Тепловой расчет рабочего процесса дизеля. Расчет давления наддува дизеля. Выбор схемы воздухоснабжения дизеля

1 ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА ДИЗЕЛЯ

Расчет ведется с использованием методики, изложенной в [3].

1.1  Исходные данные для расчета

Исходные данные приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Исходные данные

Параметр, размерность	Обозначение	Величина
Эффективная мощность дизеля ПД1М, кВт	Nе	993
Номинальная частота вращения коленвала, об/мин	nе	750
Тактность дизеля	t	4
Диаметр цилиндра, м	Dц	0,318
Ход поршня, м	S	0,330
Отношение радиуса кривошипа к длине шатуна	l	1/4,3
Максимальное давление сгорания, МПа	pz	7,0
Степень сжатия дизеля	e	12,5
Механический коэффициент полезного действия	hм	0,88
Коэффициент избытка воздуха	a	2,27
Коэффициент продувки	jв	1,05
Коэффициент остаточных газов	g	0,02
Коэффициент эффективного выделения теплоты	x	0,83
Средний показатель политропы сжатия	n1	1,38
Средний показатель политропы расширения	n2	1,28
Показатель адиабаты сжатия	К	1,4
Показатель адиабаты расширения отработавших газов	кг	1,34
Удельная теплотворная способность топлива, кДж/кг	Hu	42500
Давление атмосферного воздуха, МПа	P0	0,102
Температура окружающего воздуха, К	T0	293

1.2  Расчет давления наддува дизеля

Требуемое давление наддувочного воздуха, МПа, определяется по параметрам заменяемого дизеля

                                                                                               (1.1)

где р_S^зам – давление наддува заменяемого дизеля, МПа; р_S^зам = 0,16 МПа;

N_e^зам – эффективная мощность заменяемого дизеля, кВт; N_e^зам = 882 кВт;

МПа.

Для достижения необходимой мощности дизеля принимается давление наддува равное p_s=0,2 МПа.

1.3 Выбор схемы воздухоснабжения дизеля

Рассчитанное давление наддува может быть обеспечено при применении одноступенчатой схемы воздухоснабжения дизеля. Сжатие воздуха производится одной ступенью в центробежном компрессоре, приводимом от газовой турбины. Так как рассчитанное давление наддува более 0,15 МПа, то целесообразно применение охлаждения наддувочного воздуха в водовоздушном охладителе.

Схема воздухоснабжения представлена на рисунке 1.

Степень повышения давления,

                                                               (1.2)

где р₀ – давление атмосферного воздуха, МПа

.

                                           

 

4

                                                       

Рисунок 1 – Схема воздухоснабжения дизеля 1-ПД4

Температура воздуха на выходе из компрессора, К

      ,                                                (1.3)

где h_к – коэффициент полезного действия центробежного компрессора; 

h_к=0,75 [3];

К.

Температура воздуха после охладителя, К

                                          Т_S = T₁ - h_x (T₁ – T_w),                                          (1.4)

где h_х – коэффициент эффективности охладителя; h_х = 0,75 [13];

Т_w – температура теплоносителя, охлаждающего наддувочный воздух, К;        

Т_w = 328 К  [14];

Т_S = 378,1-0,75·(378,1 – 328) = 340,5 K.

1.4 Определение параметров рабочего процесса дизеля и построение                                                      

индикаторной диаграммы

Целью расчета является определение давлений и температур рабочего тела в цилиндре в характерных точках индикаторной диаграммы, представленной на рисунке 2.

Рисунок 2 – Расчётная индикаторная диаграмма.

1.4.1 Расчет процесса наполнения цилиндра

Рабочий объем цилиндра, м³

                                                                                                    (1.5)

м³.

Объем камеры сжатия, м³

                                                                                                     (1.6)

м³.   

Максимальный объем цилиндра, м³

V_a = V_b = V_c + V_h,                                             (1.7)

V_a = V_b = 0,0262+2,3×10^-3 = 0,028 м³.

Давление в начале сжатия, МПа, принимается от 0,9 до 0,96 от величины р_s.

р_а = 0,96×0,200 = 0,192 МПа.

Температура рабочего тела в начале сжатия, К

                                                                                    (1.8)

где DТ – суммарное повышение температуры воздуха в период наполнения,

К; DТ = 7 К [3].

К.

Коэффициент наполнения цилиндра,

                                                                               (1.9)

1.4.2 Расчет процесса сжатия и горения

Давление, МПа, и температура, К, в конце сжатия