TR NG ƯỜ ĐI H C SPKT VINH Đ ÁN ĐNG C ĐT TRONGẠ Ọ Ồ Ộ Ơ Ố
PH N I :TÍNH TOÁN CHU TRÌNH CÔNG TÁC Ầ
TRONG ĐNG C ĐT TRONGỘ Ơ Ố
I ) Trình t tính toánự :
1.1 )S li u ban đuố ệ ầ :
Ki u đng c :I FA W50 đng c diesel 1 hàng không tăng áp bu ng ể ộ ơ ộ ơ ồ
cháy hình c u trên đnh pistonầ ỉ
1- Công su t c a đng c Ne Ne =110(mã l c) = 82.06 kWấ ủ ộ ơ ự
2- S vòng quay c a tr c khu u n n =2200(vg/ph)ố ủ ụ ỷ
3- Đng kính xi lanh D D =120 (mm)ườ
4- Hành trình piton S S =145 (mm)
5- Dung tích công tác Vh:
Vh = = 1.6391 (l)
6- S xi lanh i i = 4ố
7- T s nén = 18.7ε εỷ ố
8- Th t làm vi c c a xi lanh (1-3-4-2)ứ ự ệ ủ
9- Su t tiêu hao nhiên li u ge ấ ệ
e
g
=183 (g/ml.h)
10- Góc m s m và đóng mu n c a xupáp n p αở ớ ộ ủ ạ 1;α2 α1=8(đ);αộ2
=38(đ)ộ
11- Góc m s m và đóng mu n c a xupáp th iở ớ ộ ủ ả
1 2
,
β β
;
1
β
=44(đ);ộ
2
β
=8
(đ)ộ
12- Chi u dài thanh truy n lề ề tt ltt = 280 (mm)
13- Kh i l ng nhóm pitton mố ượ pt mpt =3.5 (kg)
14- Kh i l ng nhóm thanh truy n mố ượ ề tt mtt = 4 (kg)
15- Góc đánh l a s m ử ớ
1.2 )Các thông s c n ch nố ầ ọ :
1 )Áp su t môi tr ng :pkấ ườ
Áp su t môi tr ng pk là áp su t khí quy n tr c khi n p vào đông ấ ườ ấ ể ướ ạ
c (v i đông c không tăng áp ta có áp su t khí quy n b ng áp su t tr c ơ ớ ơ ấ ể ằ ấ ướ
khi n p nên ta ch n pk =poạ ọ
n c ta nên ch n Ở ướ ọ pk =po = 0,1 (MPa)
2 )Nhi t đ môi tr ng :Tk ệ ộ ườ
Nhi t đ môi tr ng đc ch n l a theo nhi t đ bình quân c a c ệ ộ ườ ượ ọ ự ệ ộ ủ ả
năm
Vì đây là đng c không tăng áp nên ta có nhi t đ môi tr ng b ng ộ ơ ệ ộ ườ ằ
nhi t đ tr c xupáp n p nên : ệ ộ ướ ạ Tk =T0 =24ºC =297ºK
3 )Áp su t cu i quá trình n p :pa ấ ố ạ
Áp su t Pa ph thu c vào r t nhi u thông s nh ch ng lo i đông ấ ụ ộ ấ ề ố ư ủ ạ
c ,tính năng t c đ n ,h s c n trên đng n p ,ti t di n l u thông… Vì ơ ố ộ ệ ố ả ườ ạ ế ệ ư
v y c n xem xét đông c đang tính thu c nhóm nào đ l a ch n Paậ ầ ơ ộ ể ự ọ
Áp su t cu i quá trình n p ta l y ấ ố ạ ấ pa =0,09 (MPa)
4 )Áp su t khí th i P :ấ ả
Áp su t khí th i cũng ph thu c gi ng nh p ấ ả ụ ộ ố ư
Áp su t khí th i có th ch n trong ph m vi : ấ ả ể ọ ạ p= 0,11 (MPa)
5 )M c đ s y nóng c a môi ch t ∆T ứ ộ ấ ủ ấ
GVHD: L U ĐC L CHƯ Ứ Ị Trang 1 SVTH :NGUY N TU N ANHỄ Ấ
TR NG ƯỜ ĐI H C SPKT VINH Đ ÁN ĐNG C ĐT TRONGẠ Ọ Ồ Ộ Ơ Ố
M c đ s y nóng c a môi ch t ΔT ch y u ph thu c vào quá trình ứ ộ ấ ủ ấ ủ ế ụ ộ
hình thành hh khí bên ngoài hay bên trong xy lanhở
Vì đây là đ/c điezel nên ch n ọ∆T= 20
6 )Nhi t đ khí sót (khí th i) T ệ ộ ả
Nhi t đ khí sót T ph thu c vào ch ng lo i đông c .N u quá trình ệ ộ ụ ộ ủ ạ ơ ế
gi n n càng tri t đ ,Nhi t đ T càng th pả ở ệ ể ệ ộ ấ
Thông th ng ta có th ch n : ườ ể ọ T =710 ºK
7 )H s hi u đnh t nhiêt :λệ ố ệ ị ỉ
H s hi u đnh t nhi t đc ch n theo h s d l ng không khí λệ ố ệ ị ỷ ệ ượ ọ ệ ố ư ượ
đ hi u đnh .Thông th ng có th ch n theo b ng sau :α λể ệ ị ườ ể ọ ả
α 0,8 1,0 1,2 1,4
λ 1,13 1,17 1,14 1,11
đây ta ch n Ở ọ λ = 1,1
8 )H s quét bu ng cháy ệ ố ồ λ :
Vì đây là đng c không tăng áp nên ta ch n ộ ơ ọ λ =1
9 )H s n p thêm ệ ố ạ λ
H s n p thêm ệ ố ạ λ ph thu c ch y u vào pha ph i khí .Thông th ng ụ ộ ủ ế ố ườ
ta có th ch n ể ọ λ =1,02÷1,07 ; ta ch n ọλ =1,02
10 )H s l i d ng nhi t t i đi m z ệ ố ợ ụ ệ ạ ể ξ :
H s l i d ng nhi t t i đi m z ệ ố ợ ụ ệ ạ ể ξ ph thu c vào chu trình công tác ụ ộ
c a đng c V i đây là đ/c điezen nên ta ch n ủ ọ ơ ớ ọ ξ=0,79
11 )H s l i d ng nhi t t i đi m b ệ ố ợ ụ ệ ạ ể ξ :
H s l i d ng nhi t t i đi m b ệ ố ợ ụ ệ ạ ể ξ tùy thu c vào lo i đng c xăng ộ ạ ộ ơ
hay là đng c điezel .ộ ơ ξ bao gi cũng l n h n ờ ớ ơ ξ
Do đây là đ/c điezel ta ch n ọξ=0,9
12 )H s hi u ch nh đ th công ệ ố ệ ỉ ồ ị φ :
Th hi n s sai l ch khi tính toán lý thuy t chu trình công tác c a ể ệ ự ệ ế ủ
đng c v i chu trình công tác th c t .S sai l ch gi a chu trình th c t ộ ơ ớ ự ế ự ệ ử ự ế
v i chu trình tính toán c a đng c xăng ít h n c a đng c điezel vì v y ớ ủ ộ ơ ơ ủ ộ ơ ậ
h s ệ ố φ c a đ/c xăng th ng ch n h s l n.Nh ng đây là đ/c xăng nên ta ủ ườ ọ ệ ố ớ ư
ch n ọφ =0,97
II )Tính toán các quá trình công tác :
2.1 .Tính toán quá trình n p :ạ
1 )H s khí sót ệ ố γ :
H s khí sót ệ ố γ đc tính theo công th c :ượ ứ
γ= . .
Trong đó m là ch s giãn n đa bi n trung bình c a khí sót m ỉ ố ở ế ủ
=1,45÷1,5
Ch n m =1,45ọ
1
1,45
1.(297 20) 0,11 1
. . 0,0306
710 0,09 0,11
18,7.1,02 1,1.1.( )
0,09
r
γ
+
= =
−
2 )Nhi t đ cu i quá trình n p T ệ ộ ố ạ
Nhi t đ cu i quá trình n p T đc tính theo công th c:ệ ộ ố ạ ươ ứ
GVHD: L U ĐC L CHƯ Ứ Ị Trang 2 SVTH :NGUY N TU N ANHỄ Ấ
TR NG ƯỜ ĐI H C SPKT VINH Đ ÁN ĐNG C ĐT TRONGẠ Ọ Ồ Ộ Ơ Ố
T= ºK
1,45 1
1,45
0, 09
(297 20) 1,1.0,0306.710.( )
0,11 329, 4
1 0,0306
a
T
−
+ +
= =
+
ºK
3 )H s n p ệ ố ạ η :
η = . . .
η=
1
1,45
1 297.0,09 0,11
. . 18,7.1, 02 1,1.1.( ) 0,8485
18,7 1 (297 20).0,1 0,09
� �
− =
� �
− + � �
� �
4 )L ng khí n p m i M :ượ ạ ớ
L ng khí n p m i M đc xác đnh theo công th c sau :ượ ạ ớ ượ ị ứ
M = (kmol/kg) nhiên li uệ
Trong đó :
p = =
30.82,06.4 0,6827
1,6391.2200.4 =
(MPa)
V y :ậ M =
(kmol/kg) nhiên li u ệ
5 )L ng không khí lý thuy t c n đ đt cháy 1kg nhiên li u M :ượ ế ầ ể ố ệ
L ng kk lý thuy t c n đ đt cháy 1kg nhiên li u M đc tính theo ượ ế ầ ể ố ệ ượ
công th c : M = . (kmol/kg) nhiên li uứ ệ
Vì đây là đ/c diêzen nên ta ch n C=0,87ọ ; H=0,126 ;O=0,004
M = .
0,87 0,126 0,004
( ) 0, 4958
12 4 32
+ + =
(kmol/kg) nhiên li uệ
6 )H s d l ng không khí αệ ố ư ượ
Vì đây là đng c điêzen nên :ộ ơ
= α
11,9925
o
M
M=
2.2 )Tính toán quá trình nén :
1 )T nhi t mol đng tích trung bình c a không khí :ỉ ệ ẳ ủ
= 19,806+0,00209.T(kJ/kmol.đ)ộ
= 19,806+0,00209.(273+24) =20,4267 (kJ/kmol.đ)ộ
2 )T nhi t mol đng tích trung bình c a s n ph m cháy :ỉ ệ ẳ ủ ả ạ
Khi h s l u l ng không khí <1 tính theo công th c sau :αệ ố ư ượ ứ
=
5
1
(17,997 3,504. ) (360,34 252, 4. ).10
2T
α α
−
+ + +
(kJ/kmol.đ) =ộ
5
1
(17,997 3,504.1,9925) (360,34 252, 4.1,9925).10 .297
2
−
+ + +
=26,2606 (kJ/kmol.đ)ộ
3 )T nhi t mol đng tích trung bình c a h n h p :ỉ ệ ẳ ủ ỗ ợ
T nhi t mol đng tích trung bình c a hh trong quá trình nén tính theo ỉ ệ ẳ ủ
công th c sau :ứ
= =
20, 4267 0,0306.26, 2606 20,5999
1 0,0306
+=
+
Thay s vào ta có : a' = 19,9465 ; b' = 0,0044ố
4 ) Ch s nén đa bi n trung bình n:ỉ ố ế
GVHD: L U ĐC L CHƯ Ứ Ị Trang 3 SVTH :NGUY N TU N ANHỄ Ấ
TR NG ƯỜ ĐI H C SPKT VINH Đ ÁN ĐNG C ĐT TRONGẠ Ọ Ồ Ộ Ơ Ố
Ch s nén đa bi n trung bình ph thu c vào thong s k t c u và thongỉ ố ế ụ ộ ố ế ấ
s v n hành nh kích th c xy lanh ,lo i bu ng cháy,s vòng quay ,ph ố ậ ư ướ ạ ồ ố ụ
t i,tr ng thái nhi t đ c a đng c …Tuy nhiên n tăng hay gi m theo quyả ạ ệ ộ ủ ộ ơ ả
lu t sau :ậ
T t c nh ng nhân t làm cho môi ch t m t nhi t s khi n cho n ấ ả ữ ố ấ ấ ệ ẽ ế
tăng.Ch s nén đa bi n trung bình n đc xác b ng cách gi i ph ng trình ỉ ố ế ượ ằ ả ươ
sau :
n-1 =
Chú ý:thông th ng đ xác đnh đc n ta ch n n trong kho ng ườ ể ị ượ ọ ả
1,340÷1,390
R t hi m tr ng h p đt n trong kho ng 1,400 ÷ 1,410ấ ế ườ ợ ạ ả
(theo sách Nguyên Lý Đng C Đt Trong - trang 128 )→ộ ơ ố
Vì v y ta ch n n theo đi u ki n bài toán cho đn khi nao thõa mãn đi u ậ ọ ề ệ ế ề
ki n bài toán :thay n vào VT và VP c a ph ng trình trên và so sánh,n u ệ ủ ươ ế
sai s gi a 2 v c a ph ng trình thõa mãn <0,2% thì đt yêu c u.ố ữ ế ủ ươ ạ ầ
n-1 =
11
8,314
19,9465 0,0022.329, 4.(18, 7 1)
n−
+ +
=
11
8,314
19,9465 0,72468.(18,7 1)
n−
+ +
Sau khi ch n các giá tr c a n ta th y n = 1,365 thõa mãn đi u ki n bài ọ ị ủ ấ ề ệ
toán
5 )Áp su t cu i quá trình nén P :ấ ố
Áp su t cu i quá trình nén P đc xác đnh theo công th c :ấ ố ượ ị ứ
P = P. = 0,09. ε
1,365
18,7
= 4,9012 (MPa)
6 )Nhi t đ cu i quá trình nén T ệ ộ ố
Nhi t đ cu i quá trình nén T đc xác đnh theo công th c ệ ộ ố ượ ị ứ
T = T. = 329,4. ε
1,365 1
18,7 −
= 959,3 ( ºK )
7 )L ng môi ch t công tác c a quá trình nén M :ượ ấ ủ
L ng môi ch t công tác c a quá trình nén M đc xác đnh theo côngượ ấ ủ ượ ị
th c :ứ
M = M+ M = M.
(1 )
r
γ
+
= 0,9879. (1+0,0306) = 1,0181
2.3 )Tính toán quá trình cháy :
1 )H s thay đi phân t lí thuy t :βệ ố ổ ử ế
Ta có h s thay đi ph n t lý thuy t đc xác đnh theo công βệ ố ổ ầ ử ế ượ ị
th c :ứ
= = = 1+ β
Trong đó đ tăng mol ΔM c a các lo i đng c đc xác đnh theo ộ ủ ạ ộ ơ ượ ị
công th c sau: ΔM = 0,21.(1- )M + ( + αứ
−
)
Đi v i đng c diesel : ΔM = ố ớ ộ ơ
0
( )
4 32
H+
Do đó : = β
0
0
4 32
1.
H
M
α
+
+
= 1,0320β
2 )H s thay đi phân t th c t : ( Do có khí sót )βệ ố ổ ư ư ế
Ta có h s thay đi phân t th c t đc xác đinh theo công th c :βệ ố ổ ử ự ế ượ ứ
GVHD: L U ĐC L CHƯ Ứ Ị Trang 4 SVTH :NGUY N TU N ANHỄ Ấ
TR NG ƯỜ ĐI H C SPKT VINH Đ ÁN ĐNG C ĐT TRONGẠ Ọ Ồ Ộ Ơ Ố
= = β
1,0320 0,0306 1,0310
1 0,0306
+=
+
3)H s thay đi phân t th c t t i đi m z βệ ố ổ ử ự ế ạ ể : (Do cháy ch a h t )ư ế
Ta có h s thay đi phân t th c t t i đi m z đc xác đnh theo βệ ố ổ ư ự ế ạ ể ượ ị
công th c : = 1 + . β χứ
Trong đó
= = χ
0, 79 0,8778
0,9 =
=> : = 1 + . =1,0273β χ
4 )L ng s n v t cháy M :ượ ả ậ
Ta có l ng s n v t cháy M đc xác đnh theo công th c :ượ ả ậ ươ ị ứ
M= M +ΔM = . M = 1,0320.0,9879 = 1,0195 β
5 )Nhi t đ t i đi m z T :ệ ộ ạ ể
Đôi v i đông c diesel, nhiêt đô tai điêm z đc xac đinh băng cach ơ / ơ / / / 0 ươ/ /
giai ph ng trinh chay: 0 ươ
' "
1
.
8,314. . . .
(1 )
zH
cz
v pz
z
r
T
Qmc mc T
M
λ
ξβ
γ
+ + =
+
(3)
Trong đo :-
QH
: nhiêt tri thâp cua nhiên liêu , thông th ng / / 0 / ươ
tachon/
42500
H
Q=
(KJ/kg.nl)
-
Mcvz
"
: la ti nhiêt mol đăng tich trung binh cua san vât chay đc xac 0 / 0 0 0 / ươ/
đinh /
theo công th c:ư
"
0
" " "
0
0
0
( ) (1 )
.
( ) (1 )
r
v v
z z
z
pz v v
r
z z
mc mc
mc a b T
γ
β χ χ
βγ
β χ χ
β
+ + −
= = +
+ + −
(4)
Giai (3),(4) ra ta đc :0 ươ/
Tz
=1282
)( 0K
6. Ap suât tai điêm z / 0
pz
:
Ap suât tai điêm z / 0
pz
đc xac đinh theo công th c: ươ/ / ư
pp cz .
(MPa)
V i : ơ
1282
. 1, 0273. 1,3729
959,3
z
z
c
T
T
λβ
= = =
la hê sô tăng ap /
+
1,3729.4,9012 6,7289
z
p= =
2.4 )Tính toán quá trình giãn n :ở
1 )H s giãn n s m : ρệ ố ở ớ
= ρ
Qua quá trình tính toán ta tính đc ρượ
1thõa mãn đi u ki n < ρ λề ệ
2 )H s giãn n sau :δệ ố ở
Ta có h s giãn n sau đc xác đnh theo công th c : δệ ố ở ượ ị ứ
= = 18,7 δ
GVHD: L U ĐC L CHƯ Ứ Ị Trang 5 SVTH :NGUY N TU N ANHỄ Ấ