Proiect motoare cu ardere internă

CAPITOLUL 1

Consideratii asupra temei de proiect

Calculul termic al motoarelor cu ardere interna consta in determinare parametrilor principali ai proceselor termodinamice ciclice dupa care funcţioneaza motorul proiectat, parametrii caracteristici si dimensiunile principale ale acestuia.De asemenea, conduce la construirea diagramei indicate dupa care funcţioneaza motoarele cu ardere internǎ

considerate, diagrama care permite mai departe efectuarea calculelor cinetostatice, dinamice,

de rezistenţa si de fiabilitate ale mecanismului motor si a instalaţiilor auxiliare.

In general, calculul termic al m.a.i.poate fi efectuat si pentru celelalte regimuri de funcţionare ale m.a.i. (nu doar pentru regimul nominal de funcţionare MCR), asa cum sunt:

- regimul de putere efectiva maxima de pe caracteristica de turaţie de sarcina totalǎ

- regimul de cuplu efectiv maxim de pe caracteristica de turaţie de sarcina totalǎ

- regimul de turaţie maximǎ si putere efectiva nula

- regimul de cuplu efectiv maxim de pe caracteristica de turaţie si de sarcina plinǎ

Calculul termic al m.a.i. poate fi realizat pe doua cǎi:

- simplificat, prin aplicare metodei ciclurilor teoretice corecte, folosindu-se metode fizico-matematice aproximative ce apeleaza la date experimentale referitoare la procesele din motoare similare cu cel proiectat, si care au dat satisfacţie in exploatare;

- exact, prin aplicarea metodei ciclurilor reale în care se folosesc modele fizico-matematice perfectionate pentru procesele termodinamice ciclice,in general neliniare,si se utilizeaza date experimentale mai restrânse, referitoare la unele procese termodinamice ce au loc în subsisteme ale motorului, care nu pot fi modelate fizico-matematic.

1.1 Tendinte în realizarea m.a.i. similare cu cel din tema

de proiectare

Urmǎrind m.a.i. cu destinatia din tema de proiectare,având la regimul nominal de functionare puterea efectivǎ nominalǎ, Pe nom şi turaţia nominală, nnom ,se pot constata tendinţele actuale în realizarea acestui motor pe baza parametrilor tehnici,termo-economici şi de exploatare ce permit compararea motoarelor din această clasă cu motorul ce trebuie proiectat.

Cei mai importanţi parametri tehnici termo-mecanici şi de exploatare ce trebuie urmăriţi sunt:

- Pe nom –puterea efectivă la m.a.i. la regimul nominal (kW);

- nnom –turaţia nominalăla m.a.i.(rot/min);

- Mt max –cuplu maxim dezvoltat de motor la funcţionarea pe caracteristica de turaţie la sarcină maximă(kNm);

- nM te – turaţia la care se dezvoltă Mt max (rot/min);

- i- numărul de cilindri;

- ξ sau z=2/ξ- numărul de timpi respectiv ritmicitatea motorului;

- S-cursa pistonului (mm);

- D-alezajul cilindrilorde lucru (mm);

- Vs= S , cilindreea unitară ( ); Vs =i ∙ ∙ ∙S ,cilindreea totală (m3 );

- S/D= ψ-raport cursă-diametru;

- Qi (Po ,To ) – puterea calorifică inferioară a combustibilului utilizat (kJ/kg∙comb);

- Vp med,nom =Snnom /30- viteza medie a pistonului motor la regim nominal (m/s);

- pi nom – presiunea medie indicată la regim nomnal (bar sau N/m3 );

- pe nom –presiune medie efectivă la regimnominal (bar sau N/m3 );

- ce nom (g/kWe∙h), Ve nom (N∙m3 /kWe ∙h) – consumul specific de combustibil la regimul nominal de funcţionare;

- ηmec,nom – randamentul mecanic al motorului la regim nominal de funcţionare;

- cu cil nom - consumul specific de ulei de ungere pentru ungerea unui cilindru, la regimul nominal de funcţionare (gr/kWe∙h);

- Pe,1,nom =Pe,nom/Vs – puterea efectivă specifică litrică la regimul nominal (kW/1);

- mmot,us – masa motorului uscat (kg);

- mmot,um – masa motorului umed (kg);

- mmot,us,p – masa motorului uscat raportată la Pe nom (kg/kW);

- mmot,um,p – masa motorului umed raportată la Pe nom (kg/kW);

- ξs – durata de serviciu a motorului (h);

- L,B,H – dimensiunile de gabarit ale motorului;

Pe lângă aceşti parametri se urmăresc şi alţi parametri principali caracteristici ai ciclurilor de funcţionare ale m.a.i. la regimul nominal de funcţinoare:

- Pz- presiunea maximă de ardere (bar);

- Tz – temperatura maximă de ardere (o K );

- (dp/dα)max – viteza maximă de creştere a presiunii in timpul procesului de ardere (bar/o RAC);

- ε , ε, - raportul de comprimare al m.a.i. în 4T, respectiv 2T;

- λ, λ1 , λ2 – coeficienţi de exces de aer pentru procesul de ardere la regimul nominal de funcţionare în cazul folosirii combustibililor lichizi, gazoşi si gazoşi-lichizi;

- ηu –gradul de umplere al m.a.i.la regimul nominal.

În proiectrea m.a.i. se impun în generel satisfacerea urmatoarelor cerinţe principiale :

- asigurare indicilor tehnici, de putere, de gabarit şi de greutate optima a motorului şi instalaţiei energetice pentru care este destinat motorul ;

- asigurarea indicilor de exploatare optimi privind eficienţa economică,uşoara manevrabilitate, fiabilitate în exploatare, indici impuşi de instalaţiile energetice pentru care este proiectat motorul;

- asigurarea indicilor termo-economici optimi ai motorului şi ai instalaţiei energetice;

- posibilitate folosirii comenzilor de la distanţă , a reglării automate, a automatizării şi mecanizării atât pentru motor cât şi pentru instalaţia energetică în vederea optimizării regimului de funcţionare;

- satisfacerea unor cerinţe speciale impuse de norme interne şi internaţionale pentru m.a.i. folosite în instalaţiile energetice speciale, aşa cum sunt cele navale şi cele folosite în tracţiune.