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.

1. 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 точкеz;

Величина = 0.85*0.8=0.68

= 0,8 – 0,9, а = 0,75 – 0,9

теплоёмкость свежего заряда

- 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

=28.03+0.0029*1700 = 32.9

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 ив 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:

где

-коэффициент молекулярного изменения при полном сгорании

= 0,486, = 1.009*0.85 = 0.858

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

22.68

где

Коэффициенты иопределяются по формулам:

и = 1.22*10^-3

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 идля процессов сгорания и расширения.