I этап

1. Процесс наполнения

1.1. Давление воздуха на входе в комп­рессор

р'_о=р_o - Δр_ф , Па (52)

р'_о = 1,013∙10⁵ -392 = 1,009∙10⁵ Па.

1.2. Давление воздуха после компрессора

р_к = р_s + Δр_х , Па (53)

р_к = 1,98∙10⁵ + 1962 = 2,0∙10⁵ Па,

где р_s=1,98∙10⁵ Па приня­то по прототипному двигателю.

1.3. Степень повышения давления в компрессоре

π_к = р_к/р`_о , (54)

π_к = 2,0∙10⁵ /1,009∙10⁵ = 1,98.

1.4. Давление в цилиндре в конце процесса наполнения

р_а = (0,96÷1,05)р_к , Па (55)

р_а = 0,96∙2,0∙10⁵ = 1,92∙10⁵ Па.

1.5. Температура воздуха после компрессора

, К (56)

Т_к= 293∙1,98^0,375 = 378 К,

где n_к = 1,6 — показатель политропы сжатия в компрессоре (принято).

1.6. Температура воздуха в ресивере

Т_s = 273 + t_з.в +(15÷20°С) , К (57)

Т_s = 273 + 14 + 20 = 307 К.

1.7. Степень охлаждения воздуха

, (58)

Е_х= 0,83.

1.8. Температура воздуха в рабочем цилиндре с учетом подо­грева (Δt=10°С) от стенок камеры сгорания

Т`_s = Т_s + Δt , К (59)

Т_s = 307 + 10 = 317 К.

1.9. Температура смеси воздуха и остаточных газов в конце процесса наполнения

, К (60)

Т_а = 339 К,

где γ_г = 0,07;

T_г = 650 К принято.

1.10. Коэффициент наполнения, отнесенный к полезному ходу поршня (действительный коэффициент наполнения),

, (61)

где =13,5 степень сжатия принята из условий надеж­ного пуска и надлежащей экономичности двигателя.

1.11. Коэффициент наполнения, отнесенный к полному ходу поршня (условный коэффициент наполнения),

, (62)

η`_н= 0,886∙0,91 = 0,8,

где Ψ_s= Ψ_п=0,09 (принято).

1.12. Рабочий объем цилиндра

, м³ (63)

v`_s = 0,785∙0,9²∙1,8 = 1,14 м³.

1.13. Плотность наддувочного воздуха

, кг/м³ (64)

γ_s = 1,98∙10⁵/(287∙307) = 2,25 кг/м³.

где R=287 Дж/(кг∙град) – универсальная газовая постоянная.

1.14. Заряд воздуха, отнесенный к полному рабочему объему цилиндра,

, кг/цикл (65)

G`_в= 2,02 кг/цикл,

где d = 0,01 – влагосодержание воздуха принято по табл. 1. Приложение Д.

2. Процесс сжатия

2.1. Давление в цилиндре в конце процесса сжатия

, Па (66)

p_c = 1,92∙10⁵∙13,5^1,373 = 68,43∙10⁵ Па,

где n₁ = 1,373 – показатель политропы сжатия (принято).

2.2. Температура воздуха в конце процесса сжатия

, K (67)

T_c = 339∙13,5^0,373 = 895 K,

3. Процесс сгорания

3.1. Максимальное давление сгорания

, Па (68)

p_z =1,2∙6,8∙10⁶ = 8,16∙10⁶ Па,

где λ=1,2 — степень повышения давления (принято).

3.2. Максимальная температура цикла определяется из урав­нения сгорания

, (69)

где ζ_z = 0,86;

λ = 1,2;

γ_r = 0,07∙α = 2,0 (принято);

Q_н =41 418 кДж/кг (принято по табл.2, Приложение Д);

, кмоль/кг (70)

кмоль/кг,

где С = 0,865;

Н = 0,122;

S = 0,008;

О = 0,005 — состав флотского мазута Ф-12 (принято по табл. 2, Приложение Д);

С`_v=19,27+0,0025T_с – средняя молярная теплоемкость за­ряда воздуха,

С`_v=19,27+0,0025∙895=21,5 кДж/(кмоль∙К);

, – средняя молярная изобарная теплоемкость смеси «чис­тых» продуктов сгорания и оставшегося в цилиндре после за­вершения сгорания избыточного воздуха;

кДж/(кмоль∙К).

3.3. Действительный коэффициент молекулярного изменения

, (71)

где β_о – теоретический коэффициент молекулярного изменения;

3.4. Подставив значение параметров в уравнение сгорания, получим:

откуда максимальная температура сгорания

К.