Занятие № 5 «построение расчётной индикаторной диаграммы» (процессы сгорания и расширения)

3. Цель занятия

Определение в точке «» контрольных значений давления и температуры ,и степени предварительного и последующего расширенияи.

Построение индикаторной диаграммы в координатах и , то есть необходимых для реализации заданной мощности двигателя (использовать результаты практического занятия №4 по расчёту процессов наполнения и сжатия).

4. Методика исследования

Все расчёты проводятся при нормальных внешних атмосферных условиях, то есть температуре окружающего дизель воздуха То = 293 К и барометрическом давлении Ро = 0,105 мПа.

0. Процесс сгорания

Весовой элементарный состав дизельного топлива принимаем равным:

С = 0,86, Н = 0,13 и О = 0,01

Для определения используем известное уравнение сгорания

где - коэффициент использования теплоты в точке z;

Величина (величина = 0,8 – 0,9, а = 0,75 – 0,9)

- коэффициент молекулярного изменения в точке z, равный

,

где - теоретический коэффициент молекулярного изменения

- коэффициент избытка продувочного воздуха ( см. занятие №4)

- коэффициент выделения теплоты в точке (z). Можно принять 0,85.

Из курса теплотехники известно, что средняя молярная теплоёмкость равна

, где коэффициенты определяются по известным формулам:

,

Тогда величину найдём по уравнению сгорания:

Необходимо иметь в виду, что для эффективного сгорания величина должна удовлетворять условию:

Далее определяются максимальное давление сгорания () и степень предварительного расширения ():

2.2. Процесс расширения

Необходимо найти параметры и в конце расширения, и затем построить политропу расширения.

Степень последующего расширения равна:

Величина , К (1)

где - среднее значение показателя политропы расширения

В уравнении (1) два неизвестных и , поэтому для его решения используем дополнительно уравнение теплового баланса на линии расширения:

(2), где

-коэффициент молекулярного изменения при полном сгорании

= 0,486,

Величину - среднюю теплоёмкость продуктов сгорания приравниваем теплоёмкости свежего заряда (), равной

, где

Коэффициенты иопределяются по формулам:

и

Далее решаем уравнения (1) и (2) методом итераций:

1). Задаёмся значением в диапазоне 900 – 1200 К

2). Находим из уравнения (1).

3). Подставляем в уравнение (2) и определяем .

4). Если получается более 0,01, то расчёт рекомендуется повторить.

Для тепловозных ЛЭУ обычно = 1,21 – 1,28, а = 900-1200К

Определяем давление в конце процесса расширения:

(для справки обычно = 0,5 – 1,0).

Промежуточные значения давлений газов в цилиндре ЛЭУ в процессе расширения можно найти по уравнению политропы расширения

Задавшись несколькими значениями объёма , найдём соответствующие величины .

Далее на миллиметровой бумаге дополнительно к итогам по заданию №4 вычерчивается индикаторная диаграмма в координатах и для процессов сгорания и расширения.