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

 

                                                (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: 322;