Энерго-эксергетический анализ действительного рабочего цикла дизеля 4ЧН 12/14, страница 25

3 РАСЧЕТ ХАРАКТЕРИСТИК ТЕПЛОВЫДЕЛЕНИЯ

3.1 Методика расчета характеристик тепловыделения по экспери-

ментальным индикаторным диаграммам

В реальных циклах поршневых двигателей рабочее тело не получает теплоты извне, как это предполагается в идеальных циклах. Необходимая для работы энергия вводится в цилиндр вместе с топливом в виде его потенциальной химической энергии; здесь она превращается в тепловую и затрачивается на нагревание рабочего тела.

Процесс преобразования химической энергии топлива в тепловую, происходящий  в результате быстрых реакций окисления топлива, называется процессом сгорания.

Характеристика тепловыделения в цилиндре двигателя дает более полное представление о динамике процесса сгорания и преобразования теплоты в механическую работу.

В основу методики расчета характеристик тепловыделения положено уравнение первого закона термодинамики, по которому расход теплоты , выделившейся при сгорании топлива с учетом потери теплоты вследствие диссоциации продуктов сгорания и от недогорания  (см. подраздел 1.2), равен:

,                                      (2.1)

где  – изменение внутренней энергии газов в цилиндре;

        – теплота, эквивалентная приращению работы изменения объема газа;

       – приращение теплоты, переданной газами в стенки цилиндра вследствие теплопередачи.

Составляющие уравнения определяются по следующим зависимостям [11]:

;          (2.2)

;                                       (2.3)

.                                    (2.4)

На основании приведенных зависимостей получим следующее расчетное уравнение для относительной скорости тепловыделения:

,                    (2.5)

или

,                                        (2.6)

где  – относительная скорость активного тепловыделения;

       – относительная скорость теплоотвода от газов к стенкам цилиндра;

       – текущее значение давления в цилиндре;

       – текущее значение объема цилиндра;

      – цикловая порция топлива;

   – низшая теплота сгорания топлива, равная 42300 кДж/кг;

  − теплоемкость рабочего тела в цилиндре дизеля.

Тогда, относительное количество теплоты, выделяющееся при сгорании топлива за один цикл [12]:

,                                          (2.7)

где , – углы, соответствующие моменту начала и конца видимого сгорания;

В расчетах характеристик тепловыделения по экспериментальным индикаторным диаграммам теплоемкость рабочего тела в цилиндре дизеля при горении принимается равной средней теплоемкости продуктов сгорания по эмпирической зависимости проф. Глаголева [11]:

,                   (2.8)

где  – коэффициент избытка воздуха в цилиндре при сгорании;

       – текущее значение средней температуры газов в цилиндре, К [5];

.                                           (2.9)