Нагнетатели и тепловые двигатели: Методические указания и задания к курсовой работе по дисциплине «Нагнетатели и тепловые двигатели», страница 4

2. Расчет процесса сжатия.

3. Расчет процесса сгорания.

4. Расчет процесса расширения.

5. Определение среднего индикаторного давления.

6. Определение индикаторной и эффективной мощности двигателя, расхода топлива и КПД.

4. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ

С НАДДУВОМ

4.1 Материальный баланс и параметры начальной точки

Выбирается примерный массовый состав топлива (табл. 5).

          Определяеся теоретически необходимое количество воздуха для сжигания 1 кг топлива:

Мо=,

(3.1)

причем М_о≈0,5;

          С, Н и О – массовые доли соответствующих компонентов в топливе.

Подсчитывается действительное количество воздуха

М=a Мо ,

(3.2)

где a - коэффициент избытка воздуха.

Определяется количество продуктов сгорания:

Мпс=a Мо;

(3.3)

Таблица 5

Выбор состава топлива

            Вычисляется химический коэффициент молекулярного изменения:

βо=Мпс/М;

(3.4)

            Подсчитывается средняя скорость поршня:

сm=,

(3.5)

где     с_m­ – средняя скорость поршня, м/с;

          s – ход поршня, м;

          n – частота вращения коленчатого вала, об/мин.

          Принимается расчетная скорость воздуха в проходном сечении всасывающего (впускного) клапана (или двух всасывающих клапанов, что часто принимается у быстроходных двигателей).

          Допустимые значения скорости для впускных клапанов:

          тихоходные двигатели                                 ω_вп=40÷50 м/с;

          быстроходные двигатели                            ω_вп=50÷80 м/с.

По эмпирической формуле определяется сопротивление всасывающей системы, МПа:

δа=;

(3.6)

          Принимается расчетная скорость газов в выпускном клапане (или в двух выпускных клапанах у быстроходных двигателей) ω_вып. Допустимые значения скорости в выпускных клапанах на 15-20% выше, чем во впускных.

          Определяется сопротивление выпускного клапана (или двух клапанов) по формуле, МПа:

δr=;

(3.7)

            Вычисляется давление в цилиндре в конце впуска воздуха, МПа:

Ра = Рк - δа,

(3.8)

где Р_к – давление наддува, МПа.

Выбирается расчетное давление окружающего воздуха

Рокр = 1+1,01 ата≈0,1 МПа

Определяется давление в цилиндре в конце выпуска газа, МПа:

для двигателей с газотурбокомпрессором:

Рr = Рр – δr;

(3.9)

для двигателей с приводным компрессором:

Рr = Рокр – δr,

(3.10)

где Р_р – давление газов в ресивере газотурбокомпрессора, МПа; значение Р_р можно определить по формуле:

,

(3.11)

где     β_о – химический коэффициент молекулярного изменения;

          η_гтк=η­_к·η_т – КПД газотурбокомпрессора;

Т_т – температура газов перед турбиной;

k – показатель адиабаты воздуха;

k­_{т ­}– показатель адиабаты выхлопных газов.

Уравнение (3.11) получено из равенства N_т= N_к, справедливого для газотурбокомпрессора, в котором турбина и компрессор посажены на один вал, не связанный с валом двигателя.

Принимая допустимое по прочности лопаток турбины значение Т_т и среднее значение η_гтк, можно построить график (рис. 3.1) зависимости Р_р=f(Р_к), по которому определяются значения Р_р.

Подсчитывается давление воздуха, МПа, при входе в компрессор

Р1 = Рокр – ΔРк,

(3.12)

где ΔР_к=0,03÷0,05 МПа

Принимается температура окружающей среды Т_окр=288 К.

Тк = Токр,

(3.13)

Вычисляется температура воздуха, К, при выходе из компрессора

где     k – показатель адиабаты (для воздуха k=1.4);