МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Филиал г. Салехард

Кафедра АТХ

Курсовая работа

По дисциплине:

«Теория, расчет и конструкция тепловых двигателей и энергетических установок»

На тему: «Расчет двигателя»

Салехард 2009г.

ЗАДАНИЕ

Выполнить расчет четырехтактного дизельного двигателя по следующим исходным данным:

Параметры ЯМЗ - 238А Номинальная мощность ,кВт 200

Номинальная частота вращения, мин-1

2300 Число и расположение цилиндров 8-V Степень сжатия e 16,5 S/D 1,0 Диаметр цилиндра D, мм 125 Ход поршня S, мм 125

Рабочий объем цилиндров Vл, л

11,85 Скорость поршня ,м/с 9,8 Минимальный удельный расход топлива, г/кВт × ч 209 Расположение клапанов верхнее

1.  Тепловой расчет двигателя

При тепловом расчете вновь проектируемого двигателя предварительно рассчитывают параметры действительного цикла, строят индикаторную диаграмму и определяют основные размеры: диаметр и ход поршня.

Исходными данными для расчета являются: Ре - мощность (номинальная),

nн - частота вращения (номинальная), e - степень сжатия.

В ходе расчета необходимо задаваться некоторыми коэффициентами, принимая во внимание данные по существующим двигателям. Порядок расчета следующий.

1.1  Процессы впуска и выпуска

а). Задаемся значениями: То; ро ; Тr ; рr; DТ; ра.

Температура То и давление ро окружающей среды принимаются в соответствии со стандартными атмосферными условиями: То=273+15=298 К; ро=0,1 МПа.

Температура Тr и давление рr остаточных газов зависят от частоты вращения и нагрузки двигателя, сопротивления выпускного тракта, способа наддува.

Для двигателей с газотурбинным наддувом:

рr=( 0,75…0,95 )рк= ( 0,75÷0,95 )×0,22 = 0,165 ÷ 0,209 МПа, рr=0,209 МПа

давление надувочного воздуха рк для существующих двигателей:

рк=(1,5…2,2)ро.= (1,5…2,2)×0,1 = 0,15 ÷ 0,22 МПа, рк=0,22 МПа

Температура остаточных газов зависит в основном от коэффициента избытка воздуха a, степени сжатия e, частоты вращения коленчатого вала, нагрузки.

DТ-степень подогрева свежего заряда во впускном тракте зависит от частоты вращения, наличия наддува и принимается для дизельных с наддувом 0…10. Принимаем значение DТ =100 .

Давление в конце впуска ра принимается из следующих соотношений

ра = рх - Dра = 0,22 – 0,022 = 0,198 МПа

У двигателей потери давления Dра за счет сопротивления впускного тракта находятся: Dра = ( 0,03 ÷ 0,1 )× рх = 0,0066 ÷ 0,022 МПа, Dра = 0,022МПа

б). Определяем величины: gr (коэффициент остаточных газов), Тa (температура конца наполнения) и hv (коэффициент наполнения) по следующим формулам:

 

Температура воздуха за компрессором:

,

где nк - показатель политропы сжатия в компрессоре, принимается в пределах 1,4…2. Примем nк = 1,6.

в). В зависимости от принятого значения коэффициента избытка воздуха a определяем массу свежего заряда, введенного в цилиндры двигателя (ориентировочно):

М1 = a lо / 29, кмоль,

где lo = 14,5 кг. воздуха/ кг. топлива – для дизельного двигателя.

М1 = 1,7*14,5 / 29=0,85 кмоль

Для принятия значения a необходимо учесть способ смесеобразования, примем 1,7.

Масса воздуха в кмолях: Lo =lo/29 = 14,5/29 = 0,5 кмоль

1.2  Процесс сжатия

Определяем параметры процесса сжатия: n1; рс; Тс; Мс.

а). ............