Расчет параметров одного цикла и построение индикаторной диаграммы. Промежуточные значения политропы сжатия

2.  Расчет параметров одного цикла и построение индикаторной диаграммы

Расчет параметров цикла проводится параллельно с построением индикаторной диаграммы (рисунок 2.1).

В координатах  по оси V откладываются условные отрезки, .

,                                                  (2.1)

где ε – степень сжатия, [ε = 16,8];

V_а – полный объем;

V_c – объем камеры сгорания, при неизвестных значениях объемов за единицу их измерения принимается объем камеры сгорания. Через концы этих отрезков проводятся вертикальные линии, параллельные оси p, которые ограничивают зону индикаторной диаграммы. При этом рабочий объем равен

                                                (2.2)

.

Давление в конце такта сжатия, МПа:

                                                   ,                                                   (2.3)

где n₁ – показатель политропы сжатия [2];

p_a – давление при впуске, МПа.

                                                   ,                                             (2.4)

где n_р – заданная частота вращения коленвала, об/мин [].

,

 МПа.

Промежуточные точки с координатами V_x, p_x рассчитывают с использованием соотношения:

                                                   .                                             (2.5)

Тогда

                                                   ,                                           (2.6)

где  – соотношения соответствующих отрезков.

Значения промежуточных точек политропы сжатия занесены в таблицу 2.1.

Таблица 2.1 – Промежуточные значения политропы сжатия

Давление в конце сгорания, МПа:

                                                   ,                                                     (2.7)

где λ – степень повышения давления, [λ = 2,6].

 МПа.

Давление в конце такта расширения для дизельного двигателя, МПа:

,                                                     (2.8)

где n₂ – показатель политропы расширения [2]:

,                                            (2.9)

;

δ – отношение степени сжатия к степени предварительного расширения:

                                                  (2.10)

 МПа.

Промежуточные точки политропы расширения рассчитываются аналогично вышерассмотренной политропе сжатия. Их значения занесены в таблицу 2.2.

.                                           (2.11)

Таблица 2.2 – Промежуточные значения политропы расширения

Среднее теоретическое индикаторное давление p_iT для дизельного двигателя МПа:

,               (2.12)

МПа.

Механические потери для дизельного ДВС, МПа:

,                            (2.13)

где  – средняя скорость поршня [м/с].

МПа.

Теоретическое индикаторное давление, МПа:

.                                           (2.14)

МПа

Действительное индикаторное давление рассчитывается с учетом коэффициента скругления диаграммы . Коэффициент  принимается равным 0,95 согласно рекомендованным значениям:

,                                      (2.15)

 МПа.

Среднее эффективное давление цикла, МПа:

,                                              (2.16)

 МПа.

Необходимым параметром из анализа индикаторной диаграммы является индикаторный КПД и удельный индикаторный расход топлива.

Индикаторный КПД характеризует степень использования в действительном цикле теплоты топлива для получения полезной работы и равно одной эквивалентной индикаторной теплоты ко всему количеству теплоты внесенную в цилиндр.

Индикаторные тепловые потери (индикаторный КПД):

,                                                    (2.17)

где L_i – эквивалентная теплота сгорания;

,                                              (2.18)

,                                          (2.19)

где l_o – теоретически необходимая теплота сгорания, (l_o=14,45 кг возд/кг топл);

α – коэффициент избытка топлива. Назначается оптимальная величина 1,55, обеспечивающая максимальную скорость сгорания топлива и экономичность двигателя;

H_V – низшая теплота сгорания топлива. Для дизельных двигателей H_V =42,5 МДж/кг;

 – плотность заряда. Для дизельных двигателей =1,73кг/м³;

 – коэффициент наполнения цилиндра. Назначаем из диапазона для дизельных двигателей =0,9 [2].

.

Индикаторное КПД испытывает все тепловые потери при действительном цикле.

Удельный индикаторный расход топлива, :

,                                        (2.20)

.

Эффективный КПД:

,                                        (2.21)

где  – механические потери в цикле:

,                                           (2.22)

,

.

Эффективный расход, :

,                                      (2.23)

.