Средний элементный состав дизельного топлива

Введение

Особенности и тенденции развития конструкций автомобильных и тракторных двигателей полностью определяются требованиями, предъявляемыми к автомобилям и тракторам промышленностью и сельским хозяйством. Эти требования сводятся к обеспечению максимальной производительности автомобиля и трактора, минимальной стоимости перевозок и выполняемых трактором работ при надёжной и безопасной их работе. Основные требования, предъявляемые к автомобильным и тракторным двигателям, следующие:

1. Развитие необходимой мощности двигателей при различных скоростях движения автомобиля (или трактора); обладание хорошей приёмистостью при трогании автомобиля (или трактора) с места и при изменении его рабочих режимов.

2. Максимально возможная экономичность на всех режимах работы.

3. Простота конструкции, упрощающая условия выпуска и последующих ремонтов автомобильных и тракторных двигателей и облегчающая условия их обслуживания и эксплуатации.

4. Низкая производственная стоимость, достигаемая за счёт обеспечения технологичности конструкции деталей автомобильных и тракторных двигателей, снижения их веса и применения полноценных заменителей металлов.

5. Возможно меньший удельный и литровый веса двигателя, достигаемые без снижения надёжности и долговечности его работы.

6. Малые габариты двигателя.

7. Максимально целесообразное уравновешивание двигателя и необходимая равномерность хода.

8. Удобство в эксплуатации, а также простота и удобство ремонта и технического обслуживания в гаражных, дорожных и полевых условиях.

9. Высокая надёжность и долговечность работы.

В соответствии с перечисленными требованиями конструкции отечественных автомобильных и тракторных двигателей развиваются и совершенствуются в направлениях максимального их соответствия условиям эксплуатации, повышения экономичности и снижения себестоимости.

Устанавливаемый на тракторах дизель Д-37М-четырехтактный, безкомпрессорный, воздушного охлаждения с непосредственным впрыском топлива. Дизеля включает в себя: КШМ, МГР, систему питания воздухом и топливом, смазочную систему, систему охлаждения и пусковое устройство.

Дизель Д-37М:

1-ведущий шкив привода вентилятора; 2-генератор; 3-вентилятор; 4-передний дефлектор; 5-головка цилиндра; 6-форсунка; 7-впускной трубопровод; 8-выпускной трубопровод; 9-цилиндр; 10-средний дефлектор; 11-картер маховика; 12-топливные фильтры; 13-картер дизеля; 14-щуп- масломер; 15-масляный картер дизеля; 16-шатун; 17-коленчатый вал.

Тепловой расчет.

Дизельный двигатель четырех цилиндровый i=4, степень сжатия Ԑ=17, без наддува, мощность двигателя N_е=70кВт,четырехтактный. Прототип Д-37М.

Топливо.

В соответствии с ГОСТ 305-82 для рассчитываемого двигателя принимаю дизельное топливо (для работы в летних условиях –марки Л и для работы в зимних условиях-марки 3).

Цетановое число топлива - не менее 45.

Средний элементный состав дизельного топлива

С=0,870; Н=0,126; О=0,004.

Низшая теплота сгорания топлива:

Н_и=33,91С+125,60Н-10,89(О-S)-2,51(9Н+W)=

=33,91*0,87+125,60*0,126-10,89*0,004-2,51*9*0,126=42,44 МДж/кг=

=42440 кДж/кг.

Параметры рабочего тела.

Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива

(кмоль возд/кг топл.)

(кг возд/кг топл.)

Коэффициент избытка воздуха.Лучшие образцы современных дизелей без наддува со струйным смесеобразованием устойчиво работают на номинальном режиме без существенного перегрева при α=1,4- 1,5.В связи с этим можно принять: α=1,4- для дизелей без наддува.

Количество свежего заряда:

при α=1,4М₁=αL₀=1,4*0,5=0,7 кмоль св. зар/кг топл.;

Количество отдельных компонентов продуктов сгорания:

М_СО2= С/12=0,87/12=0,0725 кмоль СО₂/кг топл.;

М_Н2О= Н/2=0,126/2=0,063 кмоль Н₂О/кг топл.;

При α=1,4 М_О2=0,208(α-1)L₀=0,208(1,4-1)0,5=0,0416 кмоль О₂/кг топл.;

М_N2=0,792αL₀=0,792 *1,4*0,5=0,5544 кмоль N₂/кг топл.;

Общее количество продуктов сгорания:

М₂=М_СО2+М_Н2О+М_О2+М_N2;

При α=1,4 М₂=0,0725+0,063+0,0416+0,5544=0,7315 кмоль пр. сг/кг топл.

Параметры окружающей среды и остаточные газы.

Атмосферные условия

Р₀=0,1 Мпа; Т₀=293 К.

Давление окружающей среды для дизеля:

Без наддува: р_к=р₀=0,1 Мпа;

Температура окружающей среды для дизелей:

Без наддува: Т_к=Т₀=293 К;

Температура и давление остаточных газов.

Достаточно высокое значение

Є=16,5 дизеля без наддува снижает температуру и давление остаточных газов, а повышенная частота вращения коленчатого вала несколько увеличивает значение Т_r и р_r.При наддуве температурный режим двигателя повышается и увеличивает значение Т_r и р_r.Поэтому можно принять для дизелей:

Без наддува: Т_r=750 К, р_r=1,05 р₀=1,05*0,1=0,105 Мпа;

Процесс впуска.

Температура подогрева свежего заряда. Рассчитываемый двигатель не имеет специального устройства для подогрева свежего заряда. Однако естественный подогрев заряда в дизеле без наддува может достигать ~ 15-20 ⁰C, а при наддуве за счет уменьшения температурного перепада между деталями двигателя и температурой надувочного воздуха величина подогрева сокращается. Поэтому принимаем для дизелей: без наддува

∆Т=20⁰С;