3 наносят точку 2” – показывающую увеличение давления в связи с началом сгорания еще на линии сжатия. На политропе расширения наносят точку 3’ – действительное максимальное давление в цикле, так как сгорание происходит при изменяющемся объеме, а также точку открытия выпускного клапана 4’. На линии выпуска отработавших газов наносят точку 5 открытия впускного клапана, а на линии впуска свежего заряда – точку 0’ закрытия выпускного клапана.
|
|
|
9. Индикаторная диаграмма дизеля строится аналогично индикаторной диаграмме бензинового двигателя. Различие будет только при построении политропы расширения, которую строят из точки 4’ , а не из точки 3’.
Отрезок для дизелей, работающих по циклу со смешанным подводом теплоты: 3’-4’ = Vc×(r - 1).
9. Расчет координат точек производится по следующей формуле:
(98)
Необходимо подчеркнуть, что необходимость определения значений объемов в точках газораспределения обусловлена тем, что фазы заданы в углах поворота коленчатого вала, а на индикаторной диаграмме по оси абсцисс откладывается объем. В формуле (89) величина lr – отношение радиуса кривошипа коленвала к длине шатуна. Это значение принимается в диапазоне 0,27-0,28 по таблице П5 приложения. Значения выражения стоящего в квадратных скобках формулы (89) для различных значений lr приведены в приложении, табл.П5. Значение угла поворота коленвала j отсчитывается от ВМТ.
|
|
|
10. Давление в оставшихся точках 3’, и 2’’ находится по следующим формулам на основе экспериментальных данных:
р’3 =(0,85-0,90)* р3; (99)
р2”=(1,15-1,25)* р2. (100)
11. После нанесения всех точек на диаграмму можно выполнить скругление расчетной диаграммы и получить действительную.
12. Заключительным этапом является построение линии среднего индикаторного давления.
Результат построения представлен на рисунке 7.
Рисунок 7 – Свернутая индикаторная диаграмма двигателя с внешним
смесеобразованием
Расчет системы охлаждения
Определяем площадь поверхности охлаждения радиатора, м2
(101)
где Qв - количество теплоты, отводимой жидкостью от двигателя (берется из данных теплового баланса), Дж/с;
k – коэффициент теплопередачи через стенки радиатора, Вт/(м2⋅К):
- для легковых автомобилей, k = 140…180 Вт/(м2⋅град);
- для грузовых автомобилей, k = 80…100 Вт/(м2⋅град);
Тж.ср. - средняя температура жидкости в радиаторе, К;
Тср. возд. - средняя температура воздуха, проходящего через радиатор, К.
|
|
|
Определяем количество жидкости, проходящей через радиатор, м3/с
(102)
где ρж – средняя плотность охлаждающей жидкости, ρж = 1000 кг/м3 – для воды;
сж – средняя теплоемкость жидкости, сж = 4187 Дж/(кг⋅К) – для воды;
∆Тж – температурный перепад жидкости при принудительной циркуляции в системе охлаждения, ∆Тж = 6…12 К.
Определяем массовый расход жидкости, проходящей через радиатор, кг/с
(103)
Определяем количество воздуха, проходящего через радиатор, кг/с
(104)
где Q возд – количество теплоты, отводимой от двигателя и передаваемое от жидкости к воздуху, Q возд = Q в, Дж/с;
с возд – средняя теплоемкость воздуха, с возд = 1000 Дж/(кг⋅К);
∆ Т возд – температурный перепад воздуха в решетке радиатора,
∆ Т возд = 20…30 К.
Определяем среднюю температуру жидкости в радиаторе, К
(105)
где Т ж. вх - температура жидкости пред входом в радиатор, Т ж. вх = 353…368 К.
Определяем среднюю температуру охлаждающего воздуха, проходящего через радиатор, К
(106)
где Т возд. вх - температура воздуха перед радиатором, Т возд. вх = 310…315 К.
Определяем мощность, необходимую для привода водяного насоса, кВт
(107)
где рж – напор, создаваемый насосом системы охлаждения, рж = 0,06…0,10 МПа;
ηh – гидравлический КПД насоса, ηh = 0,6…0,7;
ηм – механический КПД насоса, ηм = 0,7…09;
ηн – коэффициент подачи насоса, ηн = 0,8…0,9.
4. Примеры теплового расчета двигателей
Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 2195; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!