Bài Tập môn Nguyên Lý Động Cơ Đốt Trong – Nhóm 10, GVHD: Dương Việt Dũng | Trường đại học sư phạm kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh

Bài Tập : Nguyên Lý Động Cơ Đốt Trong GVHD:Dương Việt Dũng NHÓM 10
Danh sách thành viên:
1. Trần Văn Lộc (nhóm trưởng ) 2. Lê Tấn Lực 3. Nguyễn Văn Bình 4. Phạm Như Sinh 5. Đinh Văn Sum
Phân công nhiệm vụ các thành viên:
Phương pháp làm việc :
Các thành viên trong nhóm tự đọc qua và nghiên cứu hướng dẫn đã cho
trước. Dựa vào yêu cầu của bài tập là phải tính toán các số liệu theo thứ tự
các bước trong hướng dẫn,vì các thông số tinh toán bước sau đều dựa vào
các thông số đã tính ở bước trước đó.
Để tiện cho viêc tính toán và điều chỉnh thông số nhóm thống nhất phương án
lập các công thức tính toán trên exel. Sau đó từng thành viên trong nhóm
tiến hành ráp số liệu, kiểm tra lại thông số tính toán và tiến hành điều chỉnh cho phù hợp.
Nhóm thống nhất phân chia nhiệm vụ như sau:
Lập bảng số liệu tính toán trên exel : Trần Văn Lộc
Chọn thông số động cơ : Lê Tấn Lực , Nguyễn Văn Bình
Tính toán quá trình nạp : Đinh Văn Sum
Tính toán quá trình nén : Phạm Như Sinh
Tính toán quá trình cháy : Lê Tấn Lực
Tính toán quá trình giản nở :Trần Văn Lộc
Tính các thông số chỉ thị và thông số có ích : Nguyễn Văn Bình
Tính toán xây dựng đường nén : Đinh Văn Sum
Tính toán xây dựng đường giản nở : Phạm Như Sinh
Vẽ đồ thị công : Trần Văn Lộc SVTH: Nhóm 10 1
Bài Tập : Nguyên Lý Động Cơ Đốt Trong GVHD:Dương Việt Dũng MỤC LỤC t rang
1.THÔNG SỐ CHO TRƯỚC CỦA ĐỘNG CƠ............................3
2. THÔNG SỐ CHỌN CỦA ĐỘNG CƠ........................................3
3.TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CỦA CHU TRÌNH.................4
3.1 Tính quá trình nạp.................................................................4
3.2. Tính quá trình nén................................................................5
3.3. Tính quá trình cháy..............................................................6
3.4. Tính quá trình giản nở..........................................................7
3.5. Các thông số chỉ thị............................................................ .8
3.6. Các thông số có ích..............................................................8
4.VẼ ĐỒ THỊ CÔNG.....................................................................9 SVTH: Nhóm 10 2
Bài Tập : Nguyên Lý Động Cơ Đốt Trong GVHD:Dương Việt Dũng
TÍNH TOÁN CHU TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ
1.Thông số cho trước của động cơ :
Động cơ xăng 2NZ-FE cho trước với các thông số sau : Tên thông số Ký hiệu Thứ Giá trị nguyên Công suất có ích Ne Kw 110 Tỷ số nén  9,2 Số vòng quay N Vòng/phút 5750 Đường kính xilanh D mm 90 Hành trình piston S mm 86 Số xilanh i 4 Số kỳ  4 Góc mở xupáp nạp 1 Độ
Góc đóng muộn xupáp nạp 2 Đô Góc mở xupáp thải 3 Độ
Góc đóng muộn xupáp thải 4 Đô Loại buồn cháy Kiểu xupáp Xupáptreo
Suất tiêu hao nhiên liệu ge g/Km.h 330
2.Thông số chọn của động cơ : Tên thông số Ký Thứ nguyên Giá trị Khoảng giá trị hiệu Áp suất khí nạp pk MN/m2 0,09
Nhiệt độ khí nạp Tk K 300
Hệ số dư lượng không khí  0,9 (0,85 - 1,15)
Áp suất cuối kỳ nạp pa MN/m2 0,0765 (0,8-0,9) pk Áp suất khí sót pr MN/m2 0,118 (0,101 - 0,118) Nhiệt độ khí sót Tr K 900 (900-1000 tr102)
Độ sấy nóng khí nạp mới  T 20 (0-20)
Chỉ số đoản nhiệt m 1,45 (1.45-1,5)
Hệ số lợi dụng nhiệt tại z z  0,85 (0,85 - 0,92)
Hệ số lợi dụng nhiệt tai b b  0,89 (0,85 - 0,95)
Tỷ số tăng áp suất  3,45 (2-4) hệ số nạp thêm 1  1,07 (1,02-107) tr106
Hệ số quét buồn cháy 2  0,99 0.99 tr107
Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt t  1,17 theo  
Hệ số điền đầy đồ thị d 0,97 (0,95-0,97)
3.Tính toán các thông số của chu trình: SVTH: Nhóm 10 3
Bài Tập : Nguyên Lý Động Cơ Đốt Trong GVHD:Dương Việt Dũng
3.1.Tính quá trình nạp :
1.Tính hệ số khí sót r :  . T (  T  ) p 1 2 k r   . . r T p 1 r a m  p  r    . . 1 t 2  p  a  0,99.(300+20) 0,118 1 = . . =0.066 1 900 0,0765 1.45  0,118 
9,2.1,07-1,17.0,99. 0,0765  
2.Tính hệ số nạp :  1  1 T P p k . a    m r    . v
1   t  2    (  ) 1 T ( ) T P p k   k   a    1   1,45 1 300 0,0765  0,118    9,2.1,07 1,17.0.99    0.805 v  
(9, 2  1) (300  20) 0,09   0,0765    
3.Tính nhiệt độ cuối quá trình nạp Ta (K) : m 1  p m  T      k T t r T . a r  p  T  r   a 1 (   ) r 1,45 1  1,45  0,0765 
300 201,17.0,066.900. 0,118     357,2(K) (1 0,066)
4.Tính số mol không khí để đốt cháy một kg nhiên liệu M (kmolKk/kgnl) : 0 1  C H Onl  1  855 , 0 145 , 0 0  M            512 , 0 0 (kmolKk/kgnl) , 0 21 12 4 32  , 0 21 12 4 32
5.Tính số mol khí nạp mới M : 1 1 M   .M  1 0
 (động cơ dùng chế hòa khí) nl 1 M 0,9.0,512  0,  47 1 114 (Kmol)
3.2.Tính quá trình nén: SVTH: Nhóm 10 4
Bài Tập : Nguyên Lý Động Cơ Đốt Trong GVHD:Dương Việt Dũng
6.Tỷ nhiệt của không khí C
m vkk (kJ/kmol.K) b 0,00419 0,00419 v mC a   T 19  ,806  .T 19,  806  .357,2 20  ,554(kJ/kmol.K) vkk v 2 2 2
7.Tỷ nhiệt mol của sản phẩm cháy // C m v (kJ/kmol.K) : b  mC  a v   T v v 2 Nếu 0,7 1 thì:  a " 1  7,997  3,504. 1
 7,997 3,504.0,9 21,151 v b      5      5  3 " 360,34 252,4. .10 360,34 252,4.0,9 .10 6  .10 v 3  v b 6.10 mC a    T 21  ,151 .357,2 22,  223 v v 2 2
8.Tỷ nhiệt của hỗn hợp cháy / C m v (kJ/kmol.K) : C m   . C m // / vkk r v C m  v 1 r
Có thể viết dưới dạng: b mC a v    T v v 2 Trong đó:
a  .a 19,806  0,066.21,151 v r v a   19,  889 v 1   1 0,066 r  3 b  .b 0,00419 0,066.6.10 v r v b   0,0043 v 1   1 0,066 r b 0,0043 => v mC     v av T 19,889 .357, 2 20,657 2 2
9.Tính chỉ số nén đa biến trung bình n : 1
Chọn trước n , thế vào phương trình sau, giải bằng phương pháp mò nghiệm. 1 Chọn n = 1,371 1 1 8,314 8,314 n 1   1   1  ,3710 1 b v n  0,0043  1 1 1,3711 1 a  T ( 1) 19,889  357, 2(9,2 1) v 2 a 2
khi sai số hai vế nhỏ hơn 0,001 thì lấy giá trị đã chọn.
10.Tính nhiệt độ cuối kỳ nén Tc (K): T n 1 c = Ta. 1 
= 357,2×9,2 (1,3711-1) = 813,85 (K)
11.Tính áp suất cuối kỳ nén p 2 c (MN/m ) : pc= pa. 1n  = 0,0765×9,21,3711 2 =1,604 (MN/m )
3.3.Tính quá trình cháy SVTH: Nhóm 10 5
Bài Tập : Nguyên Lý Động Cơ Đốt Trong GVHD:Dương Việt Dũng 12.Tính M : Động cơ xăng khi 0,7 < 1 thì:  C H  1  M    , 0 79. M .  0   M .  0  12 2   nl  0,855 0,145  1    0,79 0,  9 0,  512  0,9 0,  512  0.0382    12 2  114 
13.Tính số mol sản phẩm cháy M (kmol/kgnl): 2
M2 = M1 + M = 0,47 + 0,0382 = 0,5082 (kmol/kgnl)
14.Hệ số đổi phân tử lý thuyết. M 0,5082  2   1  ,081 0 M 0, 47 1
15.Hệ số biến đổi phân tử thực tế :     o r 1, 081 0,066    1  ,076 1   r 1 0,066
16.Hệ số biến đổi phân tử tại z :   1  1, 081 1 0,85  1 o   . z    z 1 . 1,073 1  1 0,066 0,89 r b
17.Tính hệ số toả nhiệt xz tại z: z 0,85 x   0,  955 z b 0,89
18.Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn :
 <1 thì  QH = 120000(1-)M0 (động cơ đánh lửa cưỡng bức)
= 120000.(1-0,9)×0,512=6144(KJ/kg.nl)
19.Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình môi chất tại z : mC  a   bT  vz vz vz z    a M . x   a M .  1 x v 2 z v 1  z      o  a   vz    r M x 
M 1  x  2 z  1 z   o   0,066  21,151 0,  5082 0,955  19,889 0,  47     1 0,955  1,081   21  ,101  0,066  0,5082 0,955  0, 47   1 0,955  1, 081     b .M x   b.M  1 x v 2 z v 1  z      o    vz b    r M x 
 M 1 x  2  z  1 z   o  SVTH: Nhóm 10 6
Bài Tập : Nguyên Lý Động Cơ Đốt Trong GVHD:Dương Việt Dũng  0,066  0,006 0,  5082 0,955  0,  0043 0  ,47  1  0,955   1,081     0,  00593  0,066  0,5082 0,955  0, 47   1 0,955  1, 081  mC a   bT  21,101 0,00593 1  859,1832,126 vz vz vz z
20.Nhiệt độ cực đại của chu trình Tz (K): A=  .b 1  , 073 0  ,005930,0064 z vz B= .a 1  , 073 2  1,10122,641 z vz  Q  Q   z( H H ) 0,85(43995000 6144000) C=  64215,7 M .(1   ) 470 ( 1 0,066) 1 r
Ta có phương trình bật hai : 2
AT  BT  C 0  z z  2
0.0064T  22,641T  64215,7 0 z z  Tz1= 1859,18 Tz2= -5396,84 Chọn Tz= 1859,18 (K)
21.Áp suất cực đại chu trình pz. p 2
z= pc. = 1,604×3.45 =5,534 (MN/m )
3.4.Tính quá trình giản nở:
22.Tỷ số giản nở sớm :  1
 (động cơ đánh lửa cưỡng bức)
23.Tỷ số giản nở sau:   9,2
24.Kiểm nghiệm lại trị số n : 2
Chọn trước n = 1,246 theo công thức: 2 314 , 8 n   1 2 (   b z ).(Q   H H Q ) // // b a  z T T vz .(  z b ) M 1 (   ). .(  T  T ) 2 1 r z b 8,314 n    2 1 1, 245
(0,89  0,85).(43995000  6144000) 0,00593  21,101 .(1859,181077,036) 470 (  1 0,066) 1  ,076 (  1859,18 1077,036) 2 T 1859,18 Trong đó : T  z b = n 1 1,246 1 2   9,2  =1077,036(K)
25.Nhiệt độ cuối quá trình giản nở Tb (K) : T 1859,18 T  z b = n 1 1,246 1 2   9,2  =1077,036(K)
26.Áp suất cuối quá trình giản nở p 2 b (MN/m ): pz 5,534 p   0,348 b (MN/m ) 2 2 n 1,246  9, 2
27.Kiểm tra lại nhiệt độ khí sót : SVTH: Nhóm 10 7
Bài Tập : Nguyên Lý Động Cơ Đốt Trong GVHD:Dương Việt Dũng m 1 1,45 1 m 1,45  P    r 0,118 T T    1077,  036 769,949 (K) r ítnh b P    b   0,348  T  T 769,949  900 Sai số rt ính rchon 
0,145 15% Thỏa mãn điều kiện. Tr 900
3.5.Các thông số chỉ thị :
28.áp suất chỉ thi trung bình lý thuyết (MN/m ): 2
trong trường hợp động cơ Xăng : p   c  1  1  1   ' p  . i   . 1    . 1  n  1 n  1 
  1  n  1  2   n  1 1  2 1    1,604  3, 45  1  1  1   = . . 1  . 1 0,858   1,246 1   1,3711 1 9,2  1 1, 246  1   9, 2  1,3711  1  9,2    
29.Áp suất chỉ thi trung bình (MN/m ): 2 p p .  0,858 0  ,97 0  ,832 i i d (MN/m ) 2
30.Hiệu suất chỉ thị động cơ i : 8,314.M .p T    i . k 8,314 470 0,858 300 1     0,3 i Q  p   06 H . v . k 43995000 0,805 0,09
31.suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị gi (g/kw.h): 3600000 3600000 g   267  i Q   (g/kw.h) H . i 43995 0,306
3.6.Các thông số có ích :
32.Tổn thất cơ giới p 2 m (MN/m ) :
Theo công thức kinh nghiệm : Vì : S/D=86/90<1
Pm = a + b.Cm + pr -pa a = 0,04 b = 0,0135
Pm = 0,04+0,0135×16,483 + 0,118 -0,0765 = 0,304 S .n 0.086 5750  Trong đó : Cm =  16  , 483(m /s ) 30 30
33.Áp suất trung bình (MN/m ) : 2
pe = pi - pm = 0,832 - 0,304= 0,528
34.Hiệu suất cơ giới (%) : p 0,528 e    0  ,635 m p 0,832 i
35.Suất tiêu hao nhiên liệu có ích: g 267 i g  = 420 e  (g/kw.h) 0,635 m
36.Hiệu suất có ích (%):    . = e m i 0,635×0,306 = 0,194
37.Thể tích công tác của đông cơ (dm ) : 3 SVTH: Nhóm 10 8
Bài Tập : Nguyên Lý Động Cơ Đốt Trong GVHD:Dương Việt Dũng N .30. 110 3  0 4  e V   1  , 087 h (dm ) 3 p . .in 0,528 4  5  750 e
38.Kiểm nghiệm đường kính xilanh (dm):  3 4.V 4 1  ,087.10 h D   0  ,127 (m) t  3 .S 3,14 8  6.10
4. Vẽ đồ thị công:
39.Xác định các điểm trên đường nén với chỉ số đa biến .
Phương trình đường nén : . = const , gọi x là điểm bất kỳ trên đường nén thì 1 P P  . nx c n 1 1 P . n n V P V P P V . Rút ra 1  V  c c nx nx c.Vc = 1 n nx nx nx   V  c  V P
Đặt nx i ta có c P 
, với n là chỉ số đa biến trung bình V nx 1 1 n c i
40.Xây dựng đường cong áp suất trên đường giãn nở
Phương trình của đường giãn nở đa biến P. = const , gọi x là điểm bất kỳ trên đường giãn 1 P P  . gnx z n nở thì P 2  V  z. =P . . Rút ra gnx gnx    Vz  2 P . n 
Trong đó = . , Đặt = i ta có z P  gnx n
, với là chỉ số đa biến trung bình 2 i Ta đã có : P 1  ,604 c [MN/m ]; 2 P 5  ,534 2 z [MN/m ] P 0,0765 a [MN/m ]; 2 P  [MN/m ]; 2 b 0,348 P 0  ,118 [MN/m ]; 2 r n 1  ,3711 1 n 1  , 246 2  9  ,2  1  Ta có : V 1  087 h [ mm ] ; 3 V 1  32,56 c [ mm ] ; 3 V V  V  a h c 1219,56 [ mm ] ; 3 V  . V 1  32,56 z C [ mm ] ; 3 SVTH: Nhóm 10 9
Bài Tập : Nguyên Lý Động Cơ Đốt Trong GVHD:Dương Việt Dũng Các điểm đặc biệt :
r(V ;P ) r(132,56;0,118) c r
c(V ; P ) c(132,56;1,604) c c ( a V ; P )  ( a 1219,56;0,0765) a a ( b V ; P )  ( b 1219,56;0,348) a b
y(V ; P ) y(132,56;5,534) c z
z(V ; P ) z(132,56;5,534) z z
Nối các điểm trung gian của đường nén và đường giãn nở với các điểm đặc biệt sẽ được
đồ thị công lý thuyết Xaïc âënh caïc âiãøm: Âaïnh læía såïm (f).
Âoïng muäün (a’) xupaïp naûp.
Måí såïm (e) xupaïp thaíi. Xác định các điểm k T
rãn âoaûn ba láúy âiãøm b1våïi bb1 = 1/2ba
Aïp suáút cæûc âaûi bàòng (0,85 - 0,9) pz : Xác định z’
Nối các điểm đã xác định và đường giãn nở thành dường cong liên tục tại ĐCT và ĐCD
và tiếp xúc với đường thải sẽ nhận được đồ thị công đã hiệu chỉnh
Bảng xác định đường nén và đường giãn nở Đường nén Đường giản nở Vx i in1 1/in1 Pc/in1 in2 1/in2 Pz*  n2 /in2 1Vc 0.133 1 1.00 1.00 1.60 1.00 1.00 5.53 1.2Vc 0.159 1.2 1.28 0.78 1.25 1.26 0.80 4.41 1.5Vc 0.199 1.5 1.74 0.57 0.92 1.66 0.60 3.34 2Vc 0.265 2 2.59 0.39 0.62 2.37 0.42 2.33 3Vc 0.398 3 4.51 0.22 0.36 3.93 0.25 1.41 4Vc 0.53 4 6.69 0.15 0.24 5.63 0.18 0.98 5Vc 0.663 5 9.09 0.11 0.18 7.43 0.13 0.74 6Vc 0.795 6 11.67 0.09 0.14 9.32 0.11 0.59 7Vc 0.928 7 14.41 0.07 0.11 11.30 0.09 0.49 8Vc 1.06 8 17.31 0.06 0.09 13.34 0.07 0.41 9Vc 1.193 9 20.34 0.05 0.075 15.45 0.06 0.36 9.2Vc 1.22 9.20 20.96 0.05 0.075 15.88 0.06 0.35 SVTH: Nhóm 10 10
Bài Tập : Nguyên Lý Động Cơ Đốt Trong GVHD:Dương Việt Dũng Đồ thị công SVTH: Nhóm 10 11