Proiect la MAI
-
Upload
vasluianu-vlad -
Category
Documents
-
view
226 -
download
0
Transcript of Proiect la MAI
8/15/2019 Proiect la MAI
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-la-mai 1/47
Calculul termic al motorului
8/15/2019 Proiect la MAI
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-la-mai 2/47
Motor MAN B&W S35 MC care are următoarele caracteristici :
Diametrul cilindrului D 0.350:=
Numărul de timpi τ 2:=
Cursa pistonului S 1400:=
Număr de cilindri i1 9:=
Puterea pe un singur cilindru Pei 740 103
× W⋅:=
Puterea efectiă Pe i1 Pei⋅:= Pe 6.66 106× W=
!aportul cursă diametru ψ d S
D:= ψ d 4 10
3
×=
Puterea calorică inferioară Qi 40180J
kg
:=
"ura#ia nominală n 173rp:=
Presiunea de supralimentare ps 3.0 105Pa⋅:=
Compo$itia procentuala a com%usti%ilului
car%on c 87%:=
idrogen h 12.4%:=
o'igen 0.6%:=
sulf s1 0%:=
Cantitatea de apă din com%usti%il ! 0%:=
!aport de comprimare ε 14:=
(olumul cursei pistonului "s π D2 S⋅4
:= "s 1.347 105× #=
1. Calculul procesului de admisie
Cantitatea de o'igen necasară arderii complete a unui )g de com%usti%il are aloarea :
$c
12
h
4+
s1 −
32+ := $ 0.103= &m'i $
2
8/15/2019 Proiect la MAI
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-la-mai 3/47
Cantitatea corespun$ătoare de aer este:
# $
0.21:= # 0.492= )moli aer
Cantitatea reală de aer
(aloarea coeficientului de e'ces de aer α 2.0:=
# # α⋅:= # 0.984= )moli aer
*n urma arderii com%usti%ilului re$ultă următoarele:
%io'id de car%on νc2c
12:= νc2 0.073= )moli C+,
apori de apă νh29 h⋅ !+
18
:= νh2 0.062= )moli -,+
o'igen ν2 0.21α 1−( ) #⋅
α⋅:= ν2 0.103= )moli +,
a$ot νn2 0.79 #⋅:= νn2 0.777= )moli N,
Cantitatea totală de ga$e re$ultată .n urma arderii unui )g de com%usti%il este :
νga νc2 νh2+ ν2+ νn2+:= νga 1.015= )moli ga$e
/a$ele arse re$idual or aea următoarea compo$i#ie
coeficientul ga$elor arse re$idual γ r 0.03:=
%io'id de car%on νrc2 γ r νc2⋅:= νrc2 2.175 10 3−×= )moli C+,
apori de apă νrh2 νh2 γ r ⋅:= νrh2 1.86 10 3−
×= )moli -,+
o'igen νr2 ν2 γ r ⋅:= νr2 3.099 10 3−×= )moli +,
a$ot νrn2 νn2 γ r ⋅:= νrn2 0.023= )moli N,
Cantitatea totală de ga$e arse re$idual
νrga γ r νga⋅:= νrga 0.03= )moli ga$e arse re$idual
*n compo$i#ia fluidului motor intră aerul 0i ga$ele arse re$idual1 Masa fluidului motor are aloarea:
8/15/2019 Proiect la MAI
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-la-mai 4/47
*aer 28.85kg:=
masa dio'id de car%on *1 44.0095kg:=
masa apori de apă *2 18.015kg:=
masa o'igen *3 31.998kg:=
masa a$ot *4 28.0134kg:=
*amesec # *aer ⋅ *1 νrc2⋅+ *2 νrh2⋅+ *3 νr2⋅+ *4 νrn2⋅+:=
*amesec 29.268 kg=
Constanta caracteristica fluidului motor se calculea$ă astfel
r 8314.34J
& := pe mol
+am r # νrga+
*amesec
⋅:= +am 288.162 m
2
& s2⋅
=
"emperatura aerlui la ie0irea din suflanta agregatului de supraalimentare
temperatura mediului am%iant ,0 293.15& :=
e'ponentul politropic al tur%osuflantelor ns 1.6:=
presiunea atmosferică p0 1.01325 105Pa⋅:=
,s ,0 ps
p0
ns 1−
ns
⋅:= ,s 440.42& =
2a intrare .n cilindru aerul a aea temperatura
la intrarea aerului .n contact cu pisele f ier%in#i .0i măre0te temperatura cu: ∆, 6.5& :=
*n ca$ul folosirii unui singur răcitor de aer temperatura are o cădere ∆,rac 60& :=
,aer ,s ∆,+ ∆,rac−:=
,aer 386.92 & =
ntalpia specifică pentru "aer
-aer1 10174.9J
m'
:= entalpia la ,1 400& :=
,2 450& :=-aer2 11627
J
m':= entalpia la
-aer -aer1,aer ,1−( ) -aer2 -aer1−( )
,2 ,1−+:=
-aer 9.795 103×
kg m2
⋅
s2
m'⋅= sa
k/
km'
8/15/2019 Proiect la MAI
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-la-mai 5/47
ntalpia ga$elor arse re$iduale
temperatura ga$elor arse re$iduale: ,r 750& :=
-c21 29633.3 Jm'
:=
-c22 32178J
m':=
%io'id de car%on -c2 -c21,r 750& −( ) -c22 -c21−( )⋅
800& 750& −+:=
-c2 2.963 104
× kg m
2⋅
s2
m'⋅= sa
k/
km'
-h21 26058.9J
m':=
-h22 27984 Jm'
:=
Apă -h20 -h21 ,r 750& −( ) -h22 -h21−( )⋅
800& 750& −+:=
-h20 2.606 104×
kg m2
⋅
s2
m'⋅= sa
k/
km'
-21 22794J
m':=
-22 24472J
m':=
o'igen -2 -21 ,r 750& −( ) -22 -21−( )⋅
800& 750& −+:=
-2 2.279 104
× kg m
2⋅
s2
m'⋅= sa
k/
km'
-n21 22141J
m':=
-n22 23702 J
m':=
a$ot -n2 -n21 ,r 750& −( ) -n22 -n21−( )⋅
800& 750& −+:=
-n2 2.214 104
× kg m
2⋅
s2
m'⋅= sa
k/
km'
8/15/2019 Proiect la MAI
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-la-mai 6/47
ntaplia fluidului motor .n procesul de admisie
-am -aer #⋅ -c2 νrc2⋅+ -h20 νrh2⋅+ -2 νr2⋅+ -n2 νrn2⋅+:=
-am 1.034 104×
kg m2⋅
s2 m'⋅
= m' sa kJ -am -amm'
J
⋅:=
Adopt4nd temperaturile ar%itrare ,1
400:= & ,2
450:= &
Aceste entalpii se calculea$ă analog lui -a
-am1 10174 #⋅ 11401 νrc2⋅ 11723 νrh2⋅+ 10174 νr2⋅+ 10170 νrn2⋅+( )+:=
-am1 1.033 104
×= kJ
-am2 11627 #⋅ 13410 νrc2⋅ 13431 νrh2⋅+ 11677 νr2⋅+ 11627 νrn2⋅+( )+:=
-am2 1.18 104
×= kJ
Cu aceste alori se a afi0a graficul 6f7t8
340 345, 420..:=
- ( ) -am1
,1
−( ) -am2 -am1−( )⋅
,2
,1
−+:=
S9a considerat o ariatie liniara deoarece sa folosit ecuatia unei drepte
340 350 360 370 380 390 400 410 4208.5 10
3×
8.708 103×
8.917 103×
9.125 103×
9.333 103×
9.542 103
×
9.75 103×
9.958 103×
1.017 104×
1.038 104×
1.058 104×
1.079 104×
1.1 104× raic' ena'piei ncie de emperara
- ( )
8/15/2019 Proiect la MAI
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-la-mai 7/47
Din construc#ia grafică se afla aloarea temperaturii pentru -a adică
,agr 368& := temperatura la sf4r0itul admisiei citită din grafic
(aloarea e'actă se o%#ine din ecua#ia dreptei de mai sus
,a
-am -am%1−( ) ,2
,1
−( )⋅
-am%2 -am%1−( ),
1+:=
,a 400.396= & aloarea e'actă la sf4r0itul adimisiei ,a ,a & :=
,a1,aer γ r ,r ⋅+
γ r 1+
:=
,a1 397.495 & = temperatura de admisie aloarea analitica
eroarea relatia nu tre%uie sa depaseasca , procente
erre',a ,a1− 100⋅
,a1:=
erre' 0.73= %
Presiunea fluidului motor pe parcursul admisiei
ξa 0.96:= raportul dintre presiunile de intrare .n cilindri 0i cea din agregatele de
supraalimentare pa ξa ps⋅:=
pa 2.88 105× Pa= presiunea pe timpul admisiei
2a sf4r0itul admisiei olumul ocupat de fluidul motor a aea aloarea de
"a *amesec +am⋅ ,a1⋅
pa:=
"a 1.164 104× #=
Calculul coeficientului de umplere
λε pa⋅ ,s⋅
ε 1−( ) 1 γ r +( )⋅ ps⋅ ,a1⋅:=
λ 1.112=
2. Calculul procesului de comprimare
8/15/2019 Proiect la MAI
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-la-mai 8/47
Caculul căldurii specifice molare
aaer 19.67J
m' & ⋅:= aer 2.51 10
3−⋅
J
m' & 2⋅
:=
a1 27.62J
m' & ⋅:= 1 11.72 10
3−⋅
J
m' & 2⋅
:=
2 5.44 10 3−
⋅ J
m' & 2
⋅:=
a2 23.01 J
m' & ⋅:=
a3 19.25J
m' & ⋅:= 3 4.6 10
3−⋅
J
m' & 2
⋅:=
a4 19.67J
m' & ⋅:= 4 2.51 10 3−
⋅ J
m' & 2
⋅:=
(alorile de mai sus ale cădurilor specifice ale ga$elor s9au luat din ta%ele
aam aaer γ r νrc2 a1⋅ νrh2 a2⋅+ νr2 a3⋅+ νrn2 a4⋅+( )⋅
νrga+:=
aam 20.282 kg m
2⋅
& s2
m'⋅⋅=
am aer γ r νrc2 1⋅ νrh2 2⋅+ νr2 3⋅+ νrn2 4⋅+( )⋅
νrga+:=
am 2.617 10 3−
× kg m
2⋅
& 2
s2
m'⋅⋅=
cua#ia de determinare a e'ponentului politropic
+ 8.314 J
& m'⋅:= γ r 0.03=
3:=
( ) aam am ,a1⋅ ε 1−1+ )⋅+:=
( )+ γ r 1+( )⋅
1−:=
nc r ( ) ( )− ,( ):=
8/15/2019 Proiect la MAI
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-la-mai 9/47
e'ponentul plitropic nc 1.357=
5− 5..:=
5− 4.167− 3.333− 2.5− 1.667− 0.833− 0 0.833 1.667 2.5 3.333 4.167 55− 10
3×
1.25− 103×
2.5 103×
6.25 103×
1 104×
1.375 104×
1.75 104×
2.125 104×
2.5 104×
2.875 104×
3.25 104×
3.625 104×
4 104×
( )
( )
Presiunea la sf4r0itul comprimării
pc pa ε nc⋅:=
pc 1.034 107
× Pa=
(olumul la sf4r0itul comprimării
"c "a
ε:=
"c 831.458 #=
"emperatura la sf4r0itul comprimării
,c ,a1 εnc 1−
⋅:= ,c 1.02 10
3
× & =
3 Procesul de ardere
3.1Calculul procesului de ardere izocoră
*n momentul declan0ării inec#iei fluidul motor ocupă olumul de:
8/15/2019 Proiect la MAI
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-la-mai 10/47
raportul dintre ra$a manielei 0i lungimea %ielei λd 0.25:=
β π
10:= Aansul la inec#ie
"i "c
"a 1 1
ε−
⋅ 1 cs β( )− λd sin β( )2⋅2
+
⋅
2+:=
olumul .n momentul declan0ării inec#iei "i 1.16 103× #=
Presiunea de inec#ie
pin/ pa "a
"i
nc
⋅:= pin/ 6.579 106× Pa=
"emperatura la inec#ie
,in/ ,a1 "a
"i
nc 1−
⋅:= ,in/ 905.231& = in/ ,in/
1& :=
*nt4r$ierea la autoaprindere a com%usti%ilului
Pin/ pin/
104
9.8⋅ Pa
:= kg
mm2Pin/ 67.131=
n s⋅:=
τ ad 10
3− 8.64
Pin/ 0.415+
0.0222
20.166
in/−
60⋅ ⋅
1.8 in/⋅
103 1.45−( )+
1000 60⋅−
60⋅+
26631
in/+ 26.66−( )+
⋅:= s
int4r$ierea la autoaprindere τ ad 1.313 10 3−
×=
iar ungiul de rota#ie corespun$ător este de θ 6 τ ad⋅ ⋅ 60⋅:=
θ 8.564= grade !AC
;ngiul corespun$ător arderii totale
ungi de corectie ζ 0 2−:= grade !AC
θ θ β 360
2π⋅ ζ 0−+:=
θ 28.564= grade !AC
*n ipote$a arderii cantită#ii g 1kg:= de com%usti%il pe cilclu cantitatea care arde in procesul
i$ocor este de:
8/15/2019 Proiect la MAI
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-la-mai 11/47
g gθ
θ⋅:= g 0.3kg=
g
1kg:=
*n urma arderii cantită#ii de com%usti%il re$ultă următoarele produse:
%io'id de car%on ν c2c ⋅
12
:= ν c2 0.022= )moli C+,
apori de apă ν h29 h⋅ !+( ) ⋅
18:= ν h2 0.019= )moli -,+
o'igen ν 2 0.21α −( ) #⋅
α⋅:= ν 2 0.176= )moli +,
a ν n2 0.79⋅:= ν n2 0.777= )moli N,
Cantitatea totală
ν ga ν c2 ν h2+ ν 2+ ν n2+:=
ν ga 0.993= )moli ga$e de ardere
Drept urmare pe parcursul procesului i$ocor de ardere are următoarea compo$i#ie
%io'id de car%on ν c2 νrc2( ) ν c2+:= ν c2 0.024= )moli C+,
apori de apa ν h2 νrh2( ) ν h2+:= ν h2 0.02= )moli -,+
o'igen ν 2 νr2( ) ν 2+:= ν 2 0.179= )moli +,
a ν n2 νrn2 ν n2+:= ν n2 0.801= )moli N,
Cantitatea totală de ga$e care formea$ă fluidul motor este
ν ν ga νrga+:=
ν 1.024= )moli ga$e de ardere
Masa fluidului motor este
*'id *1 ν c2⋅ *2 ν h2⋅+ *3 ν 2⋅+ *4 ν n2⋅+:=
*'id 29.569 kg=
Constanata caracteristica fluidului motor
+'idr ν ⋅
*'id:=
8/15/2019 Proiect la MAI
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-la-mai 12/47
+'id 287.862 m
2
& s2⋅
=
Se calculea$ă energiile interne specifice cu autorul unor ta%ele de alori pentru ,c 1.02 103
× & =
%io'id de car%on
ac1 32161.4 J
m':=
ac2 34446J
m':=
µ c2c ac1,c 950& −( ) ac2 ac1−( )⋅
1000& 950& −+:= µ c2c 3.534 10
4× kg m
2⋅
s2
m'⋅=
apori de apă
c1 26038J
m':=
c2 27699 J
m':=
µ h2c c1,c 950& −( ) c2 c1−( )⋅
1000& 950& −+:= µ h2c 2.835 10
4×
kg m2⋅
s2
m'⋅=
o'igen
dc1 21697 J
m':=
dc2 23016J
m':=
µ h2c dc1,c 950& −( ) dc2 dc1−( )⋅
1000& 950& −+:= µ h2c 2.353 10
4×
kg m2⋅
s2
m'⋅=
a$ot
d1 20580J
m':=
d2 21793 J
m':=
µ h2c d1,c 950& −( ) d2 d1−( )⋅
1000& 950& −+:= µ h2c 2.227 10
4×
kg m2
⋅
s2
m'⋅=
nergia internă in starea <c<
:amesec ν c2 µ c2c⋅ ν h2 µ h2c⋅+ ν 2 µ h2c⋅+ ν n2 µ h2c⋅+:=
8/15/2019 Proiect la MAI
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-la-mai 13/47
:amesec 2.311 104×
kg m2
⋅
s2
m'⋅=
Ca urmare a arderii i'ocore a com%usti%ilului energia fluidului motor aunge la aloarea
ξ 0.82:= g g 10
3−
⋅
1
m'⋅:=
:am :amesec g ξ ⋅ Qi⋅+:=
:am 2.312 104×
kg m2
⋅
s2
m'⋅= sau )=>)mol :am1 :am
m 2−
m'⋅
kg s 2−
⋅⋅:=
Pentru determinarea temperaturii "? se adoptă temperaturile ar%itrare @,5 si @, utili$4nd energiileinterne specifice se or afla energiile specifice la temperaturile considerate
:am1 ν c2 43868⋅ ν h2 34538⋅+ ν 2 28415⋅+ ν n2 26791⋅+:=
:am1 2.828 104×= )=
:am2 ν c2 46279⋅ ν h2 36334⋅+ ν 2 29784⋅+ ν n2 28068⋅+:=
:am2 2.965 104×= )=
Considerăm energia internă aria$ă liniar cu temperatura
,; 1200& :am1 :am1−( ) 1250& 1200& −( )⋅
:am2 :am1−( )+:=
,; 1.01 103
× & =
Deoarece procesul decurge i$ocor
"; "c:= "; 831.458 #=
Presiunea la sfarsitul arderii i$ocore
p;+'id *'id⋅ ,;⋅
";:=
p; 1.034 107
× Pa=
( ) 1200& :am1−( ) 1250& 1200& −( )⋅
:am2 :am1−( )+:=
27600 29400..:=
8/15/2019 Proiect la MAI
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-la-mai 14/47
1.17 103× 1.18 10
3× 1.19 103× 1.2 10
3× 1.21 103× 1.22 10
3× 1.23 103× 1.24 10
3× 1.25 103×
2.76 104×
2.775 104×
2.79 104×
2.805 104×
2.82 104×
2.835 104×
2.85 104×
2.865 104×
2.88 104×
2.895 104×
2.91 104×
2.925 104×
2.94 104×
<nergia in%erna nc%ie de %empera%ra
( )
!aportul de cre0tere a presiunii
λ p p;
pc:= λ p 1=
3.2Arderea izobară
*n cadrul acestui proces este arsă următoarea cantitate de com%usti%il
gp 1kg g−:= gp 0.7kg=Ca urmare din arderea unui )g de com%usti%il re$ultă
ν am νrga νga+:= ν am 1.046=
*amesec 29.268kg=
8/15/2019 Proiect la MAI
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-la-mai 15/47
+am r # νrga+
*amesec⋅:=
8/15/2019 Proiect la MAI
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-la-mai 16/47
+am 288.162 m
2
& s2
⋅=
8/15/2019 Proiect la MAI
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-la-mai 17/47
aceste mărimi sau caculat 0i la calcul procesului de admisie
Corespun$ător lui ,; 1.01 103× & = 0i pe %a$a alorilor indicate .n ta%ele re$ultă entalpiile
specifice ale următoarelor componente:
-c21 53846J
m':=
-c22 56675J
m':=
%io'id de car%on -c2 -c21 ,; 1200& −( ) -c22 -c21−( )⋅
1250& 1200& −+:=
-c2 4.312 104×
kg m2
⋅
s2
m'⋅= sa
k/
km'
-h21 44517 J
m':=
-h22 46726J
m':=
=pa -h20 -h21,; 1200& −( ) -h22 -h21−( )⋅
1250& 1200& −+:=
-h20 3.614 104
× kg m
2⋅
s2
m'⋅= sa
k/
km'
-21 38393J
m':=
-22 40176J
m':=
o'igen -2 -21,; 1200& −( ) -22 -21−( )⋅
1250& 1200& −+:=
-2 3.163 104×
kg m2
⋅
s2
m'⋅= sa
k/
km'
-n21 36679J
m':=
-n22 38430J
m':=
a$ot -n2 -n21,; 1200& −( ) -n22 -n21−( )⋅
1250& 1200& −+:=
-n2 3.004 104
× kg m
2⋅
s2
m'⋅=
8/15/2019 Proiect la MAI
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-la-mai 18/47
sak/
km'
ntalpia fluidului motor .n starea ?
-am -c2 νrc2 νc2+( )⋅ -h20 νrh2 νh2+( )⋅+ -2 νr2 ν2+( )⋅+ -n2 νrn2 νn2+( )⋅+:=
-am 3.294 104×
kg m2
⋅
s2
m'⋅= m' sa kJ -am1 -am
m'
J⋅:=
Se adoptă temperaturile de @ si @5
-am1 88866 νrc2 νc2+( )⋅ 72739 νrh2 νh2+( )⋅+ 60283 νr2 ν2+( )⋅+ 37642 νrn2 νn2+( )⋅+:=
-am1 4.783 104
×=
-am2 91867.5 νrc2 νc2+( )⋅ 75238 νrh2 νh2+( )⋅+ 62150 νr2 ν2+( )⋅+ 59425 νrn2 νn2+( )⋅+:=
-am2 6.586 104
×=
Cu aceste alori se a afi0a graficul 6f7t8
1790 1860..:=
-1 ( ) -am1 1800−( ) -am2 -am1−( )⋅
1850 1800−+:=
1.79 103× 1.799 10
3× 1.808 103× 1.816 10
3× 1.825 103× 1.834 10
3× 1.843 103× 1.851 10
3× 1.86 103×
5 103×
7.5 103×
1 104×
1.25 104×
1.5 104×
1.75 104×
2 104×
2.25 104×
2.5 104×
2.75 104×
3 104×
3.25 104×
3.5 104×
<na'pia ncie de emperara
-1 ( )
8/15/2019 Proiect la MAI
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-la-mai 19/47
,-am1 -am1−( ) 1850& 1800& −( )⋅
-am2 -am1−( )1800& +:=
, 1.759 103
× & =
Presiunea procesului de ardere i$o%ară
p p;:= p 1.034 107
× Pa=
(olumul ocupat .n starea $ a f i:
"*amesec +am⋅ ,⋅
p:= " 1.434 10
3× #=
!aportul de destindre preala%ilă :
ρ "
";:= ρ 1.725=
4 Calculul procesului de destindere
Calculul căldurii specifice molare
aa1 43.5 J
m' & ⋅:= 1 3.35 10
3−⋅ J
m' & 2
⋅:=
2 5.02 10 3−
⋅ J
m' & 2
⋅:=
aa2 27.85J
m' & ⋅:=
aa3 25.02J
m' & ⋅:= 3 1.67 10
3−⋅
J
m' & 2
⋅:=
aa4 23.34J
m' & ⋅:= 4 1.67 10
3−⋅
J
m' & 2⋅:=
(alorile de mai sus ale căldurilor specifice ale ga$elor s9au luat din ta%ele
aaam νrc2 νc2+( ) aa1⋅ νrh2 νh2+( ) aa2⋅+ νr2 ν2+( ) aa3⋅+ νrn2 νn2+( ) aa4⋅+
ν :=
aaam 25.764kg m
2⋅
& s2
m'⋅⋅=
8/15/2019 Proiect la MAI
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-la-mai 20/47
am νrc2 νc2+( ) 1⋅ νrh2 νh2+( ) 2⋅+ νr2 ν2+( ) 3⋅+ νrn2 νn2+( ) 4⋅+
ν :=
am 2.037 10 3−
× kg m
2⋅
& 2
s2
m'⋅⋅=
Caclculul e'ponentului politropic al procesului de destindere
1 ;( ) aaam am ,⋅ ρ
ε
; 1−1+
⋅+:=
1 ;( )+
; 1−:=
i 1 100..:= 1
100:= ;
i 1 9 i⋅+:=
1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 20
75
150
225
300
375
450
525
600
675
750
825
900
1 ; i( )
1 ; i( )
; i
/ 20 30..:=
1 ; /( )
kg m
2
⋅& s
2m'⋅⋅
= 1 ; /( )
kg m
2
⋅& s
2m'⋅⋅
=
8/15/2019 Proiect la MAI
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-la-mai 21/47
Algorimul iterati de afl0are a e'ponentului politropic
i 1 ;i( ) 1 ; i( )− 0.55 J
m' & ⋅< i ;i←( ), i 0←,
i 1 100..∈r
:=
:D<1 sh1
1←
i i
0 shi
shi 1−←, sh
i
i sh
i 1−⋅←,( )( )i 2 100..∈r
sh
:=
:8D<71100 1=
nd :D<1100
:=
e'ponentul politropic este nd 1=
Pentru a afla 0i a 3 $ecimală om considera
i 265 275..:= 1
1000:= ;
i 1 9 i⋅+:=
1 ;i( )
kg m
2
⋅& s
2m'⋅⋅
= 1 ;i( )
kg m
2
⋅& s
2m'⋅⋅
=
8/15/2019 Proiect la MAI
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-la-mai 22/47
i 1 ;i( ) 1 ;
i( )− 0.06 J
m' & ⋅<
i ;
i←( ),
i 0←,
i 265 275..∈r
:=
=
Se o%seră că noul e'ponent politropic corectat este nd1 1.265:=
'ponentul politropic se poate afla 0i din grafic dar eroarea a fi mai mare
Mărimile de stare la sf4r0itul destinderii or fi
(olumul
" "a:= " 1.164 104
× #=
Presiunea
p p "
"
nd1
⋅:= p 7.316 105× Pa=
"emperatura
, , "
"
nd1 1−
⋅:= , 1.01 103× & =
8/15/2019 Proiect la MAI
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-la-mai 23/47
!aportul de destindere
δd"
":= δd 8.117=
!aportul de presiune
σd p
pa:= σd 2.54=
,r , pa
p
nd1 1−( )
nd1
⋅ 830.583& =:= ,r 830.583 & =
erre',r ,r ,r − 100
,r := erre',r 9.702= %
5 Determinarea parametrilor indicaţi, efectii !i constructii"Parametri indica#i
Determinarea lucrului mecanic de$oltat .ntr9un cilindru pe parcursul unui ciclu de func#ionare .n care estearsă un )g de com%usti%il
#i p " ";−( )⋅ p "⋅ p "⋅−
nd1 1−+
pa "a⋅ pc "c⋅−
nc 1−+:=
#i 1.537 107× J=
Presiunea medie indicată
coeficientul de rotunire a diagramei indicate φr 0.98:=
piφr #i⋅
"a "c−:= pi 1.394 10
6× Pa=
randamentul indicat
pentru @ )g aem Qi1 Qi kg⋅:=
η ir #⋅ ,s⋅ pi⋅
ps Qi1⋅ λ⋅:= η i 374.535=
Consumul specific
ci3600
η i Qi⋅ 10 3−
⋅:=
ci 0.239 s
2
m2
= sakg
kW h⋅
8/15/2019 Proiect la MAI
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-la-mai 24/47
Parametri efectii
Presiunea medie efectiă
randamentul mecanic η m 0.9:=
pe η m pi⋅:= pe 1.254 106× Pa=
r randamentul efecti
η e η m η i⋅:= η e 337.082=
consumul efecti
ce ci
η m:= ce 0.266
s2
m2
= sakg
kW h⋅
Dacă considerăm puterea calorifică inferioară a motorinei Qi 42692 103
⋅ J
kg:=
ci
3600
η i Qi⋅ 10 3−⋅:= ci 2.251 10
4−
×
s2
m2= sa
kg
kW h⋅
ce ci
η m:= ce 2.502 10
4−×
s2
m2
= sakg
kW h⋅
Pentru ca .n cilindru să se efectue$e o putere efectiă Pe impusă de proiectare tre%uie ca in fiecare cilindrusă se reali$e$e un lucru mecanic
#ic3 10⋅ Pei⋅ τ⋅
η m n⋅ 60⋅:= #ic 4.539 10
4× J=
Coeficientul de similitudine dintre ciclu real de func#ionare 0i cel ideal este
k #ic
φr #i⋅:= k 3.013 10
3−×=
(olumele reale ocupate .n punctele caracteristice
"1a k "a⋅:= "1a 35.074 #=
"1 "1a:= "1 35.074#=
"1c k "c⋅:= "1c 2.505 #= "1; "1c:=
"1 k "⋅:= "1 4.321#=
"rasarea diagramei indicate
Pentru comprimare se a folosi rela#ia pentru a se determina olumele intermediare
i 0 40..:= "10
"1c:= "1i
"10
i"1a "1c−
40⋅+:=
8/15/2019 Proiect la MAI
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-la-mai 25/47
pcmpi
pa "1a
"1i
nc
⋅:=
Pentru destindere se a folosi rela#ia
pdi
p "1
"1i
nd1
⋅:=
03.3333 10 3−×6.6667 10
3−× 0.01 0.0133 0.0167 0.02 0.0233 0.0267 0.03 0.0333 0.0367 0.04
1.1 106×
2.2 106×
3.3 106×
4.4 106×
5.5 106
×
6.6 106×
7.7 106×
8.8 106×
9.9 106×
1.1 107×
1.21 107×
1.32 107×
1.43 107×
1.54 107×
1.65 107×
1.76 107×
1.87 107×
1.98 107×
2.09 107×
2.2 107×
Diagrama indicaa> prcese'e p'irpe
pcmp
pd
"1
"1i
= pcmpi
= pdi
=
8/15/2019 Proiect la MAI
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-la-mai 26/47
Se calculea$ă lucru mecanic cu autorul ariilor
Considerăm o arie unitate = pcmp1
pcmp0
−( ) "11
"10
−( )⋅:= = 2.673 103× J=
Se a erifica apro'imati de c4te ori se poate .ncadra A .n conturul ciclului 0i asfel se ao%#ine1graficul se a face pe 4rtie milimetrica pentru a aea o c4t mai %una apro'ima#ie
#inddiag 25.5 =⋅:= #inddiag 6.816 104× J=
(aloarea analitică a lucrului mecanic
#i1 p "1 "1;−( )⋅ p "1⋅ p "1⋅−
nd1 1−+
pa "1a⋅ pc "1c⋅−
nc 1−+:=
#i1 4.631 104× J=
er'crmec #i1 #inddiag− 100⋅
#i1:= er'crmec 47.179= %
Determinarea principalelor dimensiuni constructie ale motorului
diametrul cilindrului
D1
34 "1a "1c−( )
π ψ d⋅:= D1 0.022m=
cursa pistonului
S1 ψ d D1⋅:= S1 87.218 m=
cursa utila a pistonului
raportul cursei utile ψ 0.85:=
S ψ S⋅:= S 1.19 103× m=
ra$a manielei
+1S1
2:=
8/15/2019 Proiect la MAI
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-la-mai 27/47
+1 43.609 m=
lungimea %ielei
?1+1
λd:= ?1 174.437m=
cilindreea unitară
"s1π D1
2⋅
4S1⋅:= "s1 32.568 #=
cilindreea totală
" i1 "s1⋅:= " 293.115 #=
eroarea
∆DD D1− 100⋅
D:= ∆D 93.77= %
Pe1 pe π⋅ D1
2⋅ S1⋅ i1⋅ n⋅
2 τ⋅:= Pe1 6.66 10
6× W=
;tili$4nd lucrul mecanic indicat puterea efectiă are aloarea
Pei1η m φr ⋅ #ic⋅ n⋅ 2⋅ i1⋅
τ:= Pei1 6.527 10
6× W=
Densitatea aerului de admisie
ρ aer ps
+am ,aer ⋅:= ρ aer 2.691
kg
m3
=
Puterea indicată a motorului
Pi Pe1
η m:= Pi 7.4 10
6× W=
ndici de perfomantă
puterea pe cilindru
Pci'iPe1
i1
:= Pci'i 7.4 105
× W=
puterea specifică de arie a pistonului
Psa 4 Pci'i⋅
π D12⋅ S1⋅
:=Psa 2.272 10
7× kg
s3
m⋅=
indicele de %alea
8/15/2019 Proiect la MAI
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-la-mai 30/47
se imul#este cu E pentru a o%#ine m>min
ite$a ungiulară a ar%orelui cotit
ω π n 60⋅
30:= ω 113.829
1
s=
(ite$a medie a pistonului
mpS1 n⋅ 60⋅
30:= mp 3.16 10
3× m
s= in formula apare si E la numarator deoarece turatia
este in rot>s
grdul de solicitare a motorului
s'2 mp⋅ pe⋅
τ:= s' 3.963 10
9× kg
s3
=
# $ilantul %ner&etic
De%itul de energie termică introdusă prin arderea com%usti%ilului
Qi Qi 10 3−
⋅:= Pe1 Pe1 10 3−
⋅:=
Qinr ce Pe1⋅ Qi⋅:= Qinr 7.113 104× W= unitatea de măsura este )=> deoarece este o rela#ie
empirică
Din acest de%it de caldură se transormă .n lucru mecanic doar o frac#iune adică
Q'i η e Qinr ⋅:= Q'i 2.398 107× W= unitatea de măsură este )=> deoarece este o rela#ie
empirică
Determinarea de%itului de căldură eacuat cu ga$ele arse
se ia e'ponetul politropic al destinderi ga$elpr pe eacuare ne nd1:=
,e , pa
p
ne 1−
ne
⋅:=,e 830.583& =
Flu'ul termic de energie pierdută cu ga$ele de eacuare este
Qge ce Pe1⋅ ν νrga+( ) aaam am ,e⋅+( )⋅ ,e⋅ # aam am ,aer ⋅+( )⋅ ,aer ⋅−@ A⋅:=
Qge 2.821 107
× kg
2m
2⋅
s3
m'⋅= unitatea de măsură este )=> deoarece este o rela#ie
empirică
Qge Qgem' W⋅
s 3−
m2
⋅ kg2
⋅⋅:=
8/15/2019 Proiect la MAI
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-la-mai 31/47
Considerăm un motor care are sisteme răcire separate pentru cilindriG pistoaneG inectoare 0i om aea 3flu'uri de răcire
Qrac este suma celor 3 flu'uri de răcire a inectoarelo a pistoanelor 0i a cilindrilor 0i unui flu' caretre%uie sa consume cu răcirea uleiului
(om lua Qrac 12% Qinr ⋅:= Qrac 8.535 103× W=
el se poate cacula 0tiind căldurile specifice ale su%tan#elor care fac răcireaG diferen#ele detemperatură intrare>răcire răcitor
Qre Qinr Qge Qrac+ Q'i+( )−:=
Qre 5.212− 107× W= procentual
Qre 100⋅
Qinr := 7.328− 10
4×= %
'. Calculul dinamic
+rdinea de aprindere 7steaua manielelor8
@9H95939E9,9I9@
Decalaul dintre două manetoane
α1360
i1:= α1 40= grade !AC
(ariatia ungiului un su%multiplu a luiα1
∆α 1
α1
10:= ∆α 1 4= grade !AC
Numarul alorilor considerate pe parcursul a 3E
1360
∆α 1
:= 1 90=
i 0 1..:=
α1i
i ∆α 1⋅:= grade !AC
αi π180i ∆α 1⋅( )⋅:= rad
de$a'area a%solută e 0.002:=
ra$a manielei +1 43.609 m=
8/15/2019 Proiect la MAI
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-la-mai 32/47
coeficientul de compactitate al mecanismului
8/15/2019 Proiect la MAI
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-la-mai 34/47
de$a'area specifică a mecanismului δde
+1:=
ite$a ungiulară ω 2π n⋅:= ω 113.829
1
s=
8/15/2019 Proiect la MAI
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-la-mai 36/47
Cinematica pistonului
deplasarea pistonului
p +1 1 cs α( )−λd
2sin α( ) δd+( )
2⋅+λd−
2
δd2
1 λd+⋅+
⋅:=
ite$a pistonului
p +1 ω⋅ sin α( ) λd δd⋅ cs α( )⋅+ λd2
sin 2α( )⋅+ ⋅:=
accelera#ia pistonului
a p +1 ω2⋅ cs α( ) λd δd⋅ sin α( )⋅+ λd cs 2 α⋅( )⋅+( )⋅:=
Calculul cinematic al %ielei
o%licitatea %ielei
β asin λd sin α( )⋅ δd+( ):=
ite$a ungiulară a %ielei
ω λd ω⋅ cs α( )
cs β( )⋅:=
accelera#ia ungiulară a %ielei
θ λd λd2
1−⋅ ω2⋅ sin α( )
cs β( )3
⋅:=
*
*i 0, p
im 1−⋅←
*i 1, p
i
s
m⋅←
*i 2, a p
i
s2
m←
*i 3, β
i←
*i 4, ω
is⋅←
*i 5, θ i s
2
⋅←
i 0 30..∈r
*
:=
8/15/2019 Proiect la MAI
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-la-mai 37/47
,
*i 0, p
im
1−⋅←
*i 1, p
i
s
m⋅←
*i 2, a p
i
s2
m←
*i 3, β
i←
*i 4, ω
is⋅←
*i 5, θ
is2⋅←
i 31 60..∈r
*
:=
8/15/2019 Proiect la MAI
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-la-mai 38/47
B
*i 0, p
im
1−⋅←
*i 1, p
i
s
m⋅←
*i 2, a p
i
s2
m←
*i 3, β
i←
*i 4, ω
is⋅←
*i 5, θ
is2
⋅←
i 0 90..∈r
*
:=
8/15/2019 Proiect la MAI
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-la-mai 39/47
i 0 1..:=
0 33.333 66.667 100 133.333 166.667 200 233.333 266.667 300 333.333 366.6676− 10
3×
4.833− 103×
3.667− 103×
2.5− 103×
1.333− 103×
166.667−
1 103×
2.167 103×
3.333 103×
4.5 103×
5.667 10
3
×
6.833 103×
8 103×
α1i
8/15/2019 Proiect la MAI
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-la-mai 40/47
0 33.333 66.667 100 133.333 166.667 200 233.333 266.667 300 333.333 366.667 40−
33.333−
26.667−
20−
13.333−
6.667−
0
6.667
13.333
20
26.667
33.333
40
α1i
8/15/2019 Proiect la MAI
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-la-mai 41/47
Calculul for#ei de presiune a ga$elor
olumul la o rota#ie J a ar%orelui cotit :
"i
"c 0.5 "a⋅ 1 ε 1−−( )⋅ 1 cs αi( )− 0.5 λd⋅ sin α
i( ) 2⋅+⋅+:=
pentru comprimare
/ 0 45..:=
p /
pa "a
" /
nc
⋅:=
pentru destindere
/ 46 90..:=
p /
p "c
" /
nd1
⋅:=
/ 0 90..:=
8/15/2019 Proiect la MAI
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-la-mai 42/47
0 40 80 120 160 200 240 280 320 360 4000
1 106×
2 106×
3 106×
4 106×
5 106×
6 106×
7 106×
8 106×
9 106×
1 107×
1.1 107×
1.2 107×
Dependena presinii ncie de ngi' +=C
p /
α1 /
Forta datorata presiunii ga$elor re$ultate in urma arderii
/
π D12
⋅
4 p
/ p0−( )⋅:=
0 40 80 120 160 200 240 280 320 360 4000
333.333666.667
1 103×
1.333 103×
1.667 103×
2 103×
2.333 103×
2.667 103×
3 103×
3.333 103×
3.667 103×
4 103
×
/
α1 /
Masa pistonului si atiei pistonului
m p 2180kg:=
8/15/2019 Proiect la MAI
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-la-mai 43/47
Masa %ielei
m 2570kg:=
Masa capului de cruce
mc 1550kg:=
Pentru aflarea po$itiei centrului de masa a %ielei se foloseste relatia "ers)i
n 18.1171
s= n1 n 60⋅ s⋅:=
#m # 0.20.001n1⋅( )
22+
0.001n1⋅( )2
1+⋅
⋅:=#m
#0.292=
ar masa %ilei aferente pistonului a fi:
m p
m
#m
#⋅:=
Masa totală a maselor aflate .n mi0care de transla#ie
mi m p m p+ mc+:=
For#a de iner#ie a maselor aflate .n mi0care de transla#ie
i mi− a p⋅:=
Masa pieselor aflate .n mi0care de rota#ie:
mir 3508kg:=
For#a de iner#ie a maselor aflate .n mi0care de rota#ie
ir mir θ ⋅:= ir ir ⋅:=
a' i+:=
8/15/2019 Proiect la MAI
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-la-mai 44/47
Calculul o%licită#ilor %ielei
β asin λd sin α( )⋅( ):=
Componentele normale 0i longitudinale ale for#ei totale sunt:
8/15/2019 Proiect la MAI
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-la-mai 45/47
i
%%a'i
%an βi( )⋅:=
?a'
cs β( ):=
2a r4ndul ei B se descompune .n componeta radială 0i cea tangen#ială
i
%%a'i
cs αi
βi
+( )cs β
i( )⋅:=
,1i
a'i
sin αi
βi
+( )cs β
i( )⋅:=
For#a de iner#ie %ielei afente fusului maneton
irm m − 1#m
#
−
⋅ +1⋅ ω2
⋅:=
For#a radială se o%#ine astfelirm 1.029− 10
9× =
irm+( ):=
Momentul motor instantaneu
* +1⋅ 10 3−⋅:=
Momentul mediu
*m0
90
i
*i
∑=
90:=
8/15/2019 Proiect la MAI
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-la-mai 46/47
0 12 24 36 48 60 72 84 96 108 120 132 144 156 168 180 192 204 216 228 240 252 264 276 288 300 312 324 336 34
3.5− 109×
3.225− 109×
2.95− 109×
2.675− 109×
2.4− 109×
2.125− 109×
1.85− 109×
1.575− 109×
1.3− 109×
1.025− 109×
7.5− 108×
4.75− 108×
2− 108
×
7.5 107×
3.5 108×
6.25 108×
9 108×
1.175 109×
1.45 109×
1.725 109×
2 109×
a'i
α1i