Исходные данные для выполнения курсового проекта

Наименования данных	Условные обозначения	Единицы измерения	Числовые значения
Диаметр цилиндра Ход поршня Число цилиндров Тактность Давление надувочного воздуха Частота вращения коленчатого вала Коэффициент избытка воздуха Механический КПД дизеля Геометрическая степень сжатия Наибольшее давление сгорания Коэффициент эффективного выделения тепла Коэффициент продувки Коэффициент остаточных газов Отношение радиуса кривошипа к длине шатуна Масса поршня (в сборе) Масса шатуна (в сборе) Угол между осями цилиндров Расположение цилиндров Обозначение ГОСТ’у	- -	мм мм - - МПа   - - - МПа   - - -   - кг кг град - -	0,208   16.67 2.01 0.88 12.5 10.0   0.80 1.07 0.03   0.22 35.5 58.4 V-образное 16ЧН 25/27

При выполнении расчетов применяем:

Состав дизельного топлива в долях массы: углерод C = 0.87;

Водород H = 0.126; кислород O= 0.004;

Удельная теплота сгорания дизельного топлива = 42500 кДж/кг;

Доля тепла, отданного в систему охлаждения дизеля w = 0.14;

Температура воздуха перед впускным и органами дизеля t= .

1.РАСЧЕТ РАБОЧЕГО ЦИКЛА ТЕПЛОВОЗНОГО ДИЗЕЛЯ

И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ

Диаграмма рабочего цикла четырехтактного тепловозного дизеля приведена на рис. 1*.

Рабочий объем цилиндра

,

Где D= 2,5 дм; S= 2,7 – диаметр цилиндра и ход поршня (см. табл.1) .

Объем камеры сжатия

,

где - геометрическая степень сжатия (см. табл.1) .

Полный объем цилиндра

Давление в цилиндре в начале сжатия

где МПа – давление наддувочного воздуха (см. табл.1) .

Температура рабочего тела в начале сжатия

где – температура воздуха перед впускными органами дизеля;

– изменение температуры воздушного заряда вследствие подогрева его от стенок цилиндра;

– коэффициент остаточных газов (см. табл. 1) .

– температура остаточных газов в цилиндре дизеля.

* см. выше на с. 8.

Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива

где 0,004 ;- состав дизельного топлива в долях массы ;

Действительное количество воздуха, расходуемого на сжигании 1 кг топлива

где α=2,01-коэффициент избытка воздуха при сгорании дизельного топлива в цилиндре (см. исходные данные).

Количество «чистых» продуктов сгорания, образующихся при сгорании 1 кг дизельного топлива с теоретически необходимым количеством воздуха (т.е. при α=1)

Общее количество газов, образующихся при сгорании 1 кг дизельного топлива

Объёмные доли «чистых» продуктов сгорания и избыточного воздуха

Химический коэффициент молекулярного изменения при сгорании топлива

Действительный коэффициент молекулярного изменения

Коэффициент наполнения

где геометрическая степень сжатия (см. исходные данные);

коэффициент остаточных газов (см. исходные данные).

Давление и температура рабочего тела в конце сжатия (в точке с)

где средний для процесса показатель политропы сжатия.

где наибольшее давление в цилиндре.

Температуру рабочего тела в конце «видимого» сгорания топлива (в точке z-см. рис. 1) определяем из балансового уравнения

где универсальная газовая постоянная;

средняя молярная теплоёмкость при постоянном объёме для продуктов сгорания (в точке z), кДж/(кмоль∙град);

удельная теплота сгорания топлива;

коэффициент эффективного выделения тепла (до точки z),(см.исходные данные);

средняя молярная теплоёмкость при постоянном объёме для смеси воздуха и остаточных газов (в точке c),кДж/(кмоль∙град).

Средние молярные теплоёмкости рабочих тел в точке с вычисляем по формулам

Для воздуха

Для «чистых» продуктов сгорания (при α = 1)

Тогда

Вычисляем числовое значение правой части балансового уравнения

Так как теплоёмкость рабочего тела (в точке z) зависит от искомой температуры , то балансовое уравнение решаем методом последовательных приближений, исходя из условия сходимости

Первое приближение температуры рабочего тела в конце «видимого» сгорания принимаем

Тогда

Проверяем условие сходимости

т.е. требуемая сходимость достигнута, поэтому принимаем

Степень предварительного расширения продуктов сгорания

Объём цилиндра в конце «видимого» сгорания (в точке z)

Степень последующего расширения продуктов сгорания

Давление и температура рабочего тела в конце расширения (в точке b)

где средний показатель политропы расширения.

2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЛАВНЫХ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ТЕПЛОВОЗНОГО ДИЗЕЛЯ

Расчётное среднее индикаторное давление

Среднее индикаторное давление действительного цикла меньше расчётного вследствии наличия скруглений в точках индикаторной диаграммы и в конце расширения в точках b, a. Поэтому

где коэффициент полноты индикаторной диаграммы.

Индикаторная мощность дизеля

где рабочий объём цилиндра;

число цилиндров;

частота вращения коленчатого вала.

Индикаторный КПД дизеля

Удельный индикаторный расход топлива дизелем

Эффективная мощность дизеля

где механический КПД дизеля (см. исходные данные).

Среднее эффективное давление

Эффективный КПД дизеля

Удельный эффективный расход топлива дизелем

Часовый расход топлива дизелем

Часовый расход воздуха дизелем

где коэффициент продувки (см. исходные данные).

Часовое количество отработавших газов

Количество дизельного топлива, подаваемого в цилиндр за каждый цикл

Удельная (литровая) мощность дизеля

Угловая скорость вращения коленчатого вала

3 СОСТАВЛЕНИЕ СВОДНОЙ ТАБЛИЦЫ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПРОЕКТНОГО ДИЗЕЛЯ.

Основные результаты расчета рабочего цикла и технико-экономических показателей тепловозного дизеля приведены в табл. 2.

Таблица 2