2.5.3 Определение индикаторных и эффективных показателей

Теоретическое среднее индикаторное давление

, МПа.

Действительное среднее индикаторное давление

,

где выбирается из таблицы 2.1

Индикаторный КПД

^.

Индикаторный удельный расход газа

, .

где q – доля тепла, вводимая жидким топливом от всего тепла, фактически участвующего в процессе, определяемая по формуле

.

Среднее эффективное давление

, МПа.

Эффективный КПД

.

Эффективный удельный расход газа

, м³/кВтч.

2.6 Тепловой расчет комбинированного двигателя на пэвм

В предложенном методе расчета рабочего процесса рассматривается сжатие заряда воздуха, сгорание топлива и расширение газа в цилиндре. В конце расчета определяется мощность двигателя и экономичность его работы. В процессе расчета анализируется изменение внутренней энергии и энтальпии газа, а также изменение работы по углу поворота коленчатого вала от начала до конца расчета. Теплоемкости определяются из соотношений газовой постоянной и показателя адиабаты.

Предлагаемая методика^ расчета рабочего процесса дизельного ДВС разработана применительно к ПЭВМ (язык программирования СИ++). Она позволяет определить параметры рабочего цикла, а также индикаторные и эффективные показатели двигателя. Этапами расчета являются: исходные данные, сжатие заряда воздуха, сгорание топлива, расширение газа в цилиндре, индикаторные и эффективные показатели двигателя.

2.6.1 Выбор и обоснование исходных данных

Перечень необходимых для расчета исходных данных для тихоходного дизеля наддувом воздуха приведен в таблице 2.9 (некоторые из них требуют предварительного расчета).

Давление в цилиндре в начале сжатия (Р_се) определяют из уравнения, характеризующего общий уровень расхода воздуха:

,

.

Давление воздуха после компрессора можно определить на основании экспериментальных данных

P_к = P_ce / (0,94…0,96).

Таблица 2.9 – Исходные данные и пример их заполнения

Наименование параметров	Обозна-чение	Величины
1	2	3
Диаметр цилиндра	D	340 мм
Ход поршня	S	330 мм
Частота вращения коленчатого вала	n	750 мин-1
Степень сжатия	ε	13
Рабочий объем цилиндра	Vh	0,0262 м3
Объем камеры сжатия	Vc	0,00218 м3
Отношение радиуса кривошипа к длине шатуна	λR	0,22
Температура воздуха в начале сжатия	Tce	3400 К
Угол поворота коленвала в начале сжатия	φсн	1800 пкв
Угол поворота коленвала в конце сжатия (угол начала сгорания)	φсгн	3500 пкв
Давление воздуха в цилиндре в начале сжатия	Рсе	2,2·104 кг/м2
Коэффициент наполнения цилиндра	ηv	0,95
Газовая постоянная воздуха	RB	29,3 ккал/кг
Показатель экспоненты сгорания	m+1	2,8
Угол коленвала в конце сгорания	φст.к	4100 пкв
Количество топлива поданного в цилиндр за один цикл	gт	0,0017 кг
Теплотворная способность топлива (низшая теплота сгорания)	Ηи	10100 ккал/кг
Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива	L0	14,3 кг
Заданный коэффициент избытка воздуха	α	2,2
Количество водорода и кислорода в топливе в относительных величинах	Н, О	0,13 и 0,002
Температура воздуха перед впускными клапанами	Tкe	340 К
Температура остаточных газов	Tr	700 К
Увеличение температуры воздуха от подогрева стенками цилиндра	ΔTa	10
Коэффициент остаточных газов	γr	0,02
Вес заряда воздуха после компрессора	gв	0,06 кг/ц
Давление воздуха после компрессора	Pк	2,3·104 кг/м2
Диапазон сгорания топлива	σz	60 пкв
Киломоль воздуха (мольная масса)	μв	28,9 кмоль
Заряд смеси воздуха в цилиндре с остаточными газами за один цикл	gц	0,0612 кг/ц
Относительное использование выделенного тепла при сгорании топлива	θ	0,95

Окончание таблицы 2.9

1	2	3
Число цилиндров	z	6
Коэффициент тактности двигателя	τ	0,5
Механический коэффициент полезного действия	ηм	0,85
Заданный удельный эффективный расход топлива	ge	155 г/л. с.ч
Заданная мощность двигателя	Ne	1500 л. с.
Радиус кривошипа	r	165 мм
Длина шатуна	l	750 мм
Интервал выдачи данных на печать	Δ n	5 пкв

Расход топлива за один цикл может быть задан предварительно, исходя из конструктивных соображений

.

Определение необходимого количества воздуха для сгорания топлива (при отсутствии его избытка) производится по следующему соотношению

;

где C, H, S, O – соответственно относительное весовое содержание углерода, водорода, серы и кислорода; 0,21 – объемное мольное содержание кислорода в воздухе; 28,9 – кмоль воздуха.

Наиболее распространенное дизельное топливо имеет состав:

C – 0,87; H – 0,126; O – 0,004; S – 0.

Температура заряда в начале сжатия

.

Температура воздуха после охладителя (Т_ке) больше температуры жидкости для его охлаждения на 20…30°С, т. е. Т_ке = Т_в + (20…30), К.

Увеличение температуры в результате нагрева воздуха от стенок головки цилиндра и гильзы (ΔТ_а) составляет ΔТ_а ≈ 10 °С.

Заряд воздуха в цилиндре в смеси с остаточными газами

.

Вес заряда воздуха в цилиндре

.

Величина коэффициента остаточных газов (γ_r) не превышает 4% (у хорошо доведенных дизелей 1…2%).

Для оценки качества заряда цилиндра определяется коэффициент наполнения, отнесенный к объему цилиндра за ход поршня (V_h)

.

Показатель экспоненты сгорания топлива

,

где – значение Х при 0,5σ_z; σ_z – диапазон сгорания по углу пкв.

Заданный коэффициент избытка воздуха для тихоходных мощных дизелей имеет значение α = 2,2…3,0. Конкретная его величина зависит от типа и назначения двигателя.

Рабочий объем цилиндра (V_h) и объем камеры сжатия (V_c)

; .