Глава 2. Тепловой расчет двигателя.

В процессе теплового расчета должны быть определены пара­метры состояния рабочего тела, соответствующие характерным точкам цикла, индикаторные и эффективные показатели двигателя, диаметр цилиндра и ход поршня, построены индикаторная диаграм­ма и скоростная характеристика двигателя.

Тепловой расчет производится для режима номинальной мощно­сти дизеля, а карбюраторного двигателя, работающего с ограни­чителем, для режима максимальной мощности. Последовательность выполнения теплового расчета:

- выбор и обоснование исходных данных к расчету;

- определение параметров состояния рабочего тела;

- определение индикаторных и эффективных показателей дви­гателя;

- определения диаметра цилиндра и хода поршня;

- построение индикаторной диаграммы и скоростной характерис­тики двигателя.

2.1. Выбор и обоснование исходных данных к тепловому расчету

В расчетно-пояснительной записке рекомендуется вначале поместить таблицу принятых значений исходных данных, включая и заданные, а затем вторым пунктом дать обоснование выбранных величин. При этом указываются факторы, влияющие на выбираемый параметр, пределы изменения этого параметра для выполненных конструкций двигателей проектируемого типа и выбирается его значение в этих пределах на основе анализа заданных исходных данных.

Должны быть выбраны и обоснованы: давление p_r и темпе­ратура Т_r остаточных газов: подогрев свежего заряда ; коэффициент избытка воздуха - _; сорт и марка топлива, его элементарный состав и теплотворность; средние показатели поли­троп сжатия и расширения n₁ и n₂; степень повышения давления (только для дизелей); коэффициент использования тепла ; коэффициент скругления индикаторной диаграммы. Для выбора и обоснования исходных данных используются рекомендуемая литера­тура и справочные материалы, составленные студентами в ходе изучения дисциплины.

Исходные данные рекомендуется выбирать в следующих пределах.

2.1.1. Давление и температура остаточных газов.

Давление остаточных газов p_r в основном зависит от числа и расположения клапанов и их размеров, сопротивления выпускно­го такта, быстроходности двигателя, системы охлаждения и дру­гих факторов и для автомобильных и тракторных двигателей нахо­дится в пределах:

для быстроходных дизелей (W_ср 6,5 м/с) …p_r = (1,05…1,1) p₀;

для тихоходных дизелей (W_ср < 6,5 м/с) ...p_r = (1,05…1,15) p₀;

для карбюраторных двигателей …p_r=(1,05…1,15)p₀;

Средняя скорость поршня W_ср принимается по прототипу и определяется по выражению:

, м/с,

где S - ход поршня в метрах.

Большие значения принимаются для высокооборотных двигателей с высокой средней скоростью поршня.

Для дизелей с наддувом можно принимать p_r = (0,75…1,0)p_к, где p_к - давление воздуха на выхо­де из нагнетателя.

Температура остаточных газов Т_r зависит от типа двигателя, степени сжатия, частоты вращения, коэффициента избытка воздуха, степени догорания топлива в процессе расширения, нагруз­ки и для выполненных конструкций двигателей имеет значения:

в дизелях Т_r = 700...950°К;

в карбюраторных двигателях Т_r = 900...1100°К. С увеличением степени сжатия эта температура снижается, а при увеличении частоты вращения она возрастает. На температуру остаточных газов влияет также состав смеси. С увеличением коэф­фициента избытка воздуха температура Т_r снижается.