Машиностроение \ Тепловые двигатели и нагнетатели

Тепловой и динамический расчет двигателя. Расчет показателей рабочего цикла двигателя, страница 4

Определим количество свежего заряда, находящегося в цилиндре дизеля, М₁, кмоль/кг:

, где: α – коэффициент избытка воздуха;

Определим количество остаточных газов в цилиндре, М_r, кмоль/кг:

Определим количество заряда, находящегося в цилиндре к концу процесса сгорания, M_z, кмоль/кг:

, где: М₂ – количество продуктов сгорания, образующихся при сгорании 1 кг жидкого топлива, кмоль/кг;

Определим количество продуктов сгорания, образующихся при сгорании 1 кг жидкого топлива, М₂, кмоль/кг:

Определим химический коэффициент молекулярного изменения, μ_д:

1.3.2 Термодинамический расчет процесса сгорания

Определим теплоемкость заряда в зависимости от температуры конца сжатия, μ_cv_с, кДж/(кмоль·К):

Определим теплоемкость продуктов сгорания, μ_cvz, кДж/(кмоль·К):

, где: Т_z – температура продуктов сгорания;

Определим потери теплоты из – за химической неполноты сгорания богатых смесей, ΔQ_н, кДж/кг:

Определим температуру в конце процесса сгорания, Т_z, К:

, где: a,b,c – коэффициенты;

Определим коэффициент а:

Определим коэффициент b:

Определим коэффициент с:

, где: ξ – коэффициент использования теплоты;

Q_н – низшая теплота сгорания топлива;

λ – степень повышения давления;

Определим давление газов в конце сгорания, р_z, МПа:

Определим степень предварительного расширения, ρ:

1.4 Расчет процесса расширения

Определим степень последующего расширения, δ:

Определим давление в конце процесса расширения, p_b, МПа:

, где: п₂ – показатель политропы;

Определим значение температуры в конце процесса расширения, Т_b, К:

Осуществим проверку ранее принятой температуры остаточных газов, T_r:

Определим величину погрешности, ΔТ_r, %:

Расчетное значение температуры отличается от выбранного менее чем на 5%, следовательно значения Т_r и р_r выбраны верно.

1.5 Расчет показателей рабочего цикла двигателя

1.5.1 Индикаторные показатели цикла

Определим среднее индикаторное давление цикла, p_i, МПа:

где: μ_п – коэффициент полноты индикаторной диаграммы;

Определим индикаторный КПД, η_i:

Определим удельный индикаторный расход топлива, g_i, г/(кВт·ч):

1.5.2 Эффективные показатели цикла

Определим среднюю скорость поршня, υ_ср, м/с:

, где: S – ход поршня, мм;

п – число оборотов вала двигателя;

Определим величину р_м, МПа:

Определим среднее эффективное давление, р_е, МПа:

Определим механический КПД, η_м:

Определим эффективный КПД, η_е:

Определим удельный эффективный расход топлива, g_e, г/(кВт·ч):

1.5.3 Основные размеры двигателя

Определим рабочий объем цилиндра, V_h, л:

, где: τ – тактность;

i – число цилиндров;

N_e – эффективная мощность, кВт;

Определим диаметр цилиндра, D, мм:

, где: ψ – отношение хода поршня к диаметру цилиндра;

Принимаем диаметр цилиндра равным D = 165 мм.

Определим ход поршня, S, мм:

Определим уточненное значение средней скорости, υ_сру, м/с:

Уточненное значение средней скорости поршня u_п.ср сравнивается с ранее принятым значением. Если разность составит более 10%, то необходимо повторить расчет с новым значением u_п.ср.