BÀI tập lớn TÍNH TOÁN ĐỘNG cơ đốt TRONG

Nhóm 5

Họ và Tên

MSSV

Nguyễn Hoàng
Nguyễn Quang Khang

13145093
13145116

BÀI TẬP LỚN TÍNH TOÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
Loại động cơ
Xăng

Công suất
(kW)
60

Tỉ số nén
8.2

Số vòng quay
(vòng /phút )
2400

Số xy lanh
4

A. Tính toán nhiệt
I.Chọn các thông số
1.Áp suất không khí nạp
=0.1 MPa

=1
11.Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z

2.Nhiệt độ không khí nạp mới
=(29+373) = 302 K

=0.85
12. Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b

3.Áp suất khí nạp trước xupap nạp
=

=0.1 MPa

4.Nhiệt độ khí nạp trước xupap nạp
=

=302 K

=0.9
13.Hệ số dư lượng không khí
α=0.9
14.Hệ số điền đầy đồ thị công

5.Áp suất cuối quá trình nạp

=0.8

=0.08 MPa

=0.97
15.Tỷ số tăng áp

6.Áp suất khí sót
=0.11MPa

=3.5
16.Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt

7.Nhiệt độ khí sót
=950K

=1.15
17.Hiệu suất cơ giới

8.Độ tăng nhiệt độ khí nạp mới
=20°C

=90%
18.Tỷ số

9.Hệ số nạp thêm
=1.06
10.Hệ số quét buồng cháy

19.Chỉ số giãn nở đa biến trung bình

m=1.5


II.Tính toán nhiệt các quá trình.
1.Quá trình nạp
Hệ số nạp

:

(

Hệ số khí sót

r 

:

2 .(Tk  T ) pr
Tr

r 

.

pa

1

.

 .1  t .2 .(

1.(302  20) 0.11
.
.
950
0.08

1

pr m
)
pa

1
1

0.11 1.5
8, 2.1, 06  1,15.1.(
)
0.08

 0.064

Nhiệt độ cuối quá trình nạp

0.5



0.08 1,5
302  20  1,15.0, 064.950.(
)
0.11
 362( K )
1  0.064

2.Quá trình nén
Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của khí nạp mới

mcv  19,806 

0.00419T
[kJ / kmol o K ]
2

Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản phẩm cháy
Chọn

)

 = 0,9 < 1 nên


1
mcv"  (17,997  3,504. )  .(360,34  252, 4 ).105.T
2
5,875.103
 21,1506 
.T

2
Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp khí trong quá trình nén

b 'v
av  av" 1 bv  bv" . r
m vc  a v  T 

.T
2
1  r
2 1  r
'

'

av  av" 19,806  21,1506.0, 064
av 

 19,887
1  r
1  0.064
'

"
b

b
0, 00419  5,875.103.0, 064
'
v

v . r
bv 

 4,3.103
1  r
1  0, 064

Xác định chỉ số nén đa biến trung bình n1
n1 

8,314
b
a  v .Ta .   n1 1  1
2

1

'
v



n1  1 

8,314
0,00419
19,887 
.362.  8.2n1 1  1
2

Thay giá trị n1=(1,34 => 1,40), ta tìm được n1= 1,37
Áp suất cuối quá trình cháy pc

pc  pa . n1  0, 08.8, 21,37  1, 42(MPa)
Nhiệt cuối quá trình nén Tc

Tc  Ta . n1 1  362.8, 21,371  789( K )
3. Quá trình nạp


lượng không khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy 1kg xăng

M 0  0,516 (kmol kk)
Lượng khí nạp mới thực tế nạp vào xy lanh M1
Đối với động xăng
1
1
M1   .M 0
 0.9.0,516 
 0, 4732 (kmol kk/kgnl)
n1
114
Lượng sản vật cháy M2
C H
0,855 0,145
M 2    0,79. .M 0 

 0,79.0,9.0,516  0,5106 (kmol SVC/kg nl)
12 2
12

2
Hệ số biến đổi phân tử khí lý thuyết β0
M
0,5106
o  2 
 1, 079
M1 0, 4732
Hệ số biến đổi phân tử khi thực β
 1
1, 079  1
  1 0
 1
 1, 074
1  r
1  0, 064
Hệ số biến đổi phân tử khí tại điểm βz
Bz  1 

0  1
1, 079  1
.x z  1 
.0,9444  1, 07
1  r
1  0, 064

Tổn thất nhiệt lượng do cháy không hoàn toàn
Do α < 1 nên ta tính
QH  120.103.(1   ).M 0  120.103.(1  0,9).0,516  6192(kJ / kgnl )
Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của môi chất tại điểm z


 
M 2 .   z  r  .m.cv''  M 1 1   z  .m.cv
o 
1

mcvz'' 
 avz''  bvz'' .Tz
2

 
M 2 .   z  r   M 1 1   z 
o 




o .   z 
 mcvz'' 





r 
"
 .m.cv  1   z  .m.cv
o 

o .   z 


r 
  1   z 
o 

 avz''  bvz'' .Tz




 o .av'' .   z 



 
 o .   z  r   1   z 
o 


avz'' 

1 ''
bvz 
2

r 
  1   z  .av
o 

0, 064 


1, 079.21,1506.  0,9444 
 (1  0.9444).19,806
1, 079 


 21, 085
0, 064 

1, 079.  0,9444 
 1  0,9444 
1, 079 


bv'' 
b
 
 o . .   z  r   1   z  . v
2 
o 
2

 
 o .   z  r   1   z 
o 


1, 079.


5,875.103 
0, 064 
0, 00419
.  0,9444 
 (1  0.9444).

2
1, 079 
2

 0, 003
0, 064 

1, 079.  0,9444 
 1  0,9444 
1, 079 


 mcvz''  21,085  0,003Tz
z (QH  QH )
 mvc' .Tc   z .mv"z .Tz
M1 (1   r )
1
mvc'  19,887  .4,3.103.749  21,58
2

Thay các giá trị đã tính ở trên vào ta được phương trình
80787,82987  1, 07.(21, 085  0, 003Tz ).Tz
 Tz  2611

Ta nhận giá trị Tz = 2611(K)

 Tz  9639

Áp suất cuối quá trình cháy
pz   z .

Tz
2611
.pc  1, 07.
.1, 42  5(MPa)
Tc
789


4. Quá trình dãn nở
Tỷ số dãn nở đầu

 1
Tỷ số dãn nở sau

 
Chỉ số dãn nở đa biến trung bình (n2)

n2  1 

8,314

b   z  .Qh
b

 avz'  vz . Tz  Tb 
M1. 1   r  . . Tz  Tb 
2

QH  43960  k J / kgnl  .
Qh  QH  QH  43960  6192  37768  k J / kgnl  .
Thay các giá trị tương ứng, ta được phương trình

8,314

n2  1

1888, 4
2611
0, 4732.(1  0, 064).1, 074.(2611 
)
8, 2n2 1

Thay lần lượt các giá trị của n2
n2  1, 26

Với  VT  0, 26 
  n2  1, 26
 VP  0, 26 
Vậy ta chọn n2 = 1,26
Nhiệt độ cuối quán trình dãn nở Tb

Tb 



Tz

n2 1



2611
 1511( K )
8, 21,261

Áp suất cuối quá trình dãn nở pb

 19,887 

0, 00419
2611
.(2611 
)
2
8, 2n2 1


pb 

pz



n2

5
 0,353( KPa)
8, 21,26



Kiểm nghiệm nhiệt độ khí sót Tr

p 
Tr  Tb  r 
 pb 
Sai số

m 1
m

0,5

 0,11  1,5
 1511
  1024( K )
 0,353 

Tr 1024  950

 0, 072  7, 2%
Tr
1024

5. Tính toán các thông số đặc trưng của chu trình
Áp suất chỉ thị trung bình tính toán (Pi’)

pi'  pa

 p . 
n 
1 
1 
1 
 p .    1 
1  n 1  
1  n 1  
 1 
n2 1  
 n1  1  

1

2

1

Đối với động cơ xăng có

  1,   
Nên ta có cống thức tính Pi’

pi' 

pc   
1 
1 
1 
.
. 1  n2 1  
1  n1 1  
  1  n2  1    n1  1    

pi' 

1, 42  3,5 
1 
1
1 

.
. 1 

. 1 
1,26 1 
1,37 1  
8, 2  1 1, 26  1  8, 2
 1,37  1  8, 2


pi'  0,83(MPa)
Áp suất chỉ thị trung bình thức tế pi
Vì là động cơ xăng nên chọn

d  0,97
pi  pi' .d  0,83.0,97  0,81(MPa)
Áp suất có ích trung bình pe

pe  pi .m  0,81.0,9  0,73(MPa)
Áp suất tổn thất cơ khí Pm


pm  pi  pe  0,81  0,73  0,08(MPa)
Hiệu suất chỉ thịi
ηi  8,314.

M1.pi .Tk
0, 4732.0,81.302
 8,314.
 0,3
QH .pk .ηv
43960.0,1.0, 757

Hiệu suất có ích  e

e  8,314.

M1.pe .Tk
0, 4732.0, 73.302
 8,314
 0, 26
QH .v .pk
43960.0, 757.0,1

Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị gi

3600.103 3600.103
gi 

 273( g / k W .h)
QH .i
43960.0,3
Suất tiêu hao nhiên liệu có ích ge

ge  432.103.

0,1.0, 757
 313( g / kW .h)
0, 4732.0, 73.302

6. Tính thông số kết cấu của động cơ
Tính thể tích công tác
Vh 

30. .Ne
30.4.60

 1(dm3 )
Pe .ne .i
0, 73.2400.4

D
3

4.Vh
4.1
3
 1,1dm
 .1
S
 . 
D

S
S    .D  1.1,1  1,1dm
D

Vc 

Vh
1

 0,14 dm3
  1 8, 2  1

7. Vẽ đồ thị công chỉ thị


Xác định các điểm đặc biệt của đồ thị công
Điểm a: điểm cuối hành trình hút, có áp suất

và thể tích:

Va  Vc  Vh  0,14  1  1,14 dm3

 điểm a có tọa độ  va ; pa 

a  (1,14;0,08)
Điểm c ( ; ) điểm cuối hành trình nén

c  (0,14;1, 42)
Điểm z( ; )điểm cuối hành trình cháy
Vz  .Vc  1.0,14  0,14 dm3

z  (0,14;5)
Điểm b( ;

)điểm cuối hành trình giãn nở, với vb  va  1,14

b  (1,14;0,353)
Điểm r( ; ) điểm cuối hành trình thải

r  (0,14;0,11)
Dựng đường cong nén
pa .Van1  pxn .Vxnn1  const

pxn,Vxn là áp suất và thể tích khí tại một điểm bất kì trên đướng con nén
pxn  pa .(

Va n1
)
Vxn

Vxn chạy từ Va đến Vc

Vxn
(cm3)
1140

Đường nén Pn
(MN/m2)
0.08

1100
1060

0.084012064
0.088385413


1020

0.093168134

980
940
900

0.098416952
0.104199221
0.110595484

860
820
780

0.117702789
0.125639053
0.134548862

740
700
660

0.144611282
0.156050555
0.16915095

620

0.1842778

580
540

0.201907886
0.222674344

500
460

0.24743477
0.277377611

420

380
340

0.314194158
0.360367906
0.419685067

300

0.498188289

260
220

0.606088644
0.761957171

180
140

1.00305859
1.415318633

Dựng đường cong dãn nở

pz .Vzn2  pxg .Vxng2  const
pxg  pz .(

Vz n2
)

Vxg

Vxg chạy từ Vz đến Vb


Vx
(cm3)
140
180
220
260
300
340
380
420
460
500
540
580
620
660
700
740
780
820
860
900
940
980
1020

1060
1100
1140

Đừng giản nở Pgn
(MN/m2)
5
3.642906066
2.829037808
2.292054346
1.913896941
1.634661725
1.420901581
1.252556207
1.116905582
1.00551632
0.912588921
0.834011535
0.766792401
0.708705773
0.658063494
0.613563283
0.57418538
0.539120536
0.507718842
0.479452699
0.453889602
0.430671838
0.409501138
0.390126938

0.372337301
0.355951819