proiect la mai

8/15/2019 Proiect la MAI

http://slidepdf.com/reader/full/proiect-la-mai 1/47

Calculul termic al motorului



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



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:



*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'



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'



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

- ( )



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



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 ( ) ( )− ,( ):=



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:



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:



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:=



+'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⋅+:=



: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..:=



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=



+am r # νrga+

*amesec⋅:=



+am 288.162 m

2

& s2

⋅=



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'⋅=



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 ( )



,-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'⋅⋅=



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'⋅⋅

=



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'⋅⋅

=



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× & =



!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⋅



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⋅+:=



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

=



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:=



+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



-? D n⋅:=



-? 6.341m

s=



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

⋅⋅:=



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=



coeficientul de compactitate al mecanismului



λd+1

?1:=



de$a'area specifică a mecanismului δde

+1:=

ite$a ungiulară ω 2π n⋅:= ω 113.829

1

s=



α =



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

*

:=



,

*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

*

:=



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

*

:=



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



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



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..:=



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:=



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+:=



Calculul o%licită#ilor %ielei

β asin λd sin α( )⋅( ):=

Componentele normale 0i longitudinale ale for#ei totale sunt:



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:=



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



Fortele care actionea$a in lagare

Fortele care actionea$a in lagarul maneton

+ m 2

,12

+:=

φ m

i ,1i

0≠ φ mi

aan

i

−

,1i

←, φ m

i

π−

2←,

i 0 1..∈r

φ m

:=

φ m1 φ m360

2 π⋅⋅:=

proiect la mai

Documents