Среднее индикаторное давление

 

Pi = φu·Pi ':

 

где φu — коэффициент полноты диаграммы, для карбюраторного двигателя принимаем φu = 0,96 (для двигателя с впрыском топлива φu = 0,98).

 

Pi (nmin) = 0,98·1,3543113 = 1,327225 МПа;

Pi (nМ) = 0,98·1,43620241 = 1,407478 МПа;

Pi (nN) = 0,98·1,33602199 = 1,309302 МПа;

Pi (nmax) = 0,98·1,28774953 = 1,261995 МПа.

 

Определение индикаторного КПД.

 

ηi = Pi·lo·α/Hu·ρo·ηV :

 

ηi (nmin) = (1,32723·14,957·0,96) / (43,93·1,18919·0,90636) = 0,402477;

ηi (nM ) = (1,40748·14,957·1) / (43,93·1,18919·0,92819) = 0,434139;

ηi (nN ) = (1,3093·14,957·1) / (43,93·1,18919·0,88917) = 0,421577;

ηi (nmax) = (1,26199·14,957·0,98) / (43,93·1,18919·0,87954) = 0,402579.

 

Определение индикаторного удельного расхода топлива.

 

gi = 3600 / Hu· ηi :

 

gi (nmin) = 3600/(43,93·0,402477) = 203,613 г/кВт · ч;

gi (nM ) = 3600/(43,93·0,434139) = 188,763 г/кВт · ч;

gi (nN ) = 3600/(43,93·0,421577) = 194,388 г/кВт · ч;

gi (nmax) = 3600/(43,93·0,402579) = 203,561 г/кВт · ч.

 

Эффективные показатели двигателя.

 

Среднее давление механических потерь.

 

Pм = 0,034 + 0,0113·υп.ср. — для карбюраторного двигателя ( Pм = 0,024 + + 0,0053·υп.ср. — для двигателя с впрыском топлива).

Определение средней скорости поршня.

 

υп.ср. = S · n/ 3·104 :

 

 

υп.ср.(nmin) = 93·875 / 3·104 = 2,7125 м/с;

 

υп.ср.(nM ) = 93·2250 / 3·104 = 6,975 м/с;

 

υп.ср.(nN ) = 93·4500 / 3·104 = 13,95 м/с;

 

υп.ср.(nmax) = 93·4950 / 3·104 = 15,345 м/с.

 

Pм(nmin) = 0,024 + 0,0053·2,713 = 0,038376 МПа;

Pм(nM ) = 0,024 + 0,0053·6,975 = 0,112818 МПа;

Pм(nN ) = 0,034 + 0,0053·13,95 = 0,191635 МПа;

Pм(nmax) = 0,034 + 0,0053·15,35 = 0,207399 МПа.

 

Среднее эффективное давление.

 

Pе = PiPм :

 

(nmin) = 1,327225 – 0,038376 = 1,28884882 МПа;

(nM ) = 1,407478 – 0,112818 = 1,29466087 МПа;

(nN ) = 1,309302 – 0,191635 = 1,11766655 МПа;

(nmax) = 1,261995 – 0,207399 = 1,05459604 МПа.

 

Определение механического КПД.

 

ηм = Pe / Pi :

 

ηм (nmin) = 1,288849 / 1,32722507 = 0,971085;

ηм (nM ) = 1,294661 / 1,40747837 = 0,919844;

ηм (nN ) = 1,117667 / 1,30930155 = 0,853636;

ηм (nmax) =1,054596 / 1,26199454 = 0,835658.

 

Определение эффективного КПД.

 

ηе = ηi · ηм :

 

ηе (nmin) = 0,402477·0,97109 = 0,39084;

 

ηе (nM ) = 0,434139·0,91984 = 0,39934;

ηе (nN ) = 0,421577·0,85364 = 0,359873;

 

ηе (nmax) = 0,402579·0,83566 = 0,336418.

 

Определение эффективного удельного расхода топлива.

 

gе = 3600/ Hu · ηе :

 

gе (nmin) = 3600/(43,93·0,39084) = 209,676 г/кВт ·ч;

gе (nM ) = 3600/(43,93·0,39934) = 205,212 г/кВт ·ч;

gе (nN ) = 3600/(43,93·0,35987) = 227,718 г/кВт ·ч;

gе (nmax) = 3600/(43,93·0,33642) = 243,594 г/кВт ·ч.

 

Таблица 10.6

 

Результаты расчётов индикаторных параметров рабочего тела.

 

Параметры nmin nM nN nmax
n, min – 1
Pi ' 1,35431 1,43620 1,33602 1,28775
Pi 1,32723 1,40748 1,30930 1,26199
ηi 0,402 0,434 0,422 0,403
gi 203,613 188,763 194,388 203,561
pм 0,03838 0,11282 0,19164 0,20740
υп.ср 2,713 6,975 13,950 15,345
pe 1,28885 1,29466 1,11767 1,05460
ηм 0,9711 0,9198 0,8536 0,8357
ηе 0,3908 0,3993 0,3599 0,3364
gе 209,676 205,212 227,718 243,594

 

Мощностные, форсажные, массогабаритные показатели и параметры тепловой, механической и динамической напряжённости ДВС.

 

Vh = i ·Vh /τ = 2,52 / 4 = 0,63, гдеτ – тактность двигателя.

D = 2 · (10 3) · (Vh /(π · S))1/2 = 2·(103)·(2,52/(3,142·93))1/2 = 92,87 мм = 93мм.

Fп = π·(D 2) / (4·100) = 3,142·(932)/(4·100) = 67,9291 см2 .

 

Окончательно принимаем:

S = 93 мм.

D = 93 мм.

Vл = π · (D 2) · S · i/(4·106) = 3,142 · (932)·93·4/(4·106) = 2,527.

 

Определение эффективной мощности ДВС.

 

Nе = Pе · Vл · n/30·τ:

 

Nе (nmin) = (1,28885·2,527·875) / (30·4) = 23,748 кВт;

Nе (nM ) = (1,29466·2,527·2250) / (30·4) = 61,3417 кВт;

Nе (nN ) = (1,11767·2,527·4500) / (30·4) = 105,911 кВт;

Nе (nmax) = (1,05460·2,527·4950) / (30·4) = 109,928 кВт.

 

Определение литровой мощности.

 

Nл = Nе / Vл :

 

Nл (nmin) = 23,74803/2,527 = 9,3979 кВт/л;

 

Nл (nM ) = 61,34173/2,527 = 24,2749 кВт/л;

 

Nл (nN ) = 105,9113/2,527 = 41,9125 кВт/л;

 

Nл (nmax) = 109,9281/2,527 = 43,5021 кВт/л.

 

Определение эффективного крутящего момента.

 

Ме =3·10 4 ·(Nе /π · n):

 

Ме (nmin) = 3·10 4 · (23,748 / 3,14159·875) = 259,174 Н·м;

 

Ме (nM ) = 3·10 4 · (61,3417 / 3,14159·2250) = 260,342 Н·м;

Ме (nN ) = 3·10 4 · (105,911 / 3,14159·4500) = 224,751 Н·м;

 

Ме (nmax) = 3·10 4 · (109,928 / 3,14159·4950) = 212,068 Н·м.

 

Определение часового расхода топлива.

 

Gт = Nе · gе · 10 – 3 :

 

Gт (nmin) = 23,748·209,676·10 – 3 = 4,979 кг/ч;

 

Gт (nM ) = 61,3417·205,212·10 – 3 = 12,588 кг/ч;

 

Gт (nN ) = 105,911·227,718·10 – 3 = 24,118 кг/ч;

 

Gт (nmax) = 109,928·243,594·10 – 3 = 26,778 кг/ч.

 

Таблица 10.7

 

Результаты расчётов мощностных, форсажных, массогабаритных показателей и параметры тепловой, механической и динамической напряжённости ДВС

 

Параметры nmin nM nN nmax
n, min – 1
ε 10,1
Nе 23,748 61,342 105,911 109,928
Nл 9,398 24,275 41,912 43,502
Ме 259,174 260,342 224,751 212,068
Gт 4,97938 12,58808 24,11789 26,77785
gе 209,676 205,212 227,718 243,594
Fп 67,929

 

 

Тепловой баланс проектируемого ДВС.

 

Определение теплоты эквивалентной эффективной мощности.

 

Qе = 1000·Nе :

 

Qе (nmin) = 1000·23,748 = 23748 Дж/с;

Qе (nM ) = 1000·61,342 = 61341,7 Дж/с;

Qе (nN ) = 1000·105,911 = 105911 Дж/с;

Qе (nmax) = 1000·109,928 = 109928 Дж/с.

 

qе = Qе /Qo · 100%:

 

qе (nmin) =23748/60761,6·100% = 39,08395 %;

 

qе (nM ) = 61341,7/153608·100% = 39,93399 %;

 

qе (nN ) = 105911/294302·100% = 35,98729 % ;

 

qе (nmax) = 109928/326760·100% = 33,6418 %.

 

Определение теплоты отведенной в охлаждающую среду.

 

Qв = c·i·D1 + 2m · nm · (Hu – ΔHu)/α·Hu ,

 

где c = 0,45…0,53 – коэффициент пропорциональности для четырёхтактных ДВС, принимаем c = 0,49.

i – число цилиндров.

D – диаметр цилиндров, см.

m = 0,5…0,7 для четырёхтактных ДВС, принимаем при nmin = m = 0,604; при nM = m = 0,639; при nN = m = 0,652; при nmax = m = 0,654.

 

Qв(nmin) = [0,49·4·91+ 2·0,604 ·8750,604 ·(43,93 – 2,480)] / (0,96·43,93) = 15853,82 Дж/с;

 

Qв(nM ) = [0,49·4·91 + 2·0,639 ·22500,639 ·(43,93 – 0,00)] / (1·43,93) = 43702,36 Дж/с;

 

Qв(nN ) = [0,49·4·91 + 2·0,652 ·45000,652 ·(43,93 – 0,00)] / (1·43,93) = 80451,72 Дж/с;

 

Qв(nmax) = [0,49·4·91 + 2·0,654 ·49500,654 ·(43,93 – 1,240)] / (0,98·43,93) = 87121,75 Дж/с.

 

qв = Qв /Qo ·100%:

 

 

qв (nmin) = 15853,82 / 60761,6·100% = 26,09185 %;

qв (nM ) = 43702,36 / 153608·100% = 28,45061 %;

qв (nN ) = 80451,72 / 294302·100% = 27,33646 %;

qв (nmax) = 87121,75 / 326760·100% = 26,66227 %.

 

Теплота, потерянная с уходящими газами.

 

Qг = (Gт / 3,6) ·{M2·[(mCV '')tr+ 8,315]·trM1·[(mCV '')20 + 8,315]·to .

tr = Tr – 273.

 

tr (nmin) = 655,1; tr (nM ) = 719,8; tr (nN ) = 793,6; tr(nmax) = 801,7.

 

(mCV ')20 = 20,775 кДж/кмоль·град.

 

(mCV '')to600 (nmin) = 24,44 + (24,586 – 24,44)· 0,01/0,05) = 24,4692 кДж/кмоль·град;

 

(mCV '')to700(nmin) = 24,868 + (25,021 – 24,868)· 0,01/0,05) = 24,8986 кДж/кмоль·град;

 

(mCV '')totr(nmin) = 24,4692 + (24,8986 – 24,4692)· 55,14/100) = 24,706 кДж/кмоль·град;

 

(mCV '')to700(nM) = 25,021 + (24,905 – 25,021)· 0,05/0,05) = 24,905 кДж/кмоль·град;

 

(mCV '')to800(nM) = 25,441 + (25,319 – 25,441)· 0,05/0,05) = 25,319 кДж/кмоль·град;

 

(mCV '')totr(nM) = 24,905 + (25,319 – 24,905)· 19,81/100) = 24,987 кДж/кмоль·град;

 

(mCV '')to700(nM) = 25,021 + (24,905 – 25,021)· 0,05/0,05) = 24,905 кДж/кмоль·град;

 

(mCV '')to800(nM) = 25,441 + (25,319 – 25,441)· 0,05/0,05) = 25,319 кДж/кмоль·град;

 

(mCV '')totr(nM) = 24,905 + (25,319 – 24,905)· 93,56/100) = 25,2923 кДж/кмоль·град;

 

(mCV '')to800(nmax) = 25,28 + (25,441 – 25,28)· 0,03/0,05) = 25,3766 кДж/кмоль·град;

 

(mCV '')to900(nmax) = 25,68 + (25,847 – 25,68)· 0,03/0,05) = 25,7802 кДж/кмоль·град;

(mCV '')totr(nmax) = 25,3766 + (25,7802 – 25,3766)· 1,75/100) = 25,3837 кДж/кмоль·град.

 

Qг (nmin) = (4,979/3,6) ·{0,5367·(24,706 + 8,315) ·655,1 – 0,50485 · (20,775 + + 8,315) · 20} = 16059,4 Дж/с;

 

Qг(nM) = 12,59/3,6 ·{0,55308·(24,9877 + 8,315) ·719,8 – 0,52552 · (20,775 + + 8,315) ·20} = 46358,99 Дж/с;

 

Qг(nN) = 24,12/3,6 ·{0,55308· (24,2923 + 8,315)·793,6 – 0,52552·(20,775 + + 8,315)·20} = 98817,76 Дж/с;

 

Qг(nmax) = 26,78/3,6·{0,54489 ·(24,3837 + 8,315)·801,7 – 0,51519·(20,775 + + 8,315)·20} = 109505 Дж/с.

 

qг = Qг/Qo·100%:

 

qг (nmin) = 16059,4/60761,6·100% = 26,43018 %;

 

qг (nM ) = 46359/153608·100% = 30,18009 %;

 

qг (nN ) = 98817,8/294302·100% = 33,577 %;

 

qг (nmax) = 109505/326760·100% = 33,51232 %.