2.3 Расчет процессов сжатия, сгорания и расширения
2.3.1 Давление в конце процесса сжатия:
Рс = Ра ε n1, бар
2.3.2 Температура в конце процесса сжатия:
Тс = Та ε n1 –1, К
2.2.3 Температура в конце процесса сгорания:
Тz = tz + 273,15, К
Температура определяется из уравнения сгорания для дизелей:
Значения средних мольных теплоемкостей определяются:
- для свежего заряда
с'v = 20,154 +1,738·10-3 Tc, кДж/кмоль·К
- для продуктов сгорания
с´p= 8,314+(20,154 +0,293/α) +(15,4 +13,185/α)·10-4 Тz, кДж/кмоль·К
Уравнения сгорания решаются методом подбора.
2.3.4 Максимальное давление в цилиндре в конце процесса сгорания:
Рz = λ Рс, бар
2.3.5 Степень предварительного расширения:
2.3.6 Степень последующего расширения:
2.3.7 Давление в конце процесса расширения:
,
бар
2.3.8 Температура в конце процесса расширения:
,
К
2.4 Индикаторные и эффективные показатели двигателя
2.4.1 Расчетное среднее индикаторное давление:
2.4.2 Действительное среднее индикаторное давление:
Pi = φn Pi Т, бар
2.4.3 Индикаторный К.П.Д. цикла:
2.4.4 Среднее эффективное давление:
Pe = ηмех · Pi , бар
2.4.5 Эффективный К.П.Д. двигателя:
ηе = ηмех · ηί
2.5.6 Удельный индикаторный расход топлива:
,
кг/кВтч
2.4.7 Удельный эффективный расход топлива:
,
кг/кВтч
2.4.8 Индикаторная мощность двигателя:
,
кВт
2.4.9 Часовой расход топлива:
B= g e Ne, кг/ч
2.5 Определение размеров цилиндров двигателя
2.5.1 Рабочий объем цилиндра:
,
дм3
(л)
2.5.2 Диаметр цилиндра:
D
=
,
дм
где е - отношение хода поршня к его диаметру D, для быстроходных двигателей принимается е = 0,7 1,3.
2.5.3 Ход поршня:
S = e ·D, дм
2.5.4 Средняя скорость поршня:
,
м/с
2.5.5 Литровая мощность двигателя:
,
кВт/л
2.6 Построение индикаторных диаграмм двигателя
2.6.1 Для расчета координат точек теоретической индикаторной диаграммы вычисляются значения характерных объемов рассчитанного двигателя, объема камеры сжатия Vс, полного объема цилиндра Vа, объема конца изобарного подвода тепла Vz .
Объем камеры сжатия Vс:
,
дм3
Полный объем цилиндра Vа:
Vа = Vс + Vn , дм3
Объем в конце изобарного подвода тепла Vz:
Vz = ρ Vс, дм3
Для построения линии политропного сжатия и расширения рассчитываются координаты промежуточных точек не менее трех на каждой линии по соотношению:
– для линии политропного сжатии:
– для линии политропного расширения:
где Vх – значение текущего объема принимаются в долях полного объема цилиндра:
– для
линии сжатия:
;
;
– для
линии расширения:
;
;
Координаты всех рассчитанных точек теоретической индикаторной диаграммы сводятся в таблицу 3 приложения (для давления Ра и Рг проставляются значения принятые в расчете)
По координатам точек таблицы 3 в масштабе на отдельном листе (можно на миллиметровой бумаге) строится теоретическая индикаторная диаграмма.
2.6.2 Для построения линий действительной индикаторной диаграммы на теоретической индикаторной диаграмме производятся скругления в точках с, z, z׳, a, в и наносится линия процессов очистки и зарядки вг и га.
2.6.3 На построенные индикаторные линии наносятся линии средних индикаторных давлений – теоретического PiТ и действительного Pi.
2.6.4 По справочным материалам аналогично выполненных конструкций двигателей приводятся графическая схема расположения цилиндров рассчитанного двигателя и порядок их работы.