Эффективные показатели двигателя

Средняя скорость поршня при номинальной частоте вращения :

, м/с

м/с

где S – ход поршня, м.

n – номинальная частота вращения (таблица 1.2).

Среднее давление механических потерь:

, МПа

Среднее эффективное давление:

, МПа

МПа

Механический КПД двигателя:

Эффективный удельный расход топлива:

, г/(кВт× ч)

г/(кВт×ч)

Эффективный КПД двигателя:

Эффективная мощность при известном рабочем объеме двигателя:

, кВт,

где – тактность двигателя, .

Часовой расход топлива:

, кг/ч

Эффективный крутящий момент

, Н×м.

Расчет рабочего цикла дизеля

Параметры рабочего тела

Средний элементарный состав дизельных топлив:

-углерод C=0.870;

-водород H=0,126;

-топливный кислород O_m=0,004.

Низшая теплота сгорания H_u=42500 кДж/кг

Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1кг топлива:

кг;

кмоль.

Количество свежего заряда при заданном :

,

кмоль.

α – коэффициент избытка воздуха. Для дизеля с высоким наддувом можно принять α =1,8-2,0 в зависимости от давления наддува.

Общее количество продуктов сгорания:

.

Количество отдельных компонентов:

,

кмоль;

,

кмоль;

,

кмоль;

,

кмоль.

Теоретический коэффициент молекулярного изменения:

.

Процесс впуска

Принимаем, что давление окружающей среды p_o=0,1 МПа, температура окружающей среды T_o=288 К. Значения ряда параметров, необходимых при расчете, выбирают, исходя из следующих эмпирических зависимостей:

– давление наддува (перед впуском) р_к – по варианту задания;

– температура надувочного воздуха К;

– Т_о, р_о – параметры окружающей среды;

- давление остаточных газов p_r при газотурбинном наддуве для номинальной частоты вращения p_r =(0,90-0,98)p_k, МПа. Принимать в зависимости от n_ном, с уменьшением которого p_r снижается.

- температура остаточных газов T_r=700-900 К;

- подогрев свежего заряда ;

Плотность свежего заряда:

,

кг/м3,

– удельная газовая постоянная воздуха, Дж/(кг·град).

Давление в конце впуска:

, МПа

Pк

– средняя скорость движения заряда в наименьшем сечении впускного тракта м/с.

Коэффициент остаточных газов:

Температура в конце впуска:

, К

К

Коэффициент наполнения:

Процесс сжатия

Показатель политропы сжатия принимаем в пределах .

Примечание:Здесь и далее следует принимать средние значения из рекомендуемых пределов параметра (которым задаются) и с учётом получаемых результатов.

Давление в конце сжатия:

,

МПа

Температура в конце сжатия:

,

К

Процесс сгорания

Действительный коэффициент молекулярного изменения:

.

Значения и см. выше.

Теплота сгорания рабочей смеси:

, кДж/кмоль.

Н_и – низшая теплота сгорания дизельного топлива (см. выше).

Температура цикла T_z определяется из уравнения сгорания:

.

Коэффициент использования теплоты для номинального режима быстроходных дизелей с газотурбинным наддувом выбирают в пределах , а степень повышения давления .

Средняя мольная теплоемкость рабочей смеси в конце сжатия с допустимой для учебных целей погрешностью может быть определена по воздуху:

,

кДж/(кмоль×град),

где t_c – температура в конце сжатия в °С.

.

Средняя мольная теплоемкость продуктов сгорания при постоянном давлении:

,

кДж/(кмоль×град).

Средняя мольная теплоемкость продуктов сгорания при постоянном объеме:

, кДж/(кмоль×град).

После подстановки найденных значений в уравнение сгорания получим квадратное уравнение с одним неизвестным t_z, которое решается известным способом:

;

, °С.

а, ви с– числовые значения известных величин.

Температура сгорания:

, К

К

Максимальное давление сгорания:

,

МПа

Если полученное значение р_z превышает 12,5 МПа, то рекомендуется повторить расчёт процесса сгорания, уменьшив величину λ. В этом случае надо сохранить в пояснительной записке оба варианта расчёта.

Степень предварительного расширения:

.

Процесс расширения

степень последующего расширения:

.

Для современных дизелей с наддувом значение показателя политропы расширения принимают в пределах и находят давление и температуру в конце процесса расширения:

,

МПа

, К

К

Здесь следует оценить правильность ранее принятой температуры остаточных газов T_r по величине погрешности расчёта

%

Если величина Δ не превышает 5%, то погрешность допустима.