Bài tập lớn NGUYÊN lý ĐỘNG cơ đốt TRONG

Bi tp ln: Nguyờn Lớ ng C

Tớnh toỏn kt cu ng c t trong

TấNH TOAẽN CHU TRầNH NHIT ĩNG C
1.1.Thọng sọỳ cho trổồùc cuớa õọỹn g cồ :
Tờn thụng s
Cụng sut cú ớch
T s nộn
S vũng quay
ng kớnh xi lanh
Hnh trỡnh pớton
S xi lanh
S k
Gúc m sm xupỏp np
Gúc úng mun xupỏp np
Gúc m sm xupỏp x
Gúc úng mun xupỏp x
Loi bung chỏy
Kiu xupỏp
Tờn ng c
Sut tiờu hao nhiờn liu

Ký hiu
Ne

n
D
S
i

1
2
3
4

Th nguyờn
Kw
vg/ph
mm
mm





Thng nht

Giỏ tr
154
17
2530
120
121
8
4
20
39
39
20

Kamaz740
g/kw.h

ge

1.2.Thọng sọỳ choỹn cuớa õọỹn g cồ :
Tờn thụng s

Ký hiu

Th nguyờn

Giỏ tr

p sut khớ np
Nhit khớ np
H s d lng khụng khớ

Pk
Tk


MN/m2
K

0.097
298
1,54

p sut cui k np

Pa

MN/m2

0,085

p sut khớ sút
Nhit khớ sút
sy núng khớ np mi
Ch s on nhit

Pr
Tr
T
m

MN/m2
K
C

0,111
710
25
1,25

H s li dng nhit tai z

z

0,75

H s li dng nhit tai b
T s tng ỏp
H s np thờm
H s quột bung chỏy
H s hiu ớnh t nhit
H s in y th
Gúc phun sm

b

1
2

d


0,85
1,5
1,02
1
1,11
0.96
18



1.3.Tờnh toaùn caùc thọng sọỳ cuớa chu trỗnh:

SVTH: T Ngc Thiờn Bỡnh

Trang 1


Bi tp ln: Nguyờn Lớ ng C

Tớnh toỏn kt cu ng c t trong

1.3.1.Tờnh quaù trỗnh naỷp :
1.Tờnh hóỷ sọỳ khờ soùt r :
.(T + T ) p r
r = 2 k
. .
Tr

1
1

pa

p m
1 t . 2 . r
pa
1.(298 + 25) 0,111
1
=
.
.
= 0,0372098

1
710
0,085
0,111 1, 25
17.1,02 1,11.1.

0,085

Hóỷ sọỳ khờ soùt cuớa õọỹng cồ Diesel khọng tng aùp nũm trong khoaớng: 0.03 ữ 0.06 (theo
doỡng 7 tổỡ dổồùi lón trón trang 101 GT. Nguyón Lờ ọỹng Cồ ọỳt Trong)
2.Tờnh hóỷ sọỳ naỷp :
1


m
pr
Tk
Pa.
1
v =
1 t . 2
( 1) (Tk + T) Pk
p a


1


1
298

0,085
0,111 1, 25
=
.
.
. 17.1,02 1,11.1.
= 0,817579

(17 - 1) (298 + 25) 0,097
0,085




Theo baớng hổồùng dỏựn ta coù hóỷ sọỳ naỷp tổỡ: 0,75 ữ 0,95
3.Tờnh nhióỷt õọỹ cuọỳi quaù trỗnh naỷp Ta (K) :
p
Tk + T + t r .Tr a
pr
Ta =
(1 + r )





m 1
m

0,085

298 + 25 + 1,11.0,0372098.710.

0,111

=
(1 + 0,0372098)

1, 251
1, 25

= 338,215886

(K)

Theo baớng hổồùng dỏựn ta coù nhióỷt õọỹ cuọỳi quaù trỗnh naỷp tổỡ: 310 ữ 340 (K)
4.Tờnh sọ m
ỳ ol khọng khờ õóứ õọỳt chaùy mọỹt kg nhión lióỷu M0 (kmolKK/kgnl) :
Theo baớng hổồùng dỏựn ta choỹn:
C: 0,87
H: 0,126
O: 0,004
Khọỳi lổồỹng phỏn tổớ: 180 ữ 200 (kg/kmol)
Nhióỷt trở thỏỳp QH : 42530 (kj/kg)
M0 =

1 C H Onl
1 0,87 0,126 0,004
+

+

=

= 0,495 (kmolKK/kgnl)
0,21 12 4 32 0,21 12
4
32

5.Tờnh sọỳ mol khờ naỷp mồùi M1 :
M 1 = .M 0 (õọỹng cồ Diesel, õọỹng cồ phun xng)
M1 = 1,54.0,495 = 0,762 (kmolKK/kgnl)
1.3.2.Tờnh quaù trỗnh neùn :

SVTH: T Ngc Thiờn Bỡnh

Trang 2


Bi tp ln: Nguyờn Lớ ng C

Tớnh toỏn kt cu ng c t trong

6.Tyớ nhióỷt cuớa khọng khờ mCvkk (kJ/kmol.K) (T=25+273=298 K)
bv
0,00419
0,00419
.T = 19,806 +
.T = 19,806 +
.298 = 20,430 (kJ/kmol.K)
2
2

2
//
7.Tyớ nhióỷt mol cuớa saớn phỏứm chaùy mC v (kJ/kmol.K) :
- Vỗ = 1,54 > 1 nón ta tờnh theo caùch sau :
1,634
1,634
a"v = 19,867 +
= 19,867 +
= 20,93

1,54
184,36 5
184,36 5

b"v = 427,38 +
.10 = 0,00547
.10 = 427,38 +

1,54


b
0,00547
m C v = a v + v T = 20,93 +
298 = 21,745
2
2
/
8.Tyớ nhióỷt cuớa họựn hồỹp chaùy mC v (kJ/kmol.K) :
mC vkk = a v +

mC vkk + r .mC v//
mC = ri .m.C vi =
1+ r
/
v

Coù thóứ vióỳt dổồùi daỷng:
m.C v/ = a v/ +

bv/
0,004236
.T = 19,8463 +
.298 = 20,477 (kJ/kmol.K)
2
2

Trong õoù :
a v/ =

a v + r .a v// 19,806 + 0,0372.20,93
=
= 19,8463
1+ r
1 + 0,0372

bv/ =

bv + r .bv// 0,00419 + 0,0372.0,00547
=

= 0,004236
1+ r
1 + 0,0372

9.Tờnh chố sọỳ neùn õa bióỳn trung bỗnh n1 :
Choỹn trổồùc n1, thóỳ vaỡo phổồng trỗnh sau, giaới bũng phổồng phaùp moỡ nghióỷm.
Choỹn n1= 1,3675 vỗ vồùi õọỹng cồ Diesel buọửng chaùy thọỳng nhỏỳt ta choỹn khoaớng giaù trở cuớa n1
seợ laỡ tổỡ 1,34 ữ 1,42
n1 = 1 +

8,314
/
v

b
a + .Ta ( n1 1 + 1)
2
/
v

= 1+

8,314
0,004236
19,8463 +
.338.215886.(171,36751 + 1)
2

= 1,368

khi sai sọỳ hai vóỳ nhoớ hồn 0,001 thỗ lỏỳy giaù trở õaợ choỹn.
- Sai sọỳ : 1,368 - 1,3675 = 0,0005 < 0,001 (thoớa maợn õióửu kióỷn õaợ choỹn)
10.Tờnh nhióỷt õọỹ cuọỳi kyỡ neùn Tc (K):
Tc = Ta. n 1 = 338.215886 .17 (1,3675-1) = 958,04 (K)
- Thoớa maợn theo baớng hổồùng dỏựn giaù trở Tc = 700 ữ 1050 õọỳi vồùi õọỹng cồ Diesel buọửng chaùy
thọỳng nhỏỳt
11.Tờnh aùp suỏỳt cuọỳi kyỡ neùn pc (MN/m2) :
pc= pa. n = 0,085.171,3675 =4,093 (MN/m2)
- Thoớa maợn giaù trở cuớa baớng hổồùng dỏựn laỡ pc = 3.5 ữ 6.0
1

1

1.3.3.Tờnh quaù trỗnh chaùy

SVTH: T Ngc Thiờn Bỡnh

Trang 3


Bi tp ln: Nguyờn Lớ ng C

Tớnh toỏn kt cu ng c t trong

12.Tờnh M :
- Thaỡnh phỏửn trong 1 kg nhión lióỷu : O =0,004 kg vaỡ H = 0,126 kg
- ọỹng cồ Diesel coù M =

H O 0,126 0,004
+

=
+
= 0,032
4 32
4
32

13.Tờnh sọỳ mol saớn phỏứm chaùy M2 (kmol/kgnl):
M2 = M1 + M = 0,762 + 0,032 = 0,794 (kmol/kgnl)
14.Hóỷ sọỳ õọứi phỏn tổớ lyù thuyóỳt.
M

0,794

2
0 = M = 0,762 = 1,042
1

15.Hóỷ sọỳ bióỳn õọứi phỏn tổớ thổỷc tóỳ :
+ r 1,04 + 0,0372
= 0
=
= 1,04
1+ r
1 + 0,0372
16.Hóỷ sọỳ bióỳn õọứi phỏn tổớ taỷi z :
1
1,042 1 0,75
z = 1+ 0 . z = 1+
.

= 1,03573
1+ r b
1 + 0,0372 0,85
17.Tờnh hóỷ sọỳ toaớ nhióỷt xz taỷi z:

0,75
xz = z =
= 0,882
b 0,85
18.Tọứn thỏỳt nhióỷt do chaùy khọng hoaỡn toaỡn :
Vỗ = 1,54>1, õọỹng cồ Diesel coù >1 thỗ coù QH = 0
19.Tyớ nhióỷt mol õúng tờch trung bỗnh mọi chỏỳt taỷi z :
bvz// .Tz
0,0053.2001,7
= 20,83 +
= 28,7568
2
2

r

av// .M 2 .
x
+
+ av/ .M 1 (1 x z )
z


0

//
avz
=

r

M2
x
+
z

+ M 1 (1 x z )

0

0,0372

20,93.0,7940,882 +
+19,8463.0,762(1 0,882 )
1,042

=
= 20,81
0,0372

0,7940,882 +
+ 0,762(1 0,882 )
1,042

mCvz// = avz// +

r
/
bv// .M 2 .
xz +
+ bv .M 1 (1 x z )
0

bvz// =

r
M2
xz +
+ M 1 .(1 x z )
0

0,0372

0,00547.0,7940,882 +
+ 0,004236.0,762(1 0,882 )
1,042

=
= 0,00533
0,0372

0,50730,9574 +
+ 0,762(1 0,882 )
1,042

20.Nhióỷt õọỹ cổỷc õaỷi cuớa chu trỗnh Tz (K):

SVTH: T Ngc Thiờn Bỡnh

Trang 4


Bi tp ln: Nguyờn Lớ ng C

Tớnh toỏn kt cu ng c t trong

z .bvz// 1,035.0,00533
=
= 0,00276
2
2
B = z .( avc + 8,314) = 1,035.(20,81 + 8,314) = 30,14
A=

z .(QH QH )
(av' + bv' .Tc + 8,314. ).Tc
M 1 (1 + r )
0,75(42530 0)
=
(19,8463 + 0,004236.958,04 + 8,314.1,5).958,04 = -75220,932
0,762(1 + 0,0372)

C=

Ta coù phổồng trỗnh bỏỷc hai : ATz + BTz + C = 0
2
0,00276 z +31,14.Tz 75220,932 = 0

Tz1= 2093,3128
Tz2= -13009,91
Choỹn Tz= 2093,3128 (K)
21.Aùp suỏỳt cổỷc õaỷi chu trỗnh pz.
pz= pc. = 4,093.1,5 =6,1395 (MN/m2)
- Thoớa maợn giaù trở cuớa baớng hổồùng dỏựn pz= 4,8 ữ 9,6
1.3.4.Tờnh quaù trỗnh giaớn nồớ:
22.Tyớ sọỳ giaớn nồớ sồùm :
.T
1,035.2093,3128
= z z =
= 1,5078 (Cọng thổùc õọỳi vồùi õọỹng cồ Diesel)
.Tc
1,5.958,04
2

23.Tyớ sọỳ giaớn nồớ sau:

17
= =
=11,275 (Cọng thổùc õọỳi vồùi õọỹng cồ Diesel)
1,5078
24.Kióứm nghióỷm laỷi trở sọỳ n2:
- Giaù trở n2 trong khoaớng1,15ữ1,28 .Choỹn trổồùc n2 = 1,237 theo cọng thổùc:

8,314
( b z ).(Q H Q H )
b //z
//
+ a vz +
.(Tz + Tb )
M 1 (1 + r )..(Tz Tb )
2
8,314
0,237 =
= 0,2347
(0,85 0,75).(42530 0)
0,00533
+ 20,81 +
(2093,3128 1178,98)
0,762.(1 + 0,0372).1,04.(2093,3128 1178,98)
2
Tz
2093,3128
Trong õoù : Tb = n2 1 =
= 1178,98
11,2751, 237 1

n2 1 =

25.Nhióỷt õọỹ cuọỳi quaù trỗnh giaớn nồớ Tb (K) :
Tb =

Tz

n2 1

=

2093,3128
= 1178,98 (K)
11,2751, 237 1

26.Aùp suỏỳt cuọỳi quaù trỗnh giaớn nồớ pb (MN/m2):
pb =

pz
6,1395
=
= 0,30666 (MN/m2)
n2
11,2751, 237


- Theo baớng hổồùng dỏựn giaù trở pb coù giaù trở : 0,2 ữ 0,6

SVTH: T Ngc Thiờn Bỡnh

Trang 5


Bài tập lớn: Ngun Lí Động Cơ

Tính tốn kết cấu động cơ đốt trong

27.Kiãøm lải nhiãût âäü khê sọt :
p 
Trtính = Tb  r 
 pb 
Sai säú

m −1
m

 0,111 
= 1178,98.

 0,30666 

1, 25−1
1, 25

= 746,173

Trtênh − Trcho
746,173 − 710
.100% =
.100% = 4,848% < 15% ÂẢT
Tr
746,173

1.5.6.Cạc thäng säú chè thë :
28.ạp sút chè thi trung bçnh l thuút (MN/m2):

trong trỉåìng håüp âäüng cå diesel :
p  λ 
1 
1 
1 
p ' i = c .
.1 − n −1  −
.1 − n −1 
ε −1  n2 −1  ε
ε
 n1 −1 

4,093
1,5
1
1
1
⋅[
.(1 − 1, 237 −1 ) −
(1 − 1,3675−1 )] = 0,811( MN / m 2 )
=
17 − 1 1,237 − 1
1,3675 − 1
17
17
2

1

29.p sút chè thi trung bçnh (MN/m2):

/
pi = pi .ϕ a = 0,811.0,96 = 0,77856 (MN/m2)
- Theo bn hỉåïng dáùn pi=0,64÷0,96 (MN/m2)
30.Hiãûu sút chè thë âäüng cå ηi :

8,314.M 1 . pi .Tk
8,314.0,762.0,77856.298
=
= 0.4357
QH .ηv . p k
42530.0,817579.0,097
- Theo bng hỉåïng dáùn ηi =0,43÷0,56

ηi =

31.sút tiãu hao nhiãn liãûu chè thë gi (g/kw.h):
gi =

3600000
3600000
=
= 194.26 (g/kw.h)
QH .η i
42530.0,4357

- Theo bng hỉåïng dáùn thç gi = 150÷200 (g/kw.h)
1.3.6.Cạc thäng säú cọ êch :
32.Täøn tháút cå giåïi pm (MN/m2) :
- Vç l âäüng cå Diesel bưng chạy thäúng nhạt nãn:
Theo cäng thỉïc kinh nghiãûm :

Pm = a + b.Cm + pr -pa Våïi i=8>6

a = 0,03
b = 0,012

Pm = 0,03+0,012.10,2 + 0,111 -0,085 = 0,1104
Trong âọ : Cm =

S .n 121.2530
=
= 10,2(m / s )
30
1000.30

33.Ạp sút trung bçnh (MN/m2) :
pe = pi - pm = 0,77856 - 0,1104= 0,66816 (MN/m2)
34.Hiãûu sút cå giåïi (%) :
p e 0,66816
=
= 0,858
pi 0,77856
- Theo bng hỉåïng dáùn η m =0,7÷0,9

ηm =

35.Sút tiãu hao nhiãn liãûu cọ êch (g/kw.h):

SVTH: Tạ Ngọc Thiên Bình

Trang 6

Bi tp ln: Nguyờn Lớ ng C
ge =

Tớnh toỏn kt cu ng c t trong

g1 194,26
=
= 226,4 (g/kw.h)
m
0,858

36.Hióỷu suỏỳt coù ờch (%) :
e = m.I = 0,858.0,4357 = 0,37387
37.Thóứ tờch cọng taùc cuớa õọng cồ (dm3) :
N .30.
154.30.4
Vh = e
=
= 1,3665 (dm3)
p e .i.n
0,66816.8.2530
38.Kióứm nghióỷm õổồỡng kờnh xilanh (dm):
4.Vh
4.1,3665
Dt =
=
= 1,1994( m) =119,94 (dm)
.S

3,14.1,21
D = Dt D = 119,94 120 = 0,06 0,1 => AT

1.4. Veợ õọử thở cọng:
Caùc õióứm õỷc bióỷt :
-

r (Vc ;Pr) = (0,085407;0,111)

-

a (Va ;Pa) = (1,452;0,085)

-

r (Va ;Pb) = (1,452;0,30676)

-

r (Vc ;Pc) = (0,085407;4,093)

-

r (Vc ;Pz) = (0,085407;6,13973)

-

r (Vz ;Pz) = (0,1288; 6,13973)

Baùng xaùc õởnh õổồỡng neùn vaỡ õổồỡng giaớn nồớ:

Pc=
Pz=
Pa=
Pb=
Pr=

4.093
6.139727338
0.085
0.306764333
0.111

SVTH: T Ngc Thiờn Bỡnh

1.36650425

Tố sọỳ neùn=

17

Va=
Vc=

1.451910
8

Tsọỳ GN sồùm

0.085407

n1=

1.508108455
1.3675

Vz=

0.128802
3

n2=

1.237

Vh=

Trang 7


Bài tập lớn: Nguyên Lí Động Cơ

SVTH: Tạ Ngọc Thiên Bình

Tính toán kết cấu động cơ đốt trong

Trang 8


Bài tập lớn: Nguyên Lí Động Cơ

Vx

Tính toán kết cấu động cơ đốt trong

i
n1

1Vc
1.2Vc
1.5Vc
2Vc
3Vc
4Vc
5Vc
6Vc
7Vc
8Vc
9Vc
10Vc
11Vc
12Vc
13Vc
14Vc
15Vc
16Vc
17Vc

0.085
0.102
0.128

0.171
0.256
0.342
0.427
0.512
0.598
0.683
0.769
0.854
0.939
1.025
1.11
1.196
1.281
1.367
1.452

1
1.2
1.5
2
3
4
5
6
7
8
9
10.00
11

12
13
14
15
16
17

SVTH: Tạ Ngọc Thiên Bình

i
1.00
1.28
1.74
2.58
4.49
6.66
9.03
11.59
14.31
17.18
20.18
23.31
26.55
29.91
33.37
36.93
40.58
44.32
48.15

Đường nén
1/in1
1.00
0.78
0.57
0.39
0.22
0.15
0.11
0.09
0.07
0.06
0.05
0.04
0.04
0.03
0.03
0.03
0.02
0.02
0.02

Pc/i

n1

4.09
3.19
2.35
1.59

0.91
0.61
0.45
0.35
0.29
0.24
0.20
0.18
0.15
0.14
0.12
0.11
0.10
0.09
0.09

n2

i
1.00
1.25
1.65
2.36
3.89
5.56
7.32
9.17
11.10
13.10
15.15

17.26
19.42
21.62
23.88
26.17
28.50
30.87
33.27

Đường giản nở
1/in2 Pz*ρn2/in2
1.00
10.21
0.80
8.15
0.61
6.18
0.42
4.33
0.26
2.62
0.18
1.84
0.14
1.39
0.11
1.11
0.09
0.92
0.08

0.78
0.07
0.67
0.06
0.59
0.05
0.53
0.05
0.47
0.04
0.43
0.04
0.39
0.04
0.36
0.03
0.33
0.03
0.31

Trang 9


Bài tập lớn: Nguyên Lí Động Cơ

Tính toán kết cấu động cơ đốt trong

7

6

z''
y z

5

4 c''

3

c

2

c'

1
p

0

b

r

a
V

V

c

V[m3]

h

V

SVTH: Tạ Ngọc Thiên Bình
10

b''

a

Trang


Bài tập lớn: Nguyên Lí Động Cơ

Tính toán kết cấu động cơ đốt trong

Âäö thë cäng âäüng cå Diesel

SVTH: Tạ Ngọc Thiên Bình
11

Trang