CC BY
8тика (Известия высш. уч. заведений и энергетических объединений СНГ), Минск: №4, стр. 32-39, 2011.
45. С.Е. Фрид и А.Б. Тарасенко, "Использование фотобатарей для горячего водоснабжения - опыт и перспективы", Альтернативная
энергетика и экология (ШАЕЕ), №16-18, стр.2338, 2018.
46.. В.В. Кувшинов, Э.А. Бекиров, "Теплофо-тоэлектрическая установка для комбинированной выработки тепловой и электрической энергии", Строительство и техногенная безопасность, №15(67), стр. 141-147, 2019.
РАСЧЕТ ТЕПЛА НА ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
Вохобов Р.А.
Старший преподаватель Андижанского машиностроительного института
CALCULATION OF HEAT FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
Vokhobov R.
Senior Lecturer Andijan Machine Building Institute DOI: 10.5281/zenodo.7148340
Аннотация
В данной статье анализируются ключевые показатели дизельных и карбюраторных двигателей осенью. Расчет тепла основан на уравнениях термодинамики и численных значениях, полученных при испытании двигателей внутреннего сгорания, работающих в реальных условиях.
Abstract
This article analyzes the key indicators of diesel and carburetor engines in the fall. The heat calculation is based on the equations of thermodynamics and numerical values obtained by testing internal combustion engines operating under real conditions.
Ключевые слова: дизельного топлива, степень сжатия, бензин, ход поршня, рабочий объем.
Keywords: diesel fuel, compression rate, gasoline, piston stroke, working volume.
Известно, что поршневые двигатели внутреннего сгорания служат основным силовым агрегатом машин, используемых в различных отраслях народного хозяйства. Это объясняется тем, что эти двигатели имеют сравнительно высокую мощность при достаточными экономическими показателями, способность длительной бесперебойной работы, постоянную готовность к запуску, достаточную компактность и долговечность.
Основным источником энергии в малотоннажных грузовиках являются дизельные двигатели внутреннего сгорания, дизели применяются также и в других отраслях промышленности. При разработке дизельных автомобилей большое внимание уделяется повышению их технико-экономических показателей с учетом недостатков некоторых его механизмов и систем. В этой сфере особое внимание следует уделить работе системы питания бензиновых двигателей.
Проводятся постоянные исследования способов, позволяющих сэкономить жидкое нефтяное топливо.
В настоящее время заходит широкое использование дизельного топлива в легковых автомобилях. На повестке дня стоит вопрос использования метанола в чистом виде и в смеси с дизельным топливом во всех типах двигателей. Проводятся испытания ряда грузовых и легковых автомобилей с использованием смеси бензометанола. Кроме того, началась работа по использованию продуктов разложения
метанола и синтетического топлива в качестве моторного топлива.
В связи с широким использованием топливных ресурсов большое практическое значение приобретает создание универсального двигателя, способного работать на двух и более видах топлива, и дальнейшее совершенствование существующих двигателей с помощью этого метода. Создание такого двигателя основано на конструктивном сближении бензиновых и дизельных двигателей, а также на опыте, накопленном при разработке рабочих процессов для нескольких топливных двигателей.
В связи с вышеизложенным, на примере автомобиля ДАМАС предлагаем провести расчетный анализ основных параметров его двигателя при использовании бензина или дизельного топлива и сделать выводы об их преимуществах.
3. Целью анализа основных параметров дизельных и карбюраторных двигателей является тепловой расчет автомобильного двигателя ДАМАС.
Тепловой расчет основан на уравнениях термодинамики и численных значениях, полученных при испытании двигателей внутреннего сгорания, работающих в реальных условиях. В ходе расчетов он использовал полученные данные для тестирования двигателя., Мы ведем расчеты для времен, когда двигатель работал на бензине и дизельном топливе.
Расчет тепла начинается с расчета процессов Для дизельного топлива С = 0,857; Н = 0,133
входа, сжатия, сгорания, расширения и разгрузки, О= 0,01
которые происходят в рабочем цилиндре двигателя. Внешнее давление окружающей среды, - Ро,
Это основано на следующих показателях: МПа - 0,1
Улучшенный двигатель - двигатели Дамас Коэффициент избытка воздуха, а - для
Расчетная мощность, Ы„, квт - 38,0 бензина 0,9;
Вращение / частота коленчатого вала, пн - 5000 Для дизельного топлива 1,4
мин-1 Нагрейте новый заряд в цилиндр Д Т0 С для
Температура окружающей среды, То - 288 К бензина - 20 С
Коэффициент сжатия, е - 9,3 и 14 Для дизельного топлива - 10 С
Количество цилиндров, / - 3 Давление и температура в конце выпуска, для
Диаметр цилиндров D мм - 68,5 бензина Рг, - 0,12 МПа; Тг -1000 К
Ход поршня, S - 72,0 мм Для дизельного топлива - Рг, - 0,11 МПа; Тг -
Рабочий объем, литр, 1 -- 0,796 800 К
Топливо- Аи-92 и "Л" Теперь перейдем к расчету некоторых
Нижняя удельная теплота сгорания топлива Q„ процессов.
- Для бензина 43930 кдж/кг Процесс ввода
Для дизельного топлива 425000 кдж/кг Прежде всего, мы можем определить пара-
Средний элементный состав топлива- для бен- метры рабочего тела. Теоретическое количество
зина С = 0,855; Н= 0,145 воздуха, необходимое для полного сгорания 1 кг
Для бензина: Для дизельного топлива
топлива:
L = — I 8 C + 8Н - О | = —— I 8 • 0,855 + 8 • 0,145 - 0 1= 14,96 кг 1 0,231 3 ) 0,231 3
L = — | 8 C + 8Н - О |= — | 8 • 0,857 + 8 • 0,133 - 0,01 | = 14,5 кг о 0,231 3 ) 0.2313 1
Или эти количества указаны в километрах
= < = 14,96 = кмол_ = ^ = 14,5 = кмол_ 1 29 29 кг 2 29 29 кг
Общее количество продуктов сгорания:
Для бензина:
М1 =аг + Н+^+0,21-(1 -а) = 0,9-0,516+0,145 + 0 + 0,21-0,516 (1 - 09)= 0,511?
Для дизельного топлива
, , . ^ 0,133 0,01 „„„„ М11 = 1,4-0,5 + + ^ =0,733 кмол
4 32
Плотность заряда на входе:
Р0 -106 0,1-106 101 , 3
рк = —-=-= 1,21кг / м
Мы принимаем следующее:
(С2 +Скир) =3,5 ва Скир95 м/с
Здесь:
С ва £,Шр - - коэффициенты сопротивления системы затухания и ввода движения заряда, сумма которых составляет 2,5... 4,0 по экспериментальным данным (4);
Скир - заряд - это средняя скорость в самом маленьком участке входной системы, его значение СШр = 50.150 м/с (4)
В этом случае перепад давления на входе в цилиндр двигателя равен: Для бензина:
ДР* = (С2 +4ир)-С2р -р-10 -6/2 = 3,5 -952 -1,21-10-6 /2 = 0,019 МПа Для дизеля:
ДР% = 3,25-752 -1,21-10-6 /2 = 0,011МПа
Теперь находим давление в конце ввода: Для бензина:
Р = Р ДР = 0,1-0,019 = 0,081МПа Ра1 = 0,081 М„а
а о 1 ' ' ' у
Для дизеля:
Ра2 = Р ДР2 = 0,1-0,011=0,089МПа Ра2 = 0,089 МПа Определите значение коэффициента заполнения:
Для бензина:
_ То (81 ■ Ра1 -Рг) _ 288(9,3-0,081-0,12) ^ 1х (Та + ДТ)(е1-1)-Р (288+10)(9,3-1) 0,1 ,
Для дизеля:
^^^С^^-ра^-Рс^ - 288(14 ■ 0,089 - 0,12) =(Ш 1 2 (Т„ + ДТ)(е2-1) ■ Р (288 + 10) (14 -1) ■ 0,1 ,
Остаток. найти значение коэффициента газов: Для бензина:
_=_012288_= 0,056
Р-Тг 1 (8-1) 0,1 -1000 ■ 0,74(9,3 -1) Для дизеля:
у2 =_Р^Т_=_012288_= 0,031
РоТ1„2(е2 -1) 0,1 -1000 ■ 0,84(14 -1) В конце процесса ввода находим температуру T a: Для бензина:
Тп + ЛТ 288 + 20
Т =---=-= 351
1 1 Рг (Л Т- + 4ТХ 0,12 / 288 +20ч 351
1 Ра1е1 ' (1 Тг > 1 0,081 • 9,3(1 1000 )
Для дизеля:
Та 1 = 351 К
Га2 =_^Т_=__ = 321
2 1__РГ__(1 - То +АТ ) 1 0,115 Г1 _288+151
Ра 2 е2 Тг 0,089 -141, 800 )
Та2 = 321 К
Процесс сжатия.
Предположим, что среднее значение индекса политропного сжатия для данного параметра двигателя П1 = 1,36, а для дизеля П1 = 1,36, Теперь найдем давление Рс в конце сжатия:
Для бензина:
Р = Р = 0,081 • 9,3 1,36 =1,68 Рс1 = 1,
с1 а1 1
= 1,68 МПа Для дизеля:
Рс2 = Ра2 ■ £п2 = 0,089 -141,36 = 3,2 Рс2 = 3,2 МПа По окончании процесса сжатия находим температуру Тс: Для бензина:
Тсг = Та -8п1-1 = 351-9,3 136-1 = 351-2,23 = 783 Та =783 К Для дизеля:
Тс2 = Та2 -е2п2-1 = 321-14136-1 = 321-2,58 = 830 Та = 830 К Процесс горения
Температура в конце горения находится с помощью уравнения горения:
Для бензина:
а - т - т ,%-(впАЯп) В ■ цсу -Т =цсу -Т + —^^
2 2' С С т /'% х
аЬв (1 + у)
Для дизеля:
а - т - т £-(бпА Яп) В-ЦСУ2 ■ Т2 =ЦСУа ■ Тс +——п-
аЬо (1 + у)
Для карбюраторных и дизельных двигателей средняя молекулярная теплоемкость продуктов сгорания жидкого топлива при постоянном объеме и постоянном давлении определяется следующим образом:
Для бензина:
¡лсусХ = (18,4 + 2,4а) + (15,5 + 13,8«) -10-4 - Тг1 = (18.4 + 2,4-0,9) + (15,5 +13,9 - 0,9) -10-4 -Тг1 = 22,7 + 0,028Т2 Для дизеля:
jcvcl = | 20,2 + 092 | + | 15,5 + 140-4 Tz1 = 8,314 = 29,17 + 0,0025 Tz, кж/
0=921+Г 15,5+138
1,4 ) У 1,4
Находим среднюю молекулярную теплоемкость нового заряда в конце сжатия (без учета влияния остаточных газов) следующим образом:
Для бензина:
Vсvcl = 20,16+1,74 -10-3 Тл = 20,16 +1,74-10-3 -783=21,52 ж/тград Для дизеля:
V2 = 20,16+1,74 -10-3 Тс2 = 20,16+1,74-10-3-830 = 21,6 ж/ Определите количество товаров по остаточным газам:
Для бензина:
Мк = а - у - 4Я = 0,9 - 0,056 - 0,516 = 0,026 кмол Для дизеля:
Мк = а - у - = 1,4 - 0,03 - 0,5 = 0,0217 кмол Количество газов в конце сжатия перед сгоранием:
Для бензина:
М = а - 4Н + у = 0,9 - 0,516 + 0,056 = 0,520 кмол
Для дизеля:
МС2 = а - Ьн +у= 1,4 - 0,5 + 0,031 = 0,731 кмол
Количество товаров после сжигания газов:
Для бензина:
М = М + М = 0,520 + 0,026 = 0,546 кмол
г1 с1 к1
Для дизеля:
М = М + М = 0,731 + 0,0217 = 0,753 кмол
¿2 С2 к 2
Определяем значение рассчитанного коэффициента молекулярного изменения рабочей смеси:
Для бензина:
М = 0,546 = 1,05 . в=1,05 Мс 0,520
Для дизеля:
М_ = 0753 = 1,03. в2=1,03 М 0,731
Мы предполагаем, что коэффициент использования тепла £ составляет 0,90 для бензина и 0,80 для дизельного топлива.
Количество тепла, теряемого из-за химической неполноты сгорания, определяется следующим образом:
Д 0я =119950(1 -а)-4 =119950(1 - 09)-0,516=6189кж / кг
Подставляя рассчитанные и принятые значения в уравнение горения, находим температуру Т2 в конце горения:
Для бензина:
#1 - (а -Д а)
A JCVz, Tz, = JCVo, •Тс, +-
«1L (1+Г1)
1,05(22,7 + 0,0028Т )Т = 21,53-783 + 0,9(4393°-6189) v z) z 0,9-0,516 (1 + 0,056)
0,00294-Т2 + 23,84-Т -86121 = 0 Для дизеля:
- - E О
ß2 Т, =ßcv-Tcl +- E О
«2 Lo (1 + Г2)
1,03 (29,17 + 0,0025 Т ) • Т = (21,6 + 8,314-1,45)830 +-0,8 - 42500—
v z' 2 1,4-0,5 (1 + 0,031)
0,0026 - Т2 + 30,05 - Т - 75045 = 0
7 2 ¿2
Решая полученные квадратные уравнения относительно Т, находим:
Т =2700 К Тг = 2112К
г 1 2 2
Теоретическое максимальное давление в конце сгорания:
Для бензина:
Т 2700 р1 = Р -р-=1,68- 1,05--=6,1МПа
г1 с 1 1 т 784
с 1
Для дизеля:
Р1 = Р - Я =3,2- 1,6=5,12МПа
г2 с 2
Теперь находим фактическое максимальное давление в конце сгорания:
Для бензина:
Р = Р1 -0,85 = 6,1-0,85 = 5,2 Р = 5,2МПа
г1 г 1 ' ' ' ' г1 '
Для дизеля:
Р = Р1 -0,95 = 0,95-5,12 = 4,9 Р = 4,9 МПа
г2 г 2 г2
Определяем степень повышения давления: Для бензина:
Я, = ^ = ^г2=3,1 х=3,5
1 РС1 1,49
Для дизеля: 1 был принят ранее. Я = 1,6 Процесс расширения
Мы предполагаем, что среднее значение политропного расширения для данного параметра двигателя составляет п2 = 1,28 для бензина и п2 = 1,26 для дизельного топлива.
Для бензина:
Р 5 2
Ре =0,30 Ре = 0,30 МПа
в 1 е"1 9,3U0 в 1
1
Для дизеля:
Р = ^ = 0,36 Рв = 0,36МПа в 2 ¿>п2 81,2^ ' в 2
Находим Тв -температуру в конце процесса расширения, используя следующее выражение: Для бензина:
Тг 2700 Т =—^ = 00 = 1444 Тв =1444К
в 1 т^ 9 31,28-1 1
Для дизеля:
Р 2112 Т = 2112 = 1180 Р =1180 К
Т 2 п2-1 81,26-1 1100 в 2
5
Процесс экстракции
Поскольку индикаторы Рг, Тг у, оценивающие процесс вывода, были приняты, определены, вычислены или известны прототипу двигателя при вычислении предыдущих процессов, нет необходимости находить их снова. Поэтому мы копируем и вставляем сюда их числовые значения, то есть
Для бензина:
Рг = 0,12МПа; Тг = 1000К; у 1 =0,056: Для дизеля:
Рг = 0,115 МПа; Тг = 800 К; у2 = 0,031 Определение производительности цикла двигателя
Теоретический средний показатель давления находится с помощью следующего выражения:
Для бензина:
Р
Р = - С1
11 (ь -1)
А
1,68
9,3 -1
3,5
и2 -1
1-
1
V ь1 У 1
П -1
1 '1 1
А
1
1,28 -1V 9,31Д J 1,36 -1V 9,3^
1-
1
Для дизеля:
2 14 -1
1,45(1,75 -1) +14517511 -V ' 1,28 -1
= 1.21 МПа
1
8128-1
1,36 -1
1-
8,01,
= 0,993МПа
Истинное среднее индикаторное давление определяется следующим образом:
Для бензина:
Рч = р1 ■о-(р -р^) = 1.21-0,95-(0,12-0,081) = 1.05 МПа р. = 1.05МПа
Для дизеля:
р = р1 -о-(р -р) = 0,993-0,95-(0,115-0,089) = 0,914 МПа Р. = 0,914МПа
Мы можем определить давление, необходимое для преодоления трения и перемещения дополнительных механизмов двигателя:
Для бензина:
РишК = 0,04+0,0135Wуртl= 0,04 + 0,0135-12,0=0,202 МПа
Для дизеля:
РишК = 0,105+0,013•Wурт2= 0,105 + 0,0133^7,7=0,207 МПа
Здесь: W,
урт- средняя скорость поршня:
Для бензина:
Б - п„ 0,072 - 3200
УРт 2
30
30
= 7,7 м / с
Для дизеля:
Б- пн 0,072-5000 . =-- = —-= 12 м / с
30
30
урт]
Здесь:
8 - поршневой путь, м. S = 0,072 м для двигателя ДАМАС;
пн - номинальная частота вращения, об / мин 5000 об / мин для бензиновой версии двигателя ДАМАС, 3200 об / мин для дизельной версии.
Среднее эффективное значение давления определяется следующим образом:
Для бензина:
Ре 1= Рц - РишК = 1.05-0,202=0,848 Ре1 = 0,848 МПа Для дизеля:
Ре2 = Ра - РишК = 0,914-0,207=0,615 Ре2 = 0,707 Мпа Механический. Определяем значение КПД:
Для бензина:
= р, = М48 = 0,81 1 = 0,8! М1 р 1.05 М1
Для дизеля:
р 0 707
1 = ^ = 0707 = 0,774 1 = 0,774
М2 р2 0.914 М2
Мы можем определить значение КПД индикатора: Для бензина:
р1 ■о = 1 .05 -0,9 ■ 14,96 = 0,36 т = 0,36
п =
Q„ • Рк •Пъ 43,93 • 1,21 • 0,74
^ -1
ь
1J
Для дизеля:
0-9141'414'5 = 0,43 П = 0.43
П. =
2 42,5-1,21 - 0,85 1
Определите эффективное значение КПД:
Для бензина:
п = п -пт = 0,36-0,81 = 0,292 . 1 1 п = 0,292
Для дизеля:
П =%-Лтг = 0,43-0,774 = 0,333 ^ = 0,333
Находим эффективный удельный расход топлива: Для бензина:
= 3,6-106 = 36-103 = 281 ^ = 281г / кВтс 1 О,- - П, 43,93-0,292
Для дизеля:
е = 3,6 =-36-= 254 е = 264г / кВтс
е2 ^ -Нп 42,5-0,333 е2
Определите почасовой расход топлива двигателя:
Для бензина:
^б -Мен 281-28 __ . й кг
вб =—-=-= 7.8кг/соат вб = 7.8——
1000 1000 соат
Для дизеля:
254 24
в = ее • Мех =-— = 6.1кг / соат в2 = 6.1-^
е 2 е2 1000 соат
М* - номинальная мощность двигателя на бензине и дизельном топливе, значение которой Здесь: е1
находится следующим образом:
Для бензина:
Мх = Р1 - Уп-п- * = 0,848-0,265- 5000-3 = 28 кВт е 30 - т 30-4
Для дизеля:
Мх = Ре1 -Уп-п-* = 0,707 - 0,265 - 3200-3 = 24 кВт
е2 30т 30-4
Цель анализа основных параметров дизельных и карбюраторных двигателей Результаты анализа основных параметров автомобильного двигателя ДАМАС.
Таблица 2
Единица Автомобильный двигатель
№ Индикаторы DAMAS
измерения Бензин По принципу дизеля
1 Среднее индикаторное давление, Р1 мПа 1,05 0,914
2 Показатель КПД, п 0,36 0,43
3 Средняя скорость поршня, Wурт м/с 12,0 7,7
4 Давление механической потери, Рм. мПа 0,202 0,207
5 Среднее эффективное давление, Ре мПа 0,848 0,707
6 Механик КПД, Пм 0,81 0,774
7 Эффективный КПД, Пе 0,292 0,333
8 Эффективный удельный расход топлива, gе г/кВт.с 281 264
9 Часовой расход топлива, кг/соат 7,8 6,1
10 Расчетная эффективная мощность двигателя, кВт 38 34
Список литературы
1.Вохобов, Р. А., & Аминбоев, А. (2021). ЭКОЛОГИЯ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИЛОВ ПРОБЛЕМЫ И РЕШЕНИЯ. The Scientific Heritage, (68-1), 31-34.
2. Каюмов, Б. А. (2020). МЕТОДИКА ИСПЫТАНИЯ ТОПЛИВНЫХ НАСОСОВ ДЛЯ АВТОМОБИЛЕЙ, ВВЕДЁННЫХ В ЭКСПЛУАТАЦИЮ В ЖАРКО-КЛИМАТИЧЕСКИХ РЕГИОНАХ. Universum: технические науки, (12-2 (81)), 38-40.
3. Ёкубов, Ё. О. У., & Эргашев, Д. П. (2020). Оптимальное проектирование конструкций с помощью цифровых интегрированных технологии. Universum: технические науки, (11-1 (80)), 21-24.
4. Каримхаджаев, Н., Эркинов, И. Б. У., & Вахобов, Р. А. У. (2020). Обзорный анализ сварочной технологии в производстве автомобилей. Universum: технические науки, (10-1 (79)), 56-60.
5. Вохобов, Р. А. (2021). РАСЧЕТ И ВИРТУАЛЬНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПОЛИМЕРНЫХ ЗУБЬЕВ КОЛЕС. The Scientific Heritage, (80-1), 14-17.
6. Каримходжаев, Н., Алматаев, Т. О., & Одилов, Х. Р. У. (2020). Основные причины, вызывающие износ деталей автотранспортных средств, эксплуатирующихся в различных природно-климатических условиях. Universum: технические науки, (5-1 (74)), 68-71.
7. Каримходжаев, Н., & Алматаев, Т. О. ОСНОВНЫЕ ПРИЧИНЫ, ВЫЗЫВАЮЩИЕ ИЗНОС ДЕТАЛЕЙ АВТОТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ, ЭКСПЛУАТИРУЮЩИХСЯ В РАЗЛИЧНЫХ ПРИРОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ.
8.Мирзахамдамов, Ж. К. (2021). Меры по снижению воздействия дорожного шума на организм человека. Universum: технические науки: электрон. научн. журн, 6, 87.
9. Турсунов, О. А. У., Холиков, Н., & Вохобов, Р. (2020). Применение солнечной энергии для холодильных грузовиков. Вестник науки и образования, (11-3 (89)), 20-23.
10. Jasurbek, M. (2021). IMPLEMENTATION OF PUNCHING MACHINES FOR UZBEKISTAN. Universum: технические науки, (12-7 (93)), 29-31.
11. Mirzakhamdamov, J. (2021). МЕРЫ ПО СНИЖЕНИЮ ВОЗДЕЙСТВИЯ ДОРОЖНОГО ШУМА НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА. Главный редактор: Ахметов Сайранбек Махсутович, д-р техн. наук; Заместитель главного редактора: Ахмеднабиев Расул Магомедович, канд. техн. наук; Члены редакционной коллегии, 6.
12. Мирзахамдамов, Ж. К. (2022). ОЦЕНКА ВОЗДЕЙСТВИЯ ШУМА НА ЧЕЛОВЕКА И ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ. The Scientific Heritage, (92), 82-84.
13. Каримходжаев, Н., & Эркинов, И. Б. У. (2021). ВЛИЯНИЕ ЧИСТОТЫ ТОПЛИВА НА ТЕХНИЧЕСКО-ЭКОНОМИЧЕСКУЮ ЭФФЕКТИВНОСТЬ АВТОМОБИЛЯ. Universum: технические науки, (5-3 (86)), 9-12.
14. Каримходжаев, Н., Абдуллаев, А. С., & Бойназаров, И. (2020). ПРИМЕНЯЕМЫЕ СВАРОЧНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В АВТОМОБИЛЕСТРОЕНИИ. Интернаука, (41-1), 59-62.
15. Каюмов, Б. А. (2014). Анализ закономерностей распределения отказов элементов инжекционной системы питания двигателей методом сплайн-функций. Вестник Курганского государственного университета, (2 (33)), 73-75.
