Расчет параметров рабочего тела

Средний элементарный состав топлива

Состав топлива задается массовыми долями углерода, водорода, кислорода. Примерное содержание названных компонентов для бензина и дизельного топлива приведено в таблице 1.1.

 

Таблица 1.1

Топливо	Массовые доли
С	Н	ОТ
Бензин	0,855	0,145
Дизельное топливо	0,870	0,126	0,004

 

Низшая теплота сгорания топлива

 

Низшая теплота сгорания вычисляется по формуле Менделеева:

 

МДж/ кг (1.1)

 

где S и W – массовые доли серы и водяных паров в продуктах сгорания, принимаются равными нулю.

 

Коэффициент избытка воздуха

Численное значение коэффициента избытка воздуха приведено в задании. Если это значение не задано, то для режима максимальной мощности принимаются следующие значения коэффициента избытка воздуха:

бензиновые двигатели 0,80 … 0,96;

дизели с неразделенными камерами сгорания 1,5 … 1,7;

вихрекамерные дизели 1,30 … 1,50;

предкамерные дизели 1,40 … 1,50.

 

 

Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива

, кмоль (1.2)

 

, кг (1.3)

 

где кг/кмоль – молекулярная масса воздуха.

Количество горючей смеси

Для бензиновых двигателей:

 

, кмоль (1.4)

 

где m_T – молекулярная масса топлива, кг/кмоль

m_T = 110 … 120 кг/кмоль.

 

Для дизелей:

 

, кмоль. (1.5)

 

Состав продуктов сгорания

Состав продуктов сгорания во многом зависит от состава горючей смеси. При сгорании богатых смесей ( <1) продукты сгорания включают в себя CO, CO₂, H₂, H₂O, N₂.

 

, кмоль (1.6)

 

где принимается равным 0,45 … 0,50;

 

, кмоль (1.7)

 

, кмоль (1.8)

 

, кмоль (1.9)

 

, кмоль. (1.10)

При сгорании бедных или стехиометрических смесей () продукты сгорания включают в себя CO₂, H₂O, O₂, N₂.

 

, кмоль (1.11)

 

, кмоль (1.12)

 

, кмоль (1.13)

 

, кмоль. (1.14)

 

Общее количество продуктов сгорания

, кмоль. (1.15)

 

При <1 .

При .

 

Расчет процесса наполнения

Температура подогрева свежего заряда

Величина температуры подогрева свежего заряда ∆ Т зависит от конструкции впускного трубопровода, типа системы охлаждения, скорости вращения коленчатого вала двигателя и может быть принята:

для бензиновых двигателей ∆ Т = 0 … 20^о;

для дизелей без наддува ∆ Т = 10 … 40^о;

для дизелей с наддувом ∆ Т = (-5) … (+10^о).

 

Плотность заряда на впуске

, кг/м³ (1.16)

 

где Р₀ = 0,1 МПа – атмосферное давление;

Т₀ = 293 К – температура окружающего воздуха;

В = 287 Дж/кг ∙ град – удельная газовая постоянная воздуха. Принимается одинаковой для воздушного заряда (дизель) и для топливно- воздушной смеси (карбюраторный двигатель).

При расчете двигателя с надувом в дальнейшем следует принять

и ,

где Т_k – температура компрессора, К.

 

, К (1.17)

где n_k – показатель компрессора, n_k = 1,4 … 2,0 для центробежных нагнетателей.

 

Потери давления на впуске

С достаточной точностью потери давления на впуске могут быть определенны из уравнения:

 

, МПа (1.18)

где - коэффициент затухания скорости движения заряда;

- коэффициент сопротивления впускной системы;

- средняя скорость движения заряда в наиболее узком сечении впускной системы, м/с.

Сумма характеризует сопротивление впускной системы и принимается из диапазона 2,5 … 4,0. Скорость движения воздушного заряда в основном определяется скоростью вращения коленчатого вала, рабочим объемом двигателя и площадью наиболее узкого сечения впускной системы = 50 … 130 м/с.

Полученное значение ∆Р_a должно укладываться в допустимые пределы:

для бензиновых двигателей ;

для дизелей .

 

Давление в конце впуска

, МПа. (1.19)