SUS TOPLOTNI RORACUN

MAINSKI FAKULTET SARAJEVOKATEDRA ZA MOTORE I VOZILAPredmet: MOTORI SUS

TOPLOTNI PRORAUN MOTORA SUS

BR. INDEXA: 14660

Toplotni proraun motora SUS___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ _

DATUM: 30.11.2011. god. SADRAJ:

OSI ASIM

UVOD..........................................................................................................................................3 PRORAUN RADNOG CIKLUSA KARBURATORSKOG OTTO MOTORA......................4 ZAKLJUAK............................................................................................................................14 LITERATURA...........................................................................................................................15

_____________________________________________________________________________________ Mainski fakultet Sarajevo Katedra za motore i vozila 2


UVOD Noviji naini za modeliranje radnih ciklusa motora sa unutranjim sagorijevanjem baziraju se na kompjuterskom rjeavanju diferencijalnih jednaina energetskog i masenog bilansa i jednaina karakteristika. U osnovi ne postoje modeli kojima bi bili obuhvaeni svi realni procesi koji se odvijaju pri radu motora. Pored kompjuterskog modeliranja postoji i matematiko modeliranje koje se zasniva na usvajanju logikih pretpostavki i aproksimacija i uvoenju eksperimentalnih koeficijenata za korekcije, omoguava da se nau zavisnosti pritiska i temperature od ugla okretanja vratila motora u svim stadijima radnog ciklusa. Metoda Grinevickog je takoer koristan i dovoljno taan metod za proraun radnog ciklusa. Ovaj nain prorauna omoguava da se na jednostavan nain odrede svi parametri na zavretku svakog pojedinanog procesa u toku cijelog radnog ciklusa. Pri ovom nainu prorauna naglaava se znaaj izbora korektnih eksperimentalnih koeficijenata prema vrsti motora. U ovom projektnom zadatku potrebno je izvriti termodinamiki proraun oto motora namijenjenog za pogon vozila.



1. PRORAUN RADNOG CIKLUSA KARBURATORSKOG OTTO MOTORA Podaci: Pe = 63 kW nominalna snaga n = 4800 o/min nominalni max. br obrtaja i = 4 - broj cilindara s/d = 0,92 - odnos hoda klipa prema preniku klipa = 8 - stepen kompresije = 0,95 - ekvivalentni odnos vazduha Gorivo: Otto motor: - benzin. C = 0,855 H = 0,145 Qd = 44559 kJ/kg 1. Teorijska koliina mase vazduha potrebnog za sagorijevanje 1 kg goriva je:l0 = 1 8 1 8 kgv . C + 8H O f = 0,855 + 8 0,145 = 14 ,96 0,23 3 kgg . 0,23 3 1 C H Qf 1 0,855 0,145 kmol v. L0 = + 12 4 32 = 0,209 12 + 4 = 0,514 kmol g . 0,209

Napomena: Pri raunanju lo i Lo uzeto je da je vazduh sadri 23 % teinski i 20,9 % zapreminski O2. Radi provjere rezultata dobije se:Lo = l0 14,96 kmol v. = = 0,514 M v 28,96 kmol g .

2. Stvarna koliina vazduha koja uestvuje u sagorijevanju 1 kg goriva za = 0,9 je: lo = 0,9514,96 = 14.212 kg v. i molarna koliina: Lo = 0,95 0,514 = 0,4883 kmol 3. Ukupna koliina svjee smjese je:



4. Koliina pojedinih komponenata produkata sagorijevanja i njihova suma pri usvojenoj konstanti nepotpunog sagorijevanja K = 0,5:

Ukupna koliina produkata sagorijevanja:

Molekularna promjena je: Teorijski koeficijent molekularne promjene:

5. Parametri procesa punjenja: Usvajaju se slijedee pretpostavke: Predgrijavanje svjeeg punjenja je T = 15C Temperatura zaostalih gasova je Tr = 1050 K Pritisak zaostalih gasova pr = 0,12 MPa Ukupni koeficijent koji obuhvata smanjenje brzine smjese i otpor usisnog sistema, koji se odnosi na presjek usisnog ventila: 2 + = 3 Brzina smjese u presjeku ulaznog ventila vv = 90 m/s. Poto nema prehranjivanja i poto se vazduh usisava iz atmosfere to je stanje pul = p0= 0,1 MPa i Tul = To = 288 K. Gustina punjenja na ulazu 0 = po/RTo; R = 8,314/Mv ; Mv = 28,96

0 =

p0 0,1 28,96 6 kg = 10 = 1,209 3 RT0 8,314 288 m



Pritisak na kraju punjenja cilindra pri pul = po: 2 v 3 902 pa = p0 ( 2 + ) v 010 6 = 0,1 1,209 106 = 0,085MPa 2 2 Koeficijent zaostalih gasova za Tul = To

r =

T + T0 pr 288 +15 0,12 = = 0,0618 1050 8 0,085 0,12 Tr pa p r

Temperatura na kraju procesa punjenja za Tul = To i = 1:Ta = T0 + T + Tr 288 +15 + 0,06 1050 = = 346 K 1 + 0,06 1+r

Volumetrijski stepen punjenja za Tul = To, pul = po, = 1= 1:

v =

T0 pa 8 0,085 288 = = 0,76 1 p0 Ta (1 + r ) 8 1 0,1 346 (1 + 0,06 )

ili za etverotaktni motor

v =

T0 1 pa pr 288 1 0,085 0,12 p p = 288 +15 8 1 8 0,1 0,1 = 0,756 0,76 T0 + T 1 0 0

Usvaja se v = 0,76. 6. Parametri na kraju kompresije: Usvaja se eksponent politrope kompresije n1 = 1,34. Pritisak na kraju kompresije je:

pc = pa n1 =

0,085 81,34 =1,378 M Pa

Temperatura na kraju kompresije iznosi:

Tc = Ta n1 1 =

346 8 0, 34 =701 ,65 K

7. Parametri na kraju procesa sagorijevanja: Stvarni koeficijent molekularne promjene:_____________________________________________________________________________________ Mainski fakultet Sarajevo Katedra za motore i vozila 6


M 2 + r M 1 0 + r 1,12 +0,06 = = =1,113 1,06 M 1 (1 + r ) 1+ r Neosloboena toplota pri nepotpunom sagorijevanju zbog < 1 je

=

Pri emu je A = 114 106 za benzin, kad Q d, hem dato u J/kmol. Jednaina sagorijevanja za karburatorski motor pri < 1 je:

k s (Qd Qdhem ) U ' c + rU '' c + = U '' z M 1 (1 + r ) 1+ rUsvaja se koeficijet korisnosti sagorijevanja ks = 0,85. Unutranja energija 1 mol svjee smjese na kraju kompresije je:

U ' c = cv , c t cgdje je cv,c specifina toplota svjee smjese na temperaturi tc, kJ/ (kmolC). Usvaja se da je specifina toplota svjee smjese ista kao za vazduh koristei tabelu dobije se tc = 428,5C (za podruje temperature 0C do t = tc): cv,c =21,5 kJ/(kmol C) pa je: U'c = 21,5428,5 = 9212,75 kJ/ kmol Unutranja energija jednog mola produkata sagorijevanja na kraju kompresije: U''c =

c ' ' v , c tc

d gdje je cv,c specifina toplota produkata sagorijevanja na kraju procesa kompresije. Specifina toplota smjese jednaka je sumi proizvoda specifinih toplota pojedinih komponenata produkata saorijevanja i nihovog volumetrijskog udjela. Za gorivo datog sastava i = 0,90 dobije se:

Koristei podatke iz tabele 2 za tc = 428,5C dobije se:_____________________________________________________________________________________ Mainski fakultet Sarajevo Katedra za motore i vozila 7


c''v = 0,01521,5+0,13535+0,015720,9+0,137826,8+0,818321,2 = 26.44156 Unutranja energija produkata sagorijevanja pri tc = 428,5C je: U''c = 26,44156428,5 = 11330,208 kJ/kmol Lijeva strana jednaine sagorijevanja moe se izraunati:0,85 ( 44559 2929 ,8) 9212 ,75 + 0,06 11330 ,208 + = U '' z 0,4714 (1 + 0,06 ) 1 + 0,06

Odakle se moe izraunati:

U''z=80146,996U''z =80146.996 1,113 = 70 ,009 M J kmol

Temperatura tz odreuje se pogaanjem. Za usvojenu temperaturu tz=2500C i =0,9, usvajamo iz tabele 5 da je . Ova vrijednost je vea od one iz (b) i zato zakljuujemo da temperatura sagorijevanja kojoj odgovara U''z = 71,009 nalazi se u granicama 2400C< tz

Documents

SUS TOPLOTNI RORACUN