TÍNH NGHIỆM NHIỆT ĐỘNG CƠ DIESELTÀU THỦY

BÀI TẬP LỚN ĐỘNG CƠ DIESEL TÀU THỦY II
TÍNH NGHIỆM NHIỆT ĐỘNG CƠ DIESELTÀU THỦY
PHẦN 1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỘNG CƠ CHỌN ĐỂ TÍNH TÓAN
PHẦN 2. TÍNH TÓAN
A. CHỌN CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU
1. Thành phần hoá học của nhiên liệu
• Chọn
2. Nhiệt trị thấp của nhiên liệu
• Chọn
• Q
H
= 81C + 26(O – S) – 6(9H + W) ; [kcal/kg]
C, H, O, S, W là thành phần nhiên liệu tính theo %
3. Thông số môi trường
• Chọn thông số phù hợp với điều kiện khí hậu Việt Nam p
0
[kG/cm
2
; t
0
[
0
C]; φ
0
[%].
4. Tốc độ trung bình của piston
• Tính toán
.
;[ / ]
30
S n

Cm m s=
S là hành trình piston [m] ; n là vòng quay động cơ [vòng/phút]
5. Tỷ số nén ε
• Tính toán hoặc chọn theo hướng dẫn
6. Hệ số dư lượng không khí α
• Chọn theo chỉ dẫn
7. Tổn thất hành trình
• Chỉ tính đối với động cơ hai kỳ φ
S
= h/S.
h là chiều cao cửa quét hoặc cửa xả trên xilanh [m].
B. QUÁ TRÌNH NẠP
1. Áp suất cuối quá trình nạp P
a
:
• Tính chọn qua bảng chỉ dẫn theo ap suất môi trường p
0
hoạc áp suất P
k
.
2. Thông số trạng thái của khí sót
• Nhiệt độ khí sót T
r
: chọn theo chỉ dẫn.
Lê Văn Vang - Bài tập lớn Diesel tàu thủy – ĐH GTVT TP.HCM - 2010
1
• Áp suất khí sót P
r
: chọn theo chỉ dẫn.
• Hệ số khí sót γ

r
Với động cơ hai kỳ : chọn theo chỉ dẫn.
Với động cơ bốn kỳ : có thể chọn hoặc tính theo công thức
.
.
k
r
r
r a r
T T
p
T p p
γ
ε
+∆
=
−
3. Nhiệt độ cuối quá trình nạp T
a
• Đối với động cơ không tăng áp :
0
.
1
sn r r
a
r
T T T
T
γ
γ

+ ∆ +
=
+
trong đó
sn
T∆
[5-10
0
C] là độ
tăng nhiệt độ không khí khi tiếp xúc với thành vách xilanh và được chọn theo chỉ
dẫn.
• Đối với động cơ tăng áp :
0
.
1
sn r r lm
a
r
T T T T
T
γ
γ
+ ∆ + − ∆
=
+
trong đó:

lm
T∆
[20-50

0
C] là độ giảm nhiệt độ khí nạp sau khi đi qua sinh hàn gió tăng áp.
( 1)
0
0
.[ ]
m
k
m
k
p
T T
p
−
=
là nhiệt độ không khí sau máy nén với m [1.5-1.8] là chỉ số đoạn
nhiệt của máy nén.
4. Hệ số nạp η
H
• Đối với động cơ bốn kỳ :
.
1
. .
1 . 1
a s
H
s a r
p T
p T
ε

η
ε γ
=
− +
• Đối với động cơ hai kỳ :
.
1
. . .(1 )
1 . 1
a s
H s
s a r
p T
p T
ε
η ϕ
ε γ
= −
− +
• Tỷ số nén thực của động cơ hai kỳ : ε
t
= ε.(1 – φ
s
) + φ
s
.
C. QUÁ TRÌNH NÉN
1. Chỉ số nén đa biến n
1
.

• Chọn n
1
theo chỉ dẫn và tính nghiệm lại
1
1
1
1.99
1
4.6 0.0006 (1 )
n
a
n
T
ε
−
= +
+ +
;
2. Áp suất cuối quá trình nén p
c
• Tính theo công thức
1
.
n
c a
P P
ε
=
3. Nhiệt độ cuối quá trình nén T
c

• Tính theo công thức
1
1
.
n
c a
T T
ε
−
=
Lê Văn Vang - Bài tập lớn Diesel tàu thủy – ĐH GTVT TP.HCM - 2010
2
D. QUÁ TRÌNH CHÁY
1. Lượng không khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy 1kg nhiên liệu L
0
.
• Tính theo công thức :
0
0
1
; [ / ]
12 4 32 32
0.21 1
h
C H S O
L kmol kg
p
p
ϕ
 

= + + −
 ÷
 
 
−
 ÷
 
Trong đó áp suất riêng phần của hơi nước rong không khí p
h
tra từ đồ thị không khí ẩm.
2. Lượng không khí thực tế L:
• Tính theo công thức L = α. L
0
; [kmol/kg nliệu].
3. Lượng mol sản phẩm cháy khi cháy hoàn toàn 1kg nhiên liệu:
• Tính theo công thức :
0
' ( 0.21) [ / ]
12 2 32
C H S
M L kmol kg nl
α
= + + + −
4. Lưọng mol sản phẩm cháy tăng lên:
• Tính theo công thức :
8
' ' ;[ / ]
32
H O
M L M kmol kgnl

+
− = ∆ =
5. Hệ số thay đổi phân tử lý thuyết β0:
• Tính theo công thức :
0
' ' '
1
M L M M
L L L
β
+ ∆ ∆
= = = +
6. Hệ số thay đổi phân tử thực tế
• Tính theo công thức :
0
'
1
r
r
r r
M M
L M
β γ
β
γ
+
+
= =
+ +
7. Hệ số sử dụng nhiệt tại điểm b: ξ

b
• Chọn theo bảng chỉ dẫn.
8. Hệ số sử dụng nhiệt tại điểm z : ξ
z
• Chọn theo bảng chỉ dẫn
9. Hệ số thay đổi phân tử tại điểm z:
• Tính theo công thức :
0
1
1 .
1
z
z
r b
β
ξ
β
γ ξ
−
= +
+
10.Tỷ nhiệt mol trung bình của không khí và sản phẩm cháy [kcal/kmol.
0
K]
• Tỷ nhiệt mol trung bình đẳng tích cùa không khí : Cv’ = 4.6 + 0.0006Tc;
• Tỷ nhiệt mol trung bình đẳng tích của khí sót :
"
5
0.29 4.6 26 60
10

v c
C T
α α
α α
+ +
= +
• Tỷ nhiệt mol trung bình đẳng áp của khí cháy :
"
5
0.29 6.59 26 60
10
p z
C T
α α
α α
+ +
= +
Lê Văn Vang - Bài tập lớn Diesel tàu thủy – ĐH GTVT TP.HCM - 2010
3
11.Áp suất cháy cực đại Pz và tỷ số tăng áp suất λ
• Tính λ theo Pz hoặc chọn λ để tính Pz
12.Phương trình cân bằng nhiệt tại điểm z
• Thành lập :
' " "
0
( 1.99 ) ( 1.99 ) (1 )
z H
c v c v r z p z r
Q
T C T C C T

L
ξ
λ λ γ β γ
α
+ + + + = +
• Dạng rút gọn : AT
z
2
+ BT
z
+ C = 0. [***]
Trong đó :
( )
5
5
0
26 60 0.29 6.59
(1 ); (1 )
10
0.29 4.6 26 60
4.6 0.0006 1.99 1.99
10
z r z r
z H
c c c c r
A B
Q
C T T T T
L
α α

β γ β γ
α α
ξα α
λ γ
α α α
+ +
= + = +
 
+ +
 
= − + + + + + +
 ÷
 ÷
 
 
13.Tính nhiệt độ khí xả tại điểm z
• Giải phương trình [***] và chọn nghiệm Tz > 0
14.Tỷ số giãn nở sớm
• Tính theo công thức :
.
z z
c
T
T
β
ρ
λ
=
15.Tỷ số giãn nở sau
• Tính theo công thức :

ε
δ
ρ
=
E. QUÁ TRÌNH GIÃN NỞ
1. Chỉ số giãn nở đa biến n
2
• Chọn theo bảng chỉ dẫn và tính kiểm nghiệm lại theo công thức dưới đây
( )
( )
2
2
2
1
0
1
1.99
1
4.6 0.0006 1
1
1 1
H b z
z
n
r z
n
n
Q
T
L T

ξ ξ
δ
βα γ
δ
−
−
=
−
 
+ + +
 ÷
 
 
+ −
 ÷
 
2. Nhiệt độ cuối quá trình giãn nở
• Tính theo công thức :
2
1
1
b z
n
T T
δ
−
=
3. Áp suất cuối quá trình giãn nở
• Tính theo công thức :
2

1
b z
n
P P
δ
=
Lê Văn Vang - Bài tập lớn Diesel tàu thủy – ĐH GTVT TP.HCM - 2010
4
4. Kiểm nghiệm lại theo nhiệt độ khí sót T
r
• Tính nhiệt độ khí sót theo công thức :
3
b
r
b
r
T
T
p
p
=
sau đó so sánh giá trị này với giá
trị đã lựa chọn tại mục B.2; nếu sai số không quá 15% thì kết quả tính toán có thể
chấp nhận được.
F. CÁC THÔNG SỐ ĐẶC TRƯNG
1. Áp suất chỉ thị bình quân lý thuyêt.
• Tính theo công thức
( )
2 1
'

1 1
2 1
1 1 1
1 1 1
1 1 1
c
i
n n
p
p
n n
λρ
λ ρ
ε δ ε
− −
 
   
= − + − − −
  ÷  ÷
− − −
   
 
2. Hệ số lượn góc đồ thị ξ, chọn theo hướng dẫn:
• Đối với động cơ 4 kỳ : ξ = 0.95 ÷ 0.97.
• Động cơ hai kỳ quét thẳng : ξ = 0.94 ÷ 0.96.
• Động cơ hai kỳ quét vòng : ξ = 1.
3. Áp suất chỉ thị bình quân thực tế
• Tính theo công thức Pi = Pi’ . ξ
4. Hiệu suất cơ giới η
m

• Chọn phù hợp với động cơ theo bảng chỉ dẫn
5. Áp suất có ích bình quân Pe
• Tính theo công thức Pe = Pi. η
m

6. Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị
• Tính theo công thức :
0
318.4
H s
i e m
s i
p
g g
L T p
η
η
α
= =
7. Hiệu suất chỉ thị
• Tính theo công thức :
632.3
i
i H
g Q
η
=
8. Hiệu suất có ích
• Tính theo công thức : η
e

= η
i
.η
m

9. Công suất chỉ thị của động cơ
• Tính theo công thức :
2
. . . .
0,785
0, 45.
i
i
P D S n i
N
m
=
Lê Văn Vang - Bài tập lớn Diesel tàu thủy – ĐH GTVT TP.HCM - 2010
5