CALCULUL TERMIC

CALCULUL TERMIC

1.1. Alegerea parametrilor initiali

Pentru efectuarea calculelor se vor adopta urmatoarelor marimi:

- temperatura initiala: T₀ = 298 [K];

- presiunea initiala: p₀ =;

- temperatura gazelor reziduale: T_r = 900 [K];

- presiunea gazelor reziduale [DT1] : p_r = ;

- coeficientul de exces de aer: l

- raportul de compresie: e

1.2. Parametrii procesului de schimb a gazelor

Se adopta urmatoarele marimi:

- presiunea la sfarsitul admisiei: P_A = ;

- preincalzirea amestecului: Dt = 15 ⁰K;

- coeficientul de postumplere: n_p

Coeficientul gazelor reziduale g_r, se determina cu relatia urmatoare:

Se obtine g_r

Temperatura la sfarsitul admisiei se determina cu urmatoarea relatie:

; T_A = 337,67 [K]

Coeficientul de umplere se determina cu relatia:

, de unde

h_v

1.3. Parametrii procesului de comprimare

Se adopta urmatoarea compozitie a benzinei:

- c = 0.854 kg;

- h = 0,142 kg;

- o = 0,004 kg;

- puterea calorica: Q_i = 43500 ;

- coeficientul de utilizare a caldurii: x

- masa molara a combustibilului: ;

Cantitatea minima de aer necesara arderii combustibilului este:

;

;

Cantitatea de aer necesara arderii se determina cu relatia:

Cantitatea de incarcatura proaspata, raportata la 1 kg de combustibil este:

, de unde se obtine:

Coeficientul teoretic de variatie molara a incarcaturii proaspete pentru , este:

, de unde:

m

Coeficientul real de variatie molara a incarcaturii proaspete este m care se determina cu relatia:

; rezulta ca m

Caldura molara specifica medie a gazelor de ardere pentru este C_Mv^'', care se determina cu relatia urmatoare:

;

Caldura specifica molara medie a amestecului initial este C_mv^' si se determina cu relatia:

; ;

Caldura degajata la arderea incompleta este data de relatia urmatoare:

;

;

Temperatura la sfarsitul arderii se determina pe baza ecuatiei:

Solutia acestei ecuatii este: T_c = 3010,44 [K].

Presiunea la sfarsitul arderii este , de unde rezulta: ;

Tinand cont de rotunjirea diagramei, se va obtine , unde j_z

;

Gradul de crestere a presiunii se obtine ca raportul celor doua presiuni p_c si p_B:

1.4. Destinderea

Se adopta coeficientul politropic al destinderii: m _d = 1,23. Astfel presiunea la sfarsitul destinderii se calculeaza cu relatia:

si se obtine:

Temperatura la sfarsitul destinderii va fi:

, .

1.5. Parametrii principali ai motorului

Pentru determinarea acestor parametrii se adopta urmatoarele valori pentru:

- coeficientul de rotunjire al diagramei: m _r

- randamentul mecanic: h _m

Astfel presiunea medie a ciclului teoretic se va calcula cu relatia urmatoare:

, unde p _i^' se calculeaza cu formula de mai jos:

;

, de unde

.

Astfel se obtine valoarea lui p_i:

Se calculeaza valoarea randamentului indicat al motorului h_i

si se obtine: h_i

Presiunea medie efectiva se calculeaza cu relatia de mai jos:

; ;

Randamentul efectiv al motorului:

; h _e

Consumul specific de combustibil se determina cu relatia:

;

1.6. Dimensiunile fundamentale ale motorului

Pentru calculul acestor dimensiuni este necesar sa se adopte raportul cursa - alezaj:

. Se adopta j

Capacitatea cilindrica necesara se calculeaza cu urmatoarea relatie:

, unde:

- P_n =110 kW (puterea nominala);

- (presiunea medie efectiva);

- n = 5800 min ^-1 (turatia nominala);

- i = 6 (numarul de cilindri ai motorului);

Se obtine V _s = 0,414 l (litri).

Cu ajutorul acestui volum, se determina valoarea alezajului si a cursei pe care o face pistonul:

(alezajul);

(cursa pistonului);

Se obtine: D = 80 mm;

S = 83 mm.

Cilindreea totala este: l

Viteza medie a pistonului se calculeaza cu relatia:

si se obtine ;

Puterea litrica totala a motorului este:

1.7. Diagrama indicata

Se traseaza in scopul aflarii presiunii din cilindru in functie de volumul din cilindru care se modifica permanent in functie de miscarea pistonului. In plansa nr. 1, in coordonatele P - V se traseaza mai intai diagrama ciclului teoretic. Se calculeaza:

Volumul la sfarsitul admisiei se determina cu relatia:

, V_A = 0,458 l;

Volumul la sfarsitul compresiei se determina cu relatia:

, V_B = 0,044 l;

In continuare se traseaza izocorele V_B = V_c si V_A = V_D, izobara de admisie p_A = constant si izobara de evacuare p _c = constant.

Politropa AB care reprezinta procesul de comprimare se traseaza prin puncte, puncte obtinute pe baza ecuatiei:

, ;

Politropa CD sau politropa destinderii se obtine tot pe baza unei ecuatii, dupa cum urmeaza:

, ;

Se adopta urmatoarele marimi:

- unghiul de avans la aprindere: a _s

- unghiul de avans la evacuare: a _ev

- raportul dintre raza manivelei si lungimea bielei

1.8. Caracteristica de turatie

Pentru motoarele de autovehicule care lucreaza la turatii variabile este necesara cunoasterea modificarii marimilor sale caracteristice in functie de turatie.

Caracteristica de turatie cuprinde curbele de variatie ale puterii, cuplului, consumului orar si consumului specific functie de turatie.

In aceasta diagrama se disting mai multe puncte caracteristice: turatia cuplului maxim 'n_emax', turatia puterii maxime 'n_n', turatia consumului minim care se afla de obicei intre 'n_emax' si 'n_n'. In acest interval se situeaza si functionarea stabila a motorului de autovehicul unde are loc si schimbarea treptei la cresterea ori micsorarea sarcinii autovehiculului. Pentru ca autovehiculul sa fie cat mai economic trebuie ca variatia consumului minim specific sa fie cat mai mica.

Caracteristica externa se poate obtine cu destula precizie si cu urmatoarele relatii empirice.

1.8.1. Curba puterii

Puterea efectiva a motorului se determina cu relatia urmatoare:

, unde:

P _{e max} - puterea maxima efectiva;

n _p - turatia puterii maxime;

n _i - turatia de calcul;

;

;

;

c - coeficient de elasticitate; c = 0,45 0,65;

Pentru m.a.s. - uri se adopta:

a a a

.

1.8.2. Curba momentului motor

Momentul motor se calculeaza dupa cum urmeaza:

1.8.3. Consumul specific

Se determina cu urmatoarea relatie:

,

unde: c - consumul specific efectiv corespunzator puterii maxime

c = 280 350 .

1.8.4. Consumul orar

Se calculeaza cu relatia urmatoare: