Расчёт процесса выпуска

Параметры газов в цилиндре в начале открытия выпускных клапанов определяем решая совместно уравнение теплового баланса для участка индикаторной диаграммы от точки «а» (НМТ) до точки «е» (момент открытия выпускных клапанов) и уравнение состояния:

где - внутренняя энергия газа в точке «е»;

- внутренняя энергия смеси в точке «а»;

- индикаторная работа газов;

-значение индикаторного КПД , ;

W_e = 0,13 – относительные потери теплоты от газов в стенки на участке расширения;

В_ц - цикловая подача топлива;

Q_н = 42300 кДж/нм³ – низшая теплота сгорания топлива;

р_е, V_e, Т_е - давление, объем и температура газа в точке «е».

Цикловая подача топлива:

Масса газов на участке расширения:

Из уравнения теплового баланса находим температуру газов в точке «е»:

Давление газов в цилиндре в точке «е» находим из уравнения теплового состояния:

Определим температуру газов в цилиндре в конце такта выпуска, приняв в первом приближении показатель адиабаты к=1,30:

Уточняем значение показателя адиабаты газов в цилиндре на участке индикаторной диаграммы от точки «е» до точки «r»:

Это значение показателя адиабаты примем при расчете процесса выпуска. Тогда критическое отношение давления газов:

Давление газов в цилиндре в конце надкритического выпуска:

.

Изменение давления газов в цилиндре на участке надкритического выпуска в течение расчётного промежутка времени:

где - элементарная масса газа, вышедшая из цилиндра в течение расчетного промежутка времени; - плотность газа в цилиндре в начале расчетного участка; - среднее значение эффективной площади проходного сечения клапана на расчётном участке; - скорость истечения газа через клапан.

Температуру газов в цилиндре на участке надкритического и подкритического выпуска определяем по уравнению адиабаты:

где – давление газов в цилиндре в конце расчётного участка.

Масса газа, вышедшего из цилиндра к концу расчётного промежутка времени:

Масса газа к концу расчётного промежутка времени:

На участке подкритического выпуска (р_i<p_кр) элементарная масса газа, вышедшая из цилиндра в течение расчётного промежутка времени:

,

где

Результаты расчёта приведены в таблице 2.1., таблице 2.2. По результатам расчетов построен график изменение давления и температуры газов в цилиндре, скорости газов в клапанах в зависимости от угла поворота коленчатого вала рис. 2.1.

Рис. 2.1. – Изменение давления и температуры газов в цилиндре, скорости газов в

клапанах в зависимости от угла поворота коленчатого вала.

3. РАСЧЁТ ПРОЦЕССА СЖАТИЯ

Расчёт процесса сжатия осуществляется без учета теплообмена между рабочим телом и стенками рабочей полости, а также без учета утечек рабочего тела через поршневые кольца. Среднее значение показателя адиабаты на участке сжатия определяется методом последовательных приближений.

Принимаем в первом приближении среднее значение показателя адиабаты сжатия к_ср=1,3 и определяем температуру газов в цилиндре в конце такта сжатия, а также среднее значение температуры газов в цилиндре на такте сжатия:

где T_V = 346,343- температура газов в цилиндре к концу впуска, К;

V_V = 1,649 ∙ 10 ^-3 объем надпоршневой полости к концу впуска, м³.

Истинная молярная теплоемкость рабочего тела на такте сжатия:

Проверяем принятое значение адиабаты сжатия:

Давление и температура газов в конце такта сжатия:

Расчёт изменения давления в цилиндре на участке сжатия представлен в таблице 3.1.

Таблица 3.1.-Расчёт изменения давления в цилиндре на участке сжатия