Огромный пост, и не о чем!!!
Из ваших ответов следует, что никогда, никакой тепловой расчет, ни по каким учебникам для вузов вы не делали. И делать не могли, потому как вы не понимаете что это такое и с чем его едят(во всяком случае это следует из ваших ответов).
Варан, базикать я не буду. И скидываю тепловой расчет по одному из своих изобретений.
РАЗБИРАЙТЕСЬ.
роторный двигатель.
Заданные значения.
Односекционный, полнопериодный, ВУ c четырехшарнирным механизмом, 4 пары лопаток, 4 функциональные полости (2-рабочие, 2-компрессионные)
Ротор DR =320 мм280 . Длина окружности= 1005,31 мм. 1/4=251,3мм.
Высота раб. лопатки Hл = 100мм (высота канавок корпуса в раб.полости) 10см
Выход раб.лопатки
lрл – 50мм.
Max. площадь раб. лопатки =( Hл*
lрл ) =50см2. -0,005м2..
Выход компрессионной лопатки – 40 мм
Высота компресс. лопатки (высота канавок корпуса в компресс..полости) - 70 мм
Длина пластины функц.лопаток - 170 мм
Радиус кривошипа ВУ Rкр=30 мм,
Радиус зуб.колеса кривошипа =35мм
Радиус зуб.кольца корпуса =140 мм
База пары лопаток (ширина кам.сгорания +перегородки +ширина раб.лопатки) =26 + 8 + 12 =46мм
Длина разделительного перехода (раб.полость-компр.полость)=6мм
Длина функционального перехода (компр.полость – раб.полость)= (2 базы пары лопаток + разделительный переход )=2*46+8=100мм
Площадь стенки синусоидального профиля раб.полости Sраб = 67,2 см2
Площадь стенки синусоидального профиля компресс.полости Sкомп= 56,9 см2
(данные получены графически)
Объем рабочей полости Vраб =
67,2 см2* 10 = 672 см3
Объем компрессионной полости Vкомп.= 56,9*7 =398,3~0,40л
Частота вращения ротора max n =1500 об /мин.
Габариты двигателя - D = 0,45m , высота 0,4 m.
Тепловой расчет
Элементарный состав бензина в весовых массовых долях
C =0,855 H = 0,145. Молекулярная масса и низшая теплота сгорания: µт=115кг/кмоль, Hu=44000 кДж/кг
Выбор степени сжатия. С учетом меньшей площади камеры сгорания, лучшей формы и использования бедной смеси α =1,4, и применение калильного зажигания ε=14.
Объем камеры сгорания (КС) Vкс = Vкомп/(14-1) =400/13 =30см3.площадь поверхности КС= (1,65*2,6)*2 + (1,65*7)*2 + (2,6*7) *2 = 68,1 см.2 ,(что 0,6 от поршневого с такой же площадью элемента воспринимающего давление газов (110см2.) для ε=1).
Коэффициент избытка воздуха α =1,4 - применяем с учетом поджига по поверхности «окна» КС с применения калильного зажигания
Количество воздуха для сгорания 1 кг топлива.
L0 = 0,516 к*мол/ru l0=14,96 кг/кг
- Количество свежей смеси. M1= α* L0 +1/ µт = 1,4 *0,516 +1/115=0,731 кмоль/кг
- Состав и количество продуктов сгорания α >1
- Mco2 = C/12 = 0,855/12 =0,0713кмоль/кг
- MH2O = H/2 = 0,145/2 =0,0725 кмоль/кг
- MN2 =0,79* α *L0 =0,79 *1,4 *0,516 = 0,5707 кмоль/кг
- МO2 = 0,21*(α-1)* L0 =0,21*(1,4-1)*0,516 =0,0433 кмоль/кг
- M2 = 0,0713 + 0,0725 + 0,5707 + 0,0433 = 0,758 кмоль/кг
- Теоретический коэффициент молекулярного изменения смеси.
µ0 = M2 / M1 = 0,758 / 0,731 =1,037
8. Условия на впуске и параметры остаточных газов.
P0 = 0,1мПа , T0 = 298 Ко
Pr = 1,1* P0 = 0,11 мПа Tr = 900 Ко
9. Температура подогрева свежего заряда.
Впуск происходит в компрессионную полость, где не было рабочего хода.
Тогда ΔT0 = 5 о
10. Потери напора во впускной системе. Проходное сечение впускного окна 18(25) см.2 что
в 1,5 -!.8 ( 2 -2,5) раза больше чем в приведенном поршневом аналоге.
Отсюда берем (β2 + ξвп) = 2,6
Плотность заряда ρ0 =P0/Rnd*T0 = 0,1*106/286*298 =1,17
Скорость смеси в компрессионной полости. n = 1500 об/мин - 23 (25) м/сек
сечением 50*0,636 =32см2. Скорость смеси в впускном окне
ωвп =(32/18)*23 =40,9 (32/25)*25 =32,5 м/сек.
Δ Pа = (β2 + ξвп) *( ωвп2 /2)*ρ0 =2,6 *(40,92/2) (32,52/2) *1,17 * 10-6 = 0,0025 (0,0015)мПа
11. Коэффициент остаточных газов
Pa = P0 - Δ Pа =0,1 -0,0025 (0,0015)=0,0975 0,0985мПа
Υr = ((T0 + ΔT0)/ Tr)*( Pr / (ε* Pa - Pr)*100= ((298+5) /900)*(0,11/(14*0,0975 0,0985-0,11))*100=3,0%
12. Температура конца впуска.
Ta = (T0 + ΔT0 + 0,01*Υr * Tr) / (1 + 0,01*Υr ) = (298 +5 +0,01*3,0*900) /(1+ 0,01*3,0) =
320 КО.
13. Коэффициент наполнения.
ηv = [(Pa/ P0) * (ε / (ε-1))] * T0 / (Ta *(1 +0,01* Υr )) =
[(0,0975 0,0985/0,1)*14/(14-1)] *298/320*(1+0,001*3,0)= 0,95 0,96
14. Параметры конца сжатия . политропа сжатия n1 =1,34
Pc = Pa * εn =0,0975 0,0985 * 141,34 =3,35 3,54 мПа
Тc = Ta * εn-1 = 320*140,34 =785 Ко.
15. Действительный коэффициент молекулярного изменения
µд =(M2 +0,01* Υr *M1) /M1*(1+0,01* Υr )=(0,758+0,03*0,731)/0,731*(1+0,03)=1,036
!6. Потери теплоты в следствии неполноты сгорания
α >1 ΔHu =0
17. Теплота сгорания смеси
Hсм = Hu / M1*(1+0,01* Υr )= 44000 / 0,731* (1+0,03) =61997,3 кДж/кМоль
18. Мольная теплоемкость продуктов сгорания при температуре конца сжатия
tc = 785 -273 = 512 Co
(µ C”v)tc = (
20,733 +0,002554*512)*1,036 =22,827 кДж/кМоль*град.
Табличные данные.
19. Мольная теплоемкость при постоянном объеме рабочей смеси в конце сжатия.
(µ Cv)tc=(
20,733 + 0,002554*512)=22,041
(µ C'v)tc = [1/(1+0,01* Υr )]*[ (µ Cv)tc +0,01* Υr *(µ C”v)tc] =
[1/(1+0,03)]*(22,041 +0,03*22,827) =22,063кДж
/кМоль*град
20. Мольная теплоемкость при постоянном объеме рабочей смеси
(µ C”v)m = A + Btz , где
A = (
41,3405*Mco2 +
26,670*MH2O +
22,374*MN2 +
23,664* МO2 ) /M2 =
(41,3405*0,0713+26,670*0,0725+22,374*0,5707+23,664*0,0433)/0,758=
=24,637
B=(
0,00243*Mco2 +
0,00444*MH2O +
0,00134*MN2 +
0,00159*MO2 )/M2
B=(0,00017+0,00032+0,00076+0,000069)/0,758=0,0017
, отсюда (µ C”v)m=24,637+0,0017*tz
21. Температура конца видимого сгорания
tz = [- D +(D2 = 4CE)1/2] /2C
C= µд*B =1,036*0,0017 = 0,0018
D= µд*A = 1,036*24,637 = 25,524 берем ξz=0,9
E= ξz * Hсм + (µ Cv)tc =0,9*61997,3 + 22,063*512 = 67093,8
tz = {- 25,524 + [(25,524)2 +4*0,0018*67093,8]1/2} / 2*0,0018 =2266 Co
Tz = 2266 + 273 = 2539 Ко
22. Максимальное давление сгорания и степень повышения давления
Рz = Pc * µд*Tz / Tc = 3,35 3,54*1,036*2539 / 785 =11,22 11,86мПа
λ=Pz / Pc =11,22 11,86 / 3,35 3,54 = 3,35
23. Степень предварительного и последующего расширения
ρ=1 коэффиц. пропорциональности J = Vраб +Vкс / Vкомп +Vкс =560 702/430=1,3 1,63
δ = ε* J =14*1,38 =18,2 = Vраб +Vкс / Vкс = 702 / 30 = 23,4
24. Параметры конца расширения
политропа расширения n2 = 1,24 т.к. α >1 и значительно
PB = PZ / δn2 =11,22 / 18,21,24 = 0,31 11,86 / 23,41,24 = 0,24
мПа
TB = TZ / δn2-1 =2539 / 18,20,24 =1265 2539 / 23,40,24 = 1193 K
o
25. Проверка правильности выбора температуры остаточных газов
Tr’ =TB / (PB /Pr )1/3 =1265 1193/(0,31 0,24/0,11)1/3 =896 911 Ko
Δ=[ (Tr’- Tr )/ Tr’]*100% =[(896 911 -900)/896 911]*100=0,4 1,2 %
26.Определение среднего индикаторного давления
Рip = (Pc/δ -1)*[ (λ/n2 -1)*(1- 1/ δn2-1) – (1/n1 -1)*(1- 1/εn1-1) – (1/εn1)*( δ - ε)(Pr / Pc )*(δ -1)*(1- ε/δ)] =
(3,35 3,54/18,2 23,4 -1)*[(3,35/1,24-1)*(1- 1/18,2 23,40,24) – (1/1,34-1)*(1-1/140,34) – (1/141,34)*(18,214) (0,11/3,54)*(23,4 – 1)*(1 – 14/23,4)]=1,0
0,85 мПа,
φ=0,96
Pi = Рip *φ=1,0 0,85*0,96 =0,96
0,82 мПа
27. Индикаторный КПД. Используем коэффициэнт J т.к. количество смеси
определяет компрессионная полость (уточняет коэфф. наполнения).
ηi = Pi* J * l0*α*103 /( Hu )* ρ0*ηv =0,96 0,82*1,3 1,63*14,96*1,4*103 / 44000*1,17*0,95 0,96 =0,53
0,57
28.Удельный индикаторный расход топлива
gi =3600*103 /44000*0,53 0,57 =154,37
143,54 Г/ кВт*ч
29.Среднее давление механических потерь
С учетом того, что кривошипно-шатунный механизм ВУ содержит два кривошипа и
отсутствует газораспределительный механизм в известной формуле применим
коэффициент 0,4. (скорость ползуна – VСР, 1500об/мин , ход ползуна – 0,12М,
4 хода/об., VСР =0,12*4*1500/60 =12 м../ сек ) тогда
PM =(
0,04 +
0,0135*12)* 0,4 =0,08 мПа
30.Среднее эффективное давление
Pe = Pi - PM = 0,96 0,82 -0,08 =0,88 0,74
мПа
31.Механический кпд
ηM = Pe / Pi =0,88 0,74/ 0,96 0,82 =0,92 0,90
32.Удельный эффективный расход топлива
ge = gi / ηM =154,37 143,54 / 0,92 0,9 =167,79 159,49 Г/ кВт*ч
33.Эффективная мощность двигателя (900) 1500об/мин= 25 об/ сек 8 раб.хода/ об. z = 200 (120)
раб.хода/сек.
Ne =. Pe*Vраб*z =0,88 0,74*0,53 0,672*200(120)=93,3 99,5 (70,96) кВт (126,9 л.с.) (135,3 л.с)
34. Часовой расход топлива
GT = ge* Ne*10-3 =167,79 159,49*93,3 99,5*10-3 =15,65 15,86 КГ/час
35. Эффективный КПД
ηе = ηi * ηM =0,53 0,57*0,92 0,9 =0,49 0,51
36. Литровая мощность
i=2 раб.полости
NЛ = Ne / Vраб *i = 93,3 99,5 / 0,53 0,672*2 =88 69,1кВт/ л
Динамический расчет
1.Сила газов действующая на лопатку
Эффективная площадь рабочей лопатки Se раб = Smaxраб*0,636 =50*0,636 =31,8см2 =
=0,00318.м2
FГ = Pe* Se раб =0,88 0,74*106* 0,00318 =2798,4 2353,2 Н
2. Тангенциальная сила
С учетом того ,что лопатки выдвигаются не радиально а со смещением, FГ включает
две составляющие
Г = + R касательная к ротору, осуществляющая его вращение. θ ~ 7o угол
смещения
T = FГ * =2798,4 2353,2*0,9925 =2777,4 2335,5
Н
3. Момент силы созданный одной лопаткой за 1 раб.ход
M’ = T*RRср Rср = RR +( lрл * 0,636 ) =0,13 0,16 +(0,05*0,636)/2 =0,146 0,176M
M’= 2777,4 2335,5 *0,146 0,176 =405,5 411Н
*М
4. Момент пары сил
M’2 = M’*2 =405,5 411*2 =811 822 Н* М
5. Крутящий момент двигателя
для двигателя с четырьмя парами лопаток рабочий ход
составляет 85- 88 %
оборота,
отсюда
MКР = M’2*0.86 =811 822 *0,86 =697,5 706,9 Н* М