Question

Помогите решить задачки: 1. Определить эффективную мощность и удельный эффективный расход топлива восьмицилиндрового четырехтактного бензинового двигателя, если индикаторная работа газов за цикл Li = 649 Дж, диаметр цилиндра D = 0,1 м, ход поршня S = 0,095 м, средняя скорость поршня сm = 9,5 м/с, механический КПД ɳм = 0,85 и расход топлива G = 9,7 • 10-3 кг/с. 2. Четырехцилиндровый четырехтактный дизельный двигатель литровой мощностью Nл = 10000 кВт/м3 работает на топливе с низшей теплотой сгорания Q р н = 42000 кДж/кг при эффективном КПД ɳе = 0,34. Определить потери теплоты с охлаждающей жидкостью в процентах, если диаметр цилиндра D = 0,12 м, ход поршня S = 0,14 м,расход охлаждающей жидкости через двигатель составляет Gл = 0,94 кг/с и разность температур выходящей из двигателя и входящей жидкостью ∆t = 11 ᵒС. 3. Каково оптимальное значение угла опережения самовоспламенения топлива в ДсВнутрСм, если известны следующие параметры процесса сгорания: ϕz = 95 град ПКВ, m = 0,15?

Answer 1

Ответ:10,5-13,5 МДж/(кВт ч)

Объяснение:Для 1 кг топлива ηi=Li /Hu , (4.51)

где Li — теплота, эквивалентная индикаторной работе, МДж/кг; Hu — низшая теплота сгорания топлива, Мдж/кг.

Таким образом, индикаторный КПД учитывает все тепловые потери действительного цикла.

Для автомобильных и тракторных двигателей; работающих на жидком топливе:

, (4.52)

где pi выражено в МПа; ℓ0— в кг/кг толп.; Hu — в Мдж/кг топл.;ρk — в кг/м3

Для автомобильных и тракторных двигателей, работающих на газообразном топливе

, (4.53)

где М’1 выражено в моль/моль топл.; Tk, — в оК; pi и рk — в МПа;

H’u в Мдж/м

В современных автомобильных и тракторных двигателях, работающих на номинальном режиме, величина индикаторного КПД составляет:

для двигателей с электронным впрыском топлива 0,35 — 0,45

для карбюраторных двигателе 0,30 — 0,40

для дизелей 0,40 — 0,50

для газовых двигателей 0,28 — 0,35

При известной величине индикаторного КПД индикаторный удельный расход - gi [г/(кВт · ч)] жидкого топлива

3600/( Hu ηi) или 3600ρk ηV /(pi ℓ0 α) (4.54)

Для двигателей, работающих на газообразном топливе, индикаторный удельный расход vi [м3/(кВт · ч)] газового топлива

vi =3,6/( H’ u· ηi) или vi = 9700·ηV ·pk/(М’1·Тk·pi) (4.55)

а удельный расход - qi [МДж/(кВт ч) теплоты на единицу мощности

qi = vi ·H’ u = 9700 ηV ·ρk H’ u /(М’1·Тk·pi), (4.56)

В формулах (4.54)…(4.56) pi и pk выражены в МПа; ρk — кг/м3; М’1 -моль/моль топл.; Hu – МДж/кг; H’ u – МДж/м3; Тk· — в К; l0 – кг/кг топл.

Удельные индикаторные расходы топлива на номинальном режиме:

Для двигателей с электронным впрыском топлива 180 — 230 г/(кВтч) Для карбюраторных двигателей 210 — 275 г/(кВт ч) Для дизелей 170 — 210 г/(кВт ч) Для газовых двигателей10,5 — 13,5 МДж/(кВт ч)

Answer 2

1. Для решения первой задачи, начнем с расчета эффективной мощности двигателя. Эффективная мощность (Pэф) вычисляется по формуле:

Pэф = Li * n * N

Где: Li - индикаторная работа газов за цикл (в данном случае 649 Дж). n - количество цилиндров (в данном случае 8). N - частота вращения двигателя (вращений в секунду).

Чтобы найти N, воспользуемся данными о средней скорости поршня (сm), диаметре цилиндра (D) и ходе поршня (S):

N = (2 * сm) / D

Подставим значения:

N = (2 * 9.5 м/с) / 0.1 м = 19 000 оборотов/мин (переведено в обороты в минуту).

Теперь можно найти Pэф:

Pэф = 649 Дж * 8 * 19 000 об/мин = 98 264 000 Дж/сек = 98,26 МВт.

Теперь вычислим удельный эффективный расход топлива (шортко ЭРТ), который показывает, сколько энергии производится на каждый килограмм потребляемого топлива:

ЭРТ = Pэф / (ɳм * G)

Где: Pэф - эффективная мощность (в данном случае 98,26 МВт). ɳм - механический КПД (0,85). G - расход топлива (9,7 * 10^-3 кг/с).

Подставим значения:

ЭРТ = 98,26 МВт / (0,85 * 9,7 * 10^-3 кг/с) ≈ 1,193,912,844.83 Дж/кг

Таким образом, удельный эффективный расход топлива составляет примерно 1,193,912,844.83 Дж/кг.

2. Для решения второй задачи найдем потери теплоты с охлаждающей жидкостью в процентах. Потери теплоты можно найти по формуле:

Потери теплоты = Qрн - Pэф

Где: Qрн - низшая теплота сгорания топлива (42000 кДж/кг). Pэф - эффективная мощность (рассчитана в предыдущей задаче, 98,26 МВт).

Переведем Qрн в Дж/сек:

Qрн = 42000 кДж/кг * 1000 Дж/кДж = 42,000,000 Дж/кг.

Теперь можем найти потери теплоты:

Потери теплоты = 42,000,000 Дж/кг * (10000 кВт/м^3) - 98,26 МВт ≈ 41,902,000 Дж/кг

Теперь найдем потери теплоты в процентах от Qрн:

Потери теплоты (%) = (Потери теплоты / Qрн) * 100

Подставим значения:

Потери теплоты (%) = (41,902,000 Дж/кг / 42,000,000 Дж/кг) * 100 ≈ 99,76%

Таким образом, потери теплоты с охлаждающей жидкостью составляют примерно 99,76% от низшей теплоты сгорания топлива.

3. Для решения третьей задачи определения оптимального значения угла опережения самовоспламенения топлива (ДсВнутрСм) используем уравнение связи между углом опережения (ДсВнутрСм), числом степени (m) и углом начала сгорания (ϕz):

m = cot(ϕz) - cot(ДсВнутрСм)

Зная значение ϕz (95 град ПКВ) и m (0,15), мы можем решить это уравнение относительно ДсВнутрСм. Сначала найдем cot(ϕz) и подставим значение m:

cot(95 град ПКВ) = 1 / tan(95 град ПКВ) ≈ -0,082

Теперь решим уравнение:

0,15 = -0,082 - cot(ДсВнутрСм)

cot(ДсВнутрСм) = -0,082 - 0,15

cot(ДсВнутрСм) ≈ -0,232

Теперь найдем ДсВнутрСм, взяв арккотангенс от обратного значения:

ДсВнутрСм ≈ arctan(-0,232)

ДсВнутрСм ≈ -12,73 град

Таким образом, оптимальное значение угла опережения самовоспламенения топлива в ДсВнутрСм составляет примерно -12,73 градусов.