Расчёт главного двигателя на режиме полного хода. Анализ рабочего цикла. Температура в цилиндре в конце сжатия

2. Расчёт главного двигателя на режиме полного хода

2.1. Анализ рабочего цикла

Основной целью анализа является определение технико-экономических показателей дизеля, оценка их соответствия конкретному двигателю на заданном режиме работы и  общим достижениям дизелестроения. При этом

определяются:

―параметры рабочего цикла на линиях сжатия, сгорания, расширения;

―экономичность дизеля;

―строится теоретическая индикаторная диаграмма, производится её скругление и обработка.

2.1.1.Расчет рабочего цикла.

Среднее эффективное давление двигателя

МПа,            (1)

где m – коэффициент тактности;

       π—3,14;

D– диаметр поршня, м;  

S– ход поршня, м.

Давление и температуру окружающей среды принимаем по данным эксплуатации Р_О = 0,1019 МПа, Т_О = 290 К.

Показатель политропы сжатия воздуха в компрессоре принимаем     n_в=    

Коэффициент избытка воздуха на сгораниепринимаем  α=                                            

Относительная доля потерянного хода поршня для двигателя              составляет  y_s =

Действительную степень сжатия принимаем  e =

МОД  с охлаждаемыми поршнями имеют показатель политропы сжатия  n₁=1,34 ¸1,37. Принимаем n₁ =

Максимальное давление сгорания принимаем по данным эксплуатации двигателя  Р_z =                 МПа.

Коэффициент использования тепла в точке zпринимаем по опытным данным. Для малооборотных ДВС он лежит в пределах x_z  =  0,75¸0,95. Принимаем                x_z  = 

Показатель политропы расширения газов в цилиндре для МОД лежит в

пределах n₂= 1,27 ¸1,32. Принимаем     n₂ =                                 Коэффициент остаточных газов для прямоточно-клапанных ДВС находится в пределах g_R = 0,02¸0,15. Принимаем  g_R =

Температуру остаточных газов принимаем по данным эксплуатации равной  Т_R =

Механический КПД принимаем по данным эксплуатации h_м =.

Характеристика топлива (для топлива среднего состава):

― содержание         углерода     С = 0,87 кг/кг;

                                   водорода    Н = 0,126 кг/кг;

                                   кислорода   О = 0,004 кг/кг;

                                   серы             S = 0 кг/кг;

                                   воды            W = 0 кг/кг;

―  теплотворная способность Q_н = 41868 кДж/кг.

Давление в продувочном ресивере

Р_s = Р_к – ∆Р_хол = МПа,                                         (2)

где  ∆Р_хол – падение давления в холодильнике воздуха, МПа.

Давление в цилиндре в начале процесса сжатия

Р_а = Р_sx_а  =                                        МПа,                                                              (3)

где  x_а  = 

Температура воздуха на выходе из компрессора

Т_к = =  К.                               (4)

Температура воздуха в продувочном ресивере

Т_s = Т_к – ∆Т_хол =  К,                                                    (5)

где _∆Т_хол – перепад температур на холодильнике, К.

Подогрев воздуха о стенки цилиндра принимаем в пределах _∆Т =10 К.

Температура заряда в цилиндре в конце процесса наполнения       

Т_а =(Т_s + _∆Т + g_RТ_R)/(1+ g_R)=                                                           К.     (6)

Коэффициент наполнения, отнесенный к полному ходу поршня

.                                                                                (7)

Давление в цилиндре в конце сжатия

Р_с = Р_а  = МПа.                                                         (8)

Температура в цилиндре в конце сжатия

Т_с = Т_а = К.                                                            (9)

Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива принимаем  для топлива среднего состава равным L_о = 0,495 кмоль/кг.

Действительное количество воздуха для сгорания 1 кг топлива                         L = a  L_о =                                  кмоль/кг.                                                 (10)

Химический коэффициент молекулярного изменения для топлива среднего состава равен

b_о = 1 + (0,0639/a) =                                                                              (11)         Действительный коэффициент молекулярного изменения

b = (b_о + g_R) / (1 + g_R) =.                         (12)

Средняя мольная изохорная теплоёмкость воздуха в конце сжатия (точка С), при допущении что воздух – сухой

С’_vc=19,26+0,00251Т_с=                                            кДж/(кмоль град).  (13)

Средняя мольная изохорная теплоёмкость остаточных газов при температуре Тс (в точке С),                                                                                              

С"_vc»»

           кДж/(кмоль град).                                                                         (14)

Средняя мольная изохорная теплоёмкость смеси продуктов сгорания воздуха при температуре Тz

С"_vz ==

                                        кДж/(кмоль град).                                              (15)

Уравнение(15) не решается относительно С"_vz (так как Т_z  неизвестно),

а  в  виде   С"_vz = a + bТ_z    оно   подставляется  в  формулу (16)   и  в  уравнение