Date de intrare:

ps 0.16 MPa⋅:= ps - presiunea de supraalimentare

Pe 450:= Pe - puterea efectivă a motorului

n 4000:= n - turația maximă a motoruli

ε 17:= ε - raportul de comprimare

λ 1.5:= λ - coeficientul de exces de aer

τ 4:= τ - numărul de timpi al motorului

pe 0.8:= i - numărul de cilindri al motorului

i 6:=

1. Evaluarea rapidității motorului Vs - cilindree unitară

Vs

30 τ⋅ Pe⋅

pe i⋅ n⋅2.812=:= S - cursa pistonului

D - diametrul pistonului (diametrul alezajului)

Pe

pe i⋅ Vs⋅ n⋅

30 τ⋅450=:= (se verifică)

Se alege ψ 1.3:=

D

34 Vs⋅

π ψ1.402=:= D 0.1402:=

Vsπ D2

4S⋅:= Vs

π D3⋅4

ψ⋅:= S ψ D⋅ 0.182=:=

1.1 Viteza medie a pistonului

Wp.mS n⋅30

24.301=:= > 9.5 [m/s] => motor rapid

2. Calculul proceselor de schimbare a gazelor pentru un motor supraalimentat - admisie forțată

2.1 Coeficientul de umplere ηv și presiunea la sfârșitul admisiei pa

Se aleg valorile uzuale pentru următorii parametri: ∆T - gradul de încălzire al încărcăturii proaspete ∆T 5 K⋅:= (apaține intervalului 5...10K)

Tg 900 K⋅:= (apaține intervalului 600...900K) Tg - temepratura gazelor

ηv 0.88:= (apaține intervalului 0.75...092) ηv - coeficientul de umplere

γ 0.01:= (apaține intervalului 0.01...0.3) Ta - temepratura de admisie

m 1.82:= (apaține intervalului 1.8...2.0) k - exponent adiabatic

Date: k 1.4:= T0 - temepratura inițială p0 0.1 MPa⋅:=

p0 - presiunea inițială T0 298 K⋅:=

pg - presiunea gazelor ps 0.16 MPa⋅=

pa - presiunea de admisie ps> 0.15 MPa => ∆T rac 0 K⋅:=

Ts T0

ps

p0

m 1−

m ∆T rac−

⋅ 368.284K=:=

Ts.prim Ts ∆T+ 373.284K=:=

(pg

ps aparține intervalului 1.01...1.07)

pg 1.01 ps⋅ 0.162 MPa⋅=:=

pa

pg ps ηv⋅ ε 1−( )⋅ k⋅Ts.prim

Ts⋅+

ε k 1−( ) ε 1−( )⋅+0.144 MPa⋅=:=

pa

ps0.897= (apaține intervalului 0.86...0.93)

2.2 Coeficientul de gaze de ardere reziduale (γ)

γpg

ps

1

ηv⋅

1

ε 1−( )⋅Ts

Tg⋅ 0.029=:= (apaține intervalului 0.01...0.03)

2.3 Temperatura la sfârșitul admisiei ( Ta)

Ta

pa

ps

1

ηv⋅

εε 1−

⋅1

γ 1+⋅ Ts⋅ 387.483K=:= (apaține intervalului 330...400K)

3. Calculul procesului de comprimare a gazelor pentru un motor supraalimentat - admisie forțată

3.1 Presiunea la sfârșitul comprimării

mc 1.38:= (aparține intervalului 1.35...1.38) Se alege

pc pa εmc⋅ 7.16 MPa⋅=:= (aparține intervalului 4..9 MPa)

3.2 Temperatura la sfârșitul comprimării

Tc Ta εmc 1−

⋅ 1.137 103× K⋅=:= (aparține intervalului 800..1200 K)

4. Calculul procesului de ardere pentru un motor supraalimentat - admisie forțată

Date inițiale:

Compoziția chimică a combustibilului: 1kg=c+h+σ

tipul combustibilului: motorină

c 0.857:= ξz 0.7:= (aparține intervalului 0.65..0.8)

h 0.133:= λ 1.5=

σ 0.01:= Hi - puterea calorifică inferioară

Hi 41855:=

4.1 Compoziția gazelor de ardere

La arderea unui kg de combustibil rezultă: - cantitatea teoretică de aer Lt

1

0.21

c

12

h

4+

σ12

+

⋅ 0.502=:=

- cantitarea realăde aer L λ Lt⋅ 0.754=:=

- cantitățile de gaze de ardere

NCO.2c

120.071=:= NH2O

h

20.067=:=

NO.2 0.21 λ 1−( )⋅ Lt⋅ 0.053=:= NN.2 0.79 L⋅ 0.595=:=

- cantitatea totală de gaze de ardere

Nfj

Nj∑:= Nj j CO2 H2O, O2, N2, := CO2

Nf NCO.2 NH2O+ NO.2+ NN.2+ 0.786=:=

- participațiile volumice ale gazelor de ardere în amestec

j

nj∑ 1:=nj j CO2 H2O, O2, N2, := CO2 nj

Nj

Nf:=

Nj

nCO.2

NCO.2

Nf0.0909=:= nH2O

NH2O

Nf0.0846=:=

nN.2

NN.2

Nf0.7574=:= nO.2

NO.2

Nf0.0671=:=

Verificare:

j

nj∑ nCO.2 nH2O+ nO.2+ nN.2+ 1=:=nj

- coeficientul chimic (teoretic) de variație molară

N0 L 0.754=:= µc

Nf

N01.043=:= >1 (dialtare molară)

γ r γ 0.029=:=

Ng γ N0⋅ 0.022=:=

- coeficientul total (real) de variație molară

µγ µc+

1 γ+1.042=:= µ

Nf Ng+

N0 Ng+1.042=:= (se confirmă)

=> 1 µ< µc< (se confirmă)

4.2 Parametrii de stare la sfârșitul arderii

Alegem λp 1.1:= (aparține intervalului 1.1..1.4)

pz λp pc⋅ 7.876 MPa⋅=:= (aparține intervalului 6..12 MPa)

λp - gradul de creștere a presiunii λp

pz

pc1.1=:= (se verifică)

pz - presiunea de la sfârșitul arderii

Tz - temperatura la sfârșitul arderii Tc 1.137 10

3× K=

Alegem Tc.1 1100 K⋅:= Condiții impuse Tc.1 Tc< Tc.2<

Tc.2 1200 K⋅:= UT.c.1 UT.c< UT.c.2<

U1100.aer 22047:= 1100 K⋅ 1137 K⋅< 1200 K⋅< (se confirmă)

U1200.aer 27131:=

U1137.aer U1200.aer U1200.aer U1100.aer−( )Tc.2 Tc−

Tc.2 Tc.1−⋅− 23.936 10

3×=:=

U1137.aer U1100.aer U1200.aer U1100.aer−( )Tc Tc.1−

Tc.2 Tc.1−⋅+ 23.936 10

3×=:=

(se verifică) UTc.aer U1137.aer 23.936 10

3×=:=

U1100.aer U1137.aer< U1200.aer< (se confirmă)

U1100.CO.2 39100:=

U1200.CO.2 43863:=

U1137.CO.2 U1200.CO.2 U1200.CO.2 U1100.CO.2−( )Tc.2 Tc−

Tc.2 Tc.1−⋅− 40.870 10

3×=:=

U1137.CO.2 U1100.CO.2 U1200.CO.2 U1100.CO.2−( )Tc Tc.1−

Tc.2 Tc.1−⋅+ 40.870 10

3×=:=

(se verifică) UTc.CO.2 U1137.CO.2 40.870 10

3×=:=

U1100.H2O 31036:=

U1200.H2O 34535:=

U1137.H2O U1200.H2O U1200.H2O U1100.H2O−( )Tc.2 Tc−

Tc.2 Tc.1−⋅− 32.336 10

3×=:=

U1137.H2O U1100.H2O U1200.H2O U1100.H2O−( )Tc Tc.1−

Tc.2 Tc.1−⋅+ 32.336 10

3×=:=

(se verifică) UTc.H2O U1137.H2O 32.336 10

3×=:=

U1100.N.2 24265:=

U1200.N.2 26788:=

U1137.N.2 U1200.N.2 U1200.N.2 U1100.N.2−( )Tc.2 Tc−

Tc.2 Tc.1−⋅− 25.203 10

3×=:=

U1137.N.2 U1100.N.2 U1200.N.2 U1100.N.2−( )Tc Tc.1−

Tc.2 Tc.1−⋅+ 25.203 10

3×=:=

(se verifică) UTc.N.2 U1137.N.2 25.203 10

3×=:=

U1100.O.2 25696:=

U1200.O.2 28412:=

U1137.O.2 U1200.O.2 U1200.O.2 U1100.O.2−( )Tc.2 Tc−

Tc.2 Tc.1−⋅− 26.705 10

3×=:=

U1137.O.2 U1100.O.2 U1200.O.2 U1100.O.2−( )Tc Tc.1−

Tc.2 Tc.1−⋅+ 26.705 10

3×=:=

(se verifică) UTc.O.2 U1137.O.2 26.705 10

3×=:=

UTc.garj

nj UTc.j⋅( )∑:= j CO2 H2O, O2, N2, := CO2

UTc.gar nCO.2 UTc.CO.2⋅ nH2O UTc.H2O⋅+ nO.2 UTc.O.2⋅+ nN.2 UTc.N.2⋅+ =:=

ξz 0.7= UTc.aer 23936:= R 8.315:=

Hi 41855:= γ 0.029= λp 1.1=

N0 0.754= µ 1.042= Tc 1137:=

Iz

ξz

Hi

N0⋅ UTc.aer+ γ UTc.gar⋅+

µ 1 γ+( )⋅

R λp⋅ Tc⋅

µ+ 69.307 10

3×=:=

µ - coeficient de variație chimică

Izj

nj ITz.j⋅( )∑:= nj Iz - entalpia molară a gazelor de ardere

Pentru Tz.1 1900K:= (aparține intervalului 1800..2800K)

I1900.CO.2 94866:= I1900.N.2 61206:=

I1900.H2O 77753:= I1900.O.2 64014:=

Iz.1 nCO.2 I1900.CO.2⋅ nH2O I1900.H2O⋅+ nO.2 I1900.O.2⋅+ nN.2 I1900.N.2⋅+:=

Iz.1 65.853 103×=

Pentru Tz.2 2000K:= (aparține intervalului 1800..2800K)

I2000.CO.2 100904:= I2000.N.2 64796:=

I2000.H2O 82846:= I2000.O.2 67776:=

Iz.2 nCO.2 I2000.CO.2⋅ nH2O I2000.H2O⋅+ nO.2 I2000.O.2⋅+ nN.2 I2000.N.2⋅+:=

Iz.2 69.804 103×=

Condiții impuse Iz.1 Iz< Iz.2<

Tz.1 Tz< Tz.2<

65853J

mol69307

J

mol< 69804

J

mol< (se confirmă)

Tz Tz.1 Tz.2 Tz.1−( )Iz Iz.1−

Iz.2 Iz.1−⋅+ 1.987 10

3× K=:=

Tz Tz.2 Tz.2 Tz.1−( )Iz.2 Iz−

Iz.2 Iz.1−⋅− 1.987 10

3× K=:= (se verifică)

1900K 1987K< 2000K< (se confirmă)