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热力学计算

1.1热力学计算

已知条件如下：

压缩比ε=9.5，缸数i=4,在转速为n=5500转每分钟时额定功率Ne=50KW 。 汽油成分gc=0.85,gh=0.15,Mt=114低热值Hu=44100kJ/kg 。

大气状态：P 0=1atm=1.033Kgf/cm 2,T 0=288K ；曲柄半径与连杆长度比：

R/L=0.31。

(一)、原始参数的选择

1、过量空气空气系数a=0.9

2、进气系统阻力的流量系数7.0=ϕi

3、示功图丰满系数96.0=ϕ

(二)、排气过程：

1、排气终了压力P r

P r =1.0+0.30N

n n （Kgf/cm 2）=1.2（Kgf/cm 2） 其中 N n =1.5n (1-1) 2、排气终了温c 度T r

T r =850+350N

n n （K ）=850+350=1200（K ） (1-2) （三）进气过程：

1、4.2=e h N V f ⇒ 2.131000

55004.2=⨯=h V f （cm 2/L ） (1-3) 2、进气压力5

.322262*********⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛--⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯-=εδεϕf V n P P h a =0.930（Kgf/cm 2）(1-4) 3、△T=△T N （110-0.0125n ）/(110-0.0125n e ),取△T N =17o C

则△T=17o C

4、残余废气系数2

.1930.05.92.1120017288-⨯⨯+=-⨯∆+=

r a r r r P P P T T T εγ=0.040 (1-5)

5、进气温度 a T =0T +∆T=16+17=33C 0=306 K (1-6)

6、充气系数c

=-⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯-⨯⨯+=-⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯⨯∆+=15.95.993.05.92.11033.193.01728828811000εεεηa r a v P P P P T T T 0.82 (1-7)

(四)、压缩过程

1、平均多变压缩指数 n

n n N 03.038.11-==1.335 (1-8) 2、压缩终点压力335.15.9930.01⨯==n a c P P ε=18.78（Kgf/cm 2） (1-9)

3、压缩终点温度 335.015.93061⨯==-n a c T T ε=651K (1-10)

（五）、燃烧过程

1、⎪⎭

⎫ ⎝⎛+=⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=415.01285.021.013241221.010O H C g g g L =0.516（Kmol/Kg 燃料）(1-11) 2、114

1516.09.0101+⨯=+=T M aL M =0.474（Kmol/Kg 燃料） (1-12) 3、516.09.079.0415.01285.079.041202⨯⨯++=++=

aL g g M H C =0.512（Kmol/Kg ）(2-13)

4、474

.0512.0120==M M μ=1.08 (1-14) 5、04

.0104.008.110++=++=γγμμ=1.118 (1-15) 6、化学损失()()9.0158000158000-⨯=-⨯=∆a H μ=5800 KJ/Kg 燃料 (1-16) 7、()()K Kmol KJ T C C ./291.211868.465110415.0815.41868.410415.0815.433/=⨯⨯⨯+=⨯⨯+=--ν (2-17)

8、Z T C 4//1093.2776.20-⨯+=ν (1-18)

9、由()()

/1//1νμμνγεμC M H H T C z Z ++∆-= (1-19) 联立求解8、9式得：K T Z 2867=

10、压力升高比λ，651

2867118.1⨯==C Z T T μλ=4.924 (1-20) 11、最高燃烧压力78.18924.4⨯==C Z P P λ=92.47（Kgf/cm 2） (1-21)

（六）、膨胀过程：

1、平均多变指数n 2

n

n n N 03.02.12+==1.245 (2-22) 2、膨胀终点温度1245.115.928672--==

n Z

b T T ε=1648K (1-23) 3、膨胀终点压力

245.15.947.922==n Z b P P ε=5.60（Kgf/cm 2） (1-24)

（七）、性能指标

1、平均指示压力/i P 和i P

⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛---⎪⎭⎫ ⎝⎛---=--1112/1211111111n n C i n n P P εελε=16.001（Kgf/cm 2） (1-25) /i i i P P ϕ==11.20（Kgf/cm 2） (1-26)

2、机械损失压力P m

3、机械效率i

m m P P -=1η根据内燃机原理给定的现代四冲程汽油机的机械效率数值范围为0.7~0.85，在此选定为m η=0.81

4、指示热效率=∙∙=∙∙=82

.020.11033.128844100474.0314.8314.8001νμηηi i P P T H M 0.340 (1-27) 5、指示燃油消耗率340

.044100106.3106.36

6∙⨯=∙⨯=i i H g ημ10.240=（g/KW.h ） (1-28) 6、有效热效率340.081.0⨯==i m e ηηη=0.275 (2-29)

7、平均有效压力81.020.11⨯==m i e P P η=9.07（Kgf/cm 2） (1-30)

8、有效燃油消耗率275.044100106.3106.36

6∙⨯=∙⨯=e e H g ημ=296.85（g/KW.h ） (1-31)