2.7. Тепловой баланс двигателя

Общее количество теплоты, выделившееся при сгорании топлива за один час

Q = G_t ∙ H_u = 18,73 ∙ 44 = 824,2 МДж/ч.

Теплота эквивалентная эффективной мощности

Q_e = 3,6 ∙ N_e = 3,6 ∙ 56 = 201,6 МДж/ч.

q_e = Q_e ∙ 100/Q = 201,6 ∙ 100/824,2 = 24,46 %.

Теплота эквивалентная механическим потерям

Q_М = 3,6 ∙ (N_i  N_e) = 3,6 ∙ (69,2 – 56) = 47,49 МДж/ч.

q_М = Q_М ∙ 100/Q = 47,49 ∙ 100/824,2 = 5,8 %.

Температура отработавших газов

t_r = T_r  273 = 1114 – 273 = 836⁰ С.

Температура окружающей среды

t₀ = T₀ – 273 = 293 – 273 = 20⁰ С.

Изохорная теплоемкость рабочего тела при  = 0,7 для точки r

(mc_v)”_1r = (mc_v)”_r1 + (mc_v)”_r ∙ (t_r  t_r1) = 23,8859 + 0,00367 ∙ (1114 – 700) = 25,4067 кДж/кмоль.

Изохорная теплоемкость рабочего тела в точке r с учетом выбранного коэффициента избытка воздуха

A = (mc_v)”_1r/(mc_v)”_r1 = 25,4067 /23,8859 = 1,06367.

B = 4,956 ∙ (  0,7) - 2,906 ∙ (  0,7)^1,75 = 4,956 ∙ (0,9  0,7)  2,906 ∙ (0,9  0,7)^1,75 = 0,8174.

(mc_v)”_r = (mc_v)”_1r + A^2,9 ∙ B = 25,4067 + 1,0627731^2,9 ∙ 0,8174 = 26,3844 кДж/кмоль.

Изобарная теплоемкость продуктов сгорания

(mc_p)”_r = (mc_v)”_r + 8,315 = 26,3844 + 8,315 = 34,699 кДж/кмоль.

Изохорная теплоемкость свежего заряда поступающая в цилиндры двигателя при температуре t₀

(mc_v)’_a = 20,759 + 0,0008 ∙ t₀ = 20,759 + 0,0008 ∙ 2 0 = 20,775 кДж/кмоль.

Изобарная теплоемкость свежего заряда

(mc_p)’₀ = (mc_v)’₀ + 8,315 = 20,775 + 8,315 = 29,09 кДж/кмоль.

Теплота, унесенная с отработавшими газами

Q_ог = G_т ∙ L ∙ [∙ (mc_p)”_rt_r  (mc_p) ∙ t₀]/1000] = 18,7311 ∙ 0,463 ∙ [1,077 ∙ 34,699 ∙ 1114  29,09 ∙

∙ 20]/1000 = 356,07 МДж/ч.

q_ог = Q_or ∙ 100/Q = 356,1 ∙ 100/824,2 = 43,2 %.

Теплота, потерянная за счет неполноты сгорания топлива

Q_нс = H_u ∙ G_t = 5,86364 ∙ 18,73 = 109,832 МДж/ч.

q_нс = Q_нс ∙ 100/Q = 109,8 ∙ 100/824,2 = 13,3 %.

Теплота, унесенная с охлаждающей жидкостью

Q_w = c ∙ i ∙ D_ц^1+2m ∙ n^m ∙ (H_u  H_u)/( ∙ H_u) = 0,3 ∙ 4 ∙ 0,911^1+2∙0,6 ∙ 5700^0,6 ∙ (44 – 5,86364):

:(0,9 ∙ 44) = 43,94 МДж/ч.

q_w = Q_w ∙ 100/Q = 43,94 ∙ 100/824,2 = 5,331 %.

Неучтенные потери

Q_s = Q – (Q_e + Q_М + Q_ог + Q_нс + Q_w) = 824,2 – (201,6 + 47,49 + 356,1 + 109,8 + 43,94) =

= 65,23 МДж/ч.

q_s = Q_s ∙ 100/Q = 65,23 ∙ 100/824,2 = 8 %.

3. Построение индикаторной диаграммы

Индикаторную диаграмму построим аналитическим методом. При этом необходимо учитывать следующие допущения:

• давление в процессе пуска постоянно и равно давлению в конце впуска;

• давления в процессе сжатия и расширения изменяются по политропному закону PVⁿ = const с постоянным значением политроп, взятых из теплового расчёта:

• для политропы сжатия ;

• для политропы расширения ;

• давление в процессе выпуска постоянно и равно давлению в конце наполнения.

Результаты расчёта представлены в табл. 1 и на рис. 1.

Ход поршня, дм

Рис. 1. Индикаторная диаграмма

Таблица 1

Результаты расчёта политроп сжатия и расширения

Sn , дм	Рсжатие, МПа	Ррасширение, МПа	Рвп, МПа	Рвып, МПа
0.06617	0.0828	0.41479	0.0828	0.12872
0.06038	0.09377	0.46497	0.0828	0.12872
0.05459	0.10754	0.52726	0.0828	0.12872
0.0488	0.12524	0.60639	0.0828	0.12872
0.04301	0.14868	0.70983	0.0828	0.12872
0.03722	0.18096	0.85009	0.0828	0.12872
0.03143	0.2277	1.04965	0.0828	0.12872
0.02564	0.30028	1.35308	0.0828	0.12872
0.01985	0.42517	1.86186	0.0828	0.12872
0.01406	0.67931	2.86237	0.0828	0.12872
0.00827	1.39707	5.54799	0.12872	0.12872