Главная страница
Навигация по странице:

  • 1.1 Назначение, область применения двигателя. 3 1.3 Описание двигателя [1] 4Детали остова 4 Фундаментная рама 4

  • 2.3 Определяем количество молей воздуха, необходимого для сгорания одного килограмма топлива. 15

  • 3. ДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ 26 3.1 Построение диаграммы сил инерции по методу Толле 263.2.Построение диаграмм движущихся сил 28

  • 4. ЗАКЛЮЧЕНИЕ 34 СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 35

  • Тепловой расчет 6чрн1826. Курсовая 6ЧРН18-26. 1 Судовая дизельная установка судна


    Скачать 103.23 Kb.
    Название1 Судовая дизельная установка судна
    АнкорТепловой расчет 6чрн1826
    Дата06.02.2022
    Размер103.23 Kb.
    Формат файлаdocx
    Имя файлаКурсовая 6ЧРН18-26.docx
    ТипРеферат
    #353102
    страница1 из 3
      1   2   3

    Содержание

    Введение

    1 Судовая дизельная установка судна………………...……..……...

    2

    1.1 Назначение и область применения двигателя…………..….......

    2

    1.2 Основные технические характеристики……………..……........

    2

    1.3 Описание двигателя…..………....

    2

    1.4 Техническое обслуживание и эксплуатация ДВС…………...

    6

    1.5 Выбор исходных данных для расчета рабочего цикла………...

    10

    2 Тепловой расчет рабочего цикла двигателя……….…….…..…...

    11

    2.1 Расчет параметров наполнения рабочего цилиндра….….....….

    11

    2.2 Расчёт параметров процесса сжатия………………….……...…

    12

    2.3 Определяем количество молей воздуха, необходимого для сгорания одного килограмма топлива……..……….……….....……

    13

    2.4 Расчёт параметров процесса сгорания………….……..…….….

    14

    2.5 Расчет параметров процесса расширения…………...….....……

    16

    2.6 Основные индикаторные и эффективные показатели цикла….

    18

    2.7 Расчёт основных размеров цилиндра………….……..……........

    20

    2.8 Построение индикаторной диаграммы………………..….…….

    22

    3. Динамический расчет…………………………………..……...…..

    24

    3.1 Построение диаграммы сил инерции по методу Толле…..........

    24

    3.2 Построение диаграмм движущихся сил……………..…….....…

    25

    3.3 Построение диаграммы касательной силы одного цилиндра....

    26

    3.4 Построение диаграммы суммарных касательных сил…..…......

    27

    3.5 Расчет маховика………..…………….………………..……...….

    29

    4. Заключение………..…………………..………………..……….....

    31

    5. Список литературы……………….……………..……..……….....

    32



    1.1 Назначение, область применения двигателя. 3

    1.3 Описание двигателя [1] 4

    Детали остова 4

    Фундаментная рама 4

    Фундаментная рама выполнена заодно с блок – картером из чугуна. Блок–картер имеет люки с глухими крышками со стороны распределения и крышками с предохранительными клапанами со стороны выпуска. Коленчатый вал уложен в рамовых подшипниках фундаментной рамы. Рамовые подшипники имеют стальные вкладыши, залитые баббитом Б-83. 4

    Детали кривошипно-шатунного механизма и маховик 4

    Системы двигателя 5

    1.5 Выбор исходных данных для расчета рабочего цикла 11

    2.2 Расчёт параметров процесса сжатия 14

    2.3 Определяем количество молей воздуха, необходимого для сгорания одного килограмма топлива. 15

    2.3.2 Определяем действительное количество воздуха 15

    2.4 Расчёт параметров процесса сгорания 15

    2.5 Расчет параметров процесса расширения 18

    2.6 Основные индикаторные и эффективные показатели цикла 20

    2.7 Расчёт основных размеров цилиндра 22

    2.8 Построение индикаторной диаграммы 24

    2.8.1 Принимаем длину отрезка Va соответствующей полному объему цилиндра 24

    – длинна отрезка соответствующая полному объему цилиндра; 24

    – степень сжатия. 24

    24

    3. ДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ 26

    3.1 Построение диаграммы сил инерции по методу Толле 26

    3.2.Построение диаграмм движущихся сил 28

    3.3 Построение диаграммы касательной силы одного цилиндра 29

    4. ЗАКЛЮЧЕНИЕ 34

    СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 35


    ВВЕДЕНИЕ

    Настоящая работа выполняется в соответствии с ФГОС по специальности

    26.02.05 «Эксплуатация судовых энергетических установок» с целью формирования профессиональных компетенций, совершенствование у обучающихся умений и навыков в применении полученных знаний к решению технико-экономических вопросов, связанных с эксплуатацией судовых дизельных установок. Выполнение курсовой работы способствует повышению уровня теоретической и практической подготовки специалистов флота рыбной промышленности.


    1. СУДОВАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА СУДНА.

    Дизель 6ЧРН 18/26 – четырехтактный, рядный, вертикальный, реверсивный, тронковый, простого действия, с газотурбинным наддувом и промежуточным охлаждением наддувочного воздуха.

    1.1 Назначение, область применения двигателя.

    Дизели 6ЧРН 18/26 предназначены для установки на судах типа БАТМ в качестве главных двигателей в составе двухмашинного дизель-редукторного агрегата ДРА-6800/145-2ВГ ОМ4.
    1.2 Основные технические характеристики 6ЧРН18/26(взятые из прототипа)
    Табл. 1 - Основные технические характеристики 6ЧРН 18/26

    Наименование величины

    Обозначение

    величины

    Единица измерения

    Размерность

    Число цилиндров

    Z




    6

    Диаметр поршня

    D

    м

    0,18

    Ход поршня

    S

    м

    0,26

    Степень сжатия

    ε




    13

    Мощность

    Ne

    КВт

    291

    Число оборотов

    N

    Об/мин

    1000

    Скорость поршня

    Cm

    м/с

    8,67

    Эффективное давление

    Pe

    МПа

    0,88

    Расход топлива

    ge

    г/кВт. ч

    204

    Расход масла

    gm

    г/кВт. ч

    1,4

    1.3 Описание двигателя [1]

    Детали остова

    Фундаментная рама

    Фундаментная рама выполнена заодно с блок – картером из чугуна. Блок–картер имеет люки с глухими крышками со стороны распределения и крышками с предохранительными клапанами со стороны выпуска. Коленчатый вал уложен в рамовых подшипниках фундаментной рамы. Рамовые подшипники имеют стальные вкладыши, залитые баббитом Б-83.


    Блок цилиндров

    Блок цилиндров крепится к блок-раме анкерными связями, нижний конец которых ввернут в цилиндрические гайки, находящиеся в расточках блок – рамы. Рабочий цилиндр состоит из двух основных частей, выполненных из серого чугуна: втулки и рубашки. Втулка упирается буртом в рубашку и фиксируется от разворота штифтом. Рубашка упирается буртом на опорную плиту остова и фиксируется при помощи штифта.
    Втулки цилиндров

    Втулки цилиндров – чугунные. Водяное уплотнение втулки в верхней части обеспечивается буртом, под которым положена прокладка, в нижней – тремя резиновыми кольцами. Втулка и рубашка совместно образуют камеру охлаждения цилиндра.
    Крышки цилиндров

    Крышки цилиндров индивидуальные, чугунные. Уплотнение цилиндра достигается установкой красно – медной прокладки. В крышке размещены: форсунка, впускной, выпускной и декомпрессионно – индикаторный клапаны.
    Детали кривошипно-шатунного механизма и маховик

    Поршень

    Поршень состоит из двух основных частей: головки из легированной стали и литой алюминиевой юбки. Головка поршня крепится к юбке восемью шпильками и гайками. Гайки опираются на специальные опоры, имеющие сферические поверхности, которые сопрягаются с соответствующими сферическими поверхностями в юбке поршня. Головка поршня ориентирована относительно юбки с помощью цилиндрического установочного штифта. В головке поршня имеются четыре выемки, расположенные под впускными и выпускными клапанами. Поршень цельный, чугунный, охлаждаемый маслом. Шатун стальной, штампованный с прямым разъемом нижней головки.
    Шатун

    Шатун состоит из двух основных частей: стержня шатуна и крышки, выполненных из легированной стали. Стержень шатуна имеет двутавровое сечение. Крышка фиксируется относительно стержня шатуна в поперечном направлении замками, в продольном направлении – штифтом и крепится к стержню четырьмя болтами. Болты имеют на торцах конусы, в которых устанавливается приспособление для замера выжимки болтов при сборке. В нижнюю головку шатуна устанавливаются стальные вкладыши с заливкой свинцовистой бронзой, положение которых фиксируется замками. В верхнюю головку стержня шатуна засована стальная втулка головного подшипника с заливкой свинцовистой бронзой. Вкладыши шатунного подшипника смазываются маслом, подводящимся по каналам в коленчатом валу.

    Коленчатый вал

    Коленчатый вал кованый, цельный изготовлен из легированной стали. Кривошипы коленвала развернуты по окружности под углом 120°. Каждый кривошип уравновешен двумя противовесами. Щеки имеют выступы в форме «ласточкина хвоста», на которые опираются противовесы. С помощью этих выступов и отжимного винта противовесы фиксируются в нужном положении. Винт стопорится планкой и опирается сферическим концом в пяту. На обоих концах вала имеются фланцы. Кормовой фланец служит для отбора мощности через специальную муфту и редуктор. В случае необходимости к кормовому фланцу присоединяется маховик. На кормовом конце коленчатого вала имеются буртики для установки в упорный подшипник, который фиксирует вал в осевом направлении. К фланцу крепится шестерня привода распределительного вала и вспомогательных механизмов. К носовому фланцу крепится шестерня валоповоротного устройства.
    Маховик.

    Маховики изготавливают из чугуна и стали. Они служат для обеспечения заданной неравномерности вращения коленчатого вала за счет аккумулирования и отдачи кинетической энергии. Малые маховики при диаметре до 2 м выполняют сплошными и литыми. На наружной окружности обода маховика иногда делают зубчатый венец, с которым сцепляется валоповоротное устройство. Для проверки и регулирования фаз газораспределения двигателя на обод маховика наносят метки, соответствующие положениям ВМТ и НМТ для каждого цилиндра.
    Системы двигателя

    Топливная система

    Топливная система состоит из шестеренчатого топливоподкачивающего насоса с редукционным клапаном, сдвоенного фильтра тонкой очистки, отдельных топливных насосов высокого давления для каждого цилиндра и форсунок.

    Каждый рабочий цилиндр дизеля обслуживается топливным насосом золотникового типа. Движение плунжера ТНВД осуществляется от топливного кулачка распределительного вала через промежуточный привод.

    Трубопровод топлива на дизеле предназначен для подвода топлива к насосам высокого давления, а также для отвода утечек от форсунок. Форсунки струйного распыливания; распылитель имеет десять распыливающих отверстий.

    Форсунка дизеля закрытого типа устанавливается в крышке цилиндра. Топливо к форсунке подводится по топливопроводу высокого давления, присоединяемому к резьбовому гнезду корпуса форсунки через прокладку.

    В топливной системе в трубопроводе отсечного топлива для поддержания постоянного давления устанавливается редукционный клапан. В трубопроводе утечек топлива от насосов и форсунок установлен сигнализатор, срабатывающий при повреждении топливопровода высокого давления. При падении давления в системе до 1,0 атм регулятор постоянной скорости вращения выключает подачу топлива и двигатель останавливается.

    По каналу топливо попадает в камеру дифференциальной площадки иглы. Просочившееся топливо по другому каналу поступает в систему отвода утечек.
    Система смазки

    Система смазки циркуляционная с сухим картером, под давлением, со свободным сливом масла в раму и откачиванием в отдельно расположенный маслобак. На дизеле установлен двухсекционный масляный насос. Предпусковая прокачка дизеля маслом производится пневмоагрегатом, смонтированным на под моторной раме. Фильтрация масла производится фильтром полнопоточным тонкой очистки со сменными фильтрующими элементами и центробежным фильтром, расположенным на маслобаке.

    Система смазки двигателя устроена следующим образом. Циркуляционное масло из поддона забирается шестеренчатым насосом по трубопроводу с трубчатым фильтром грубой очистки и через фильтр тонкой очистки, масляный холодильник, трубопровод и сверление в раме под давлением 2-2,5 атм поступает к нижним вкладышам рамовых подшипников. По сверлениям в коленчатом вале масло отправляется к мотылевым, а от них по сверлениям в шатунах – к головным подшипникам. От этой системы масло поступает на смазку привода распределительного вала, а также в сервомотор регулятора постоянной скорости вращения. Футштоком контролируется уровень масла в поддоне двигателя, который должен составлять 180мм. Нормальное количество масла в картере – 250 кг. Прокачка масла перед пуском осуществляется ручным насосом при открытом запорном клапане. Тонкая очистка масла производится последовательным пропуском его через секцию с щелевым фильтром и четыре фильтрующих патрона с мелкой металлической сеткой под крышкой. Температурный режим смазки контролируется по термометрам, расположенным до и после холодильника. Втулки цилиндров смазываются разбрызгиванием масла в картере. Привод клапанов получает смазку от масленок. Смазка ротора газотурбонагнетателя выполняется маслозабрасывающими кольцами на концах ротора из масляных ванн в корпусе.
    Система охлаждения

    Система охлаждения дизеля водяная двухконтурная, состоит из двух водяных насосов внутреннего и внешнего контуров, охладителя надувочного воздуха, охладителя масла, охладителя воды, регулятора температуры масла, регулятора температуры воды и расширительного бачка. Дизель и турбокомпрессор охлаждаются циркулирующей пресной водой внутреннего контура, а надувочный воздух, масло и вода охлаждаются в охладителях воздуха, воды и масла проточной водой внешнего контура (забортной водой).

    Перепуск воды из зарубашечного пространства в крышки цилиндров осуществляется по корпусам, втулкам, уплотненных кольцами.

    Спуск воды из лабиринтных полостей крышек осуществляется по пальцам, вставленным в рубашки цилиндров. Уплотнение пальцев обеспечивается резиновыми кольцами.


    Система наддува

    Наддув – умеренный. Система наддува включает в себя осевой турбокомпрессор с частотой вращения n =300л.с.(18000 об/мин), трубчатый воздухоохладитель и влагоуловитель для удаления из охлажденного воздуха сконденсированной влаги.
    Система пуска

    Система пуска пневматическая (сжатым воздухом давлением 25-30 кГс/см2) состоит из пусковых баллонов, главного пускового клапана, воздухораспределителя золотникового типа и пусковых клапанов на крышках цилиндров.

    Главный пусковой клапан сообщает пусковую магистраль дизеля с воздушными баллонами при пуске и быстро отключает и разгружает магистраль от давления воздуха по окончании пуска.
    1.4 Техническое обслуживание и эксплуатация ДВС [2]

    На судах, где предусмотрено вахтенное обслуживание, механик обязан:

    Осуществлять контроль за работой дизеля и обслуживающими его вспомогательными механизмами, устройствами отбора мощности, системами и трубопроводами по показаниям контрольно-измерительных приборов, сигналами исполнительной и аварийно-предупредительной сигнализации, а также путем осмотра, проверки на ощупь доступных узлов и прослушивания, руководствуясь при этом требованиями инструкции завода-изготовителя и настоящих правил;

    Периодичность и объем обслуживания дизелей без постоянной вахты в машинном помещении устанавливается инструкцией по эксплуатации, разработанной соответствующей службой судовладельца и согласованной с инспекцией Регистра.

    После пуска необходимо нагружать двигатель постепенно, в соответствии с инструкцией для данной марки двигателя. Двигатель считается прогретым, когда при установившемся режиме нагрузки температура воды и масла на входе и выходе в соответствующих системах остается постоянной. Для сокращения времени прогрева двигателя холодное масло перед пуском прогревают, если в системе циркуляции имеется устройство для прогрева. При низкой температуре охлаждающей воды рекомендуется рекомендуется часть теплой воды перепускать в приемную полость насоса системы охлаждения.

    Температура выхлопных газов у отдельных цилиндров не должна отличаться от среднего значения более чем на 5% при номинальной нагрузке двигателя. Выхлопные газы должны быть бесцветными или иметь светло-серый оттенок. Другие цвета указывают на неисправность двигателя.

    Упорные, промежуточные подшипники и дейдвудные сальники осматривают через каждый час, температуру их нагрева контролируют на ощупь.

    Максимальная скорость вращения и зоны критических скоростей вращения вала двигателя отмечаются на тахометре красной чертой и красным сектором. Два раза в сутки показания тахометра проверяют при помощи счетчика оборотов и секундомера. Разность между показаниями записывают в машинный журнал.

    Судовые двигатели должны работать с мощностью и частотой вращения, не превышающими номинальных величин, установленных заводами-изготовителями. Работа двигателя с перегрузкой разрешается не более 1 ч. При работе в тропиках мощность дизеля снижается в зависимости от температуры наружного воздуха и в соответствии с требованиями заводской инструкции. Выбор режимов работы установок с ВРШ при раздельном управлении шагом винта и частотой вращения должен проводится в соответствии со специальными инструкциями, имеющимися на судне.

    Периодически (4-5 раз за вахту) проверяют чистоту фильтров. Большой перепад давления в фильтрах (контролируется при помощи манометров или дифференциального манометра) указывает на загрязнение фильтра. Равенство давлений указывает на повреждение последнего. Сильно загрязненные фильтры промывают в керосине (топливе), затем в теплой воде и просушивают.

    При понижении давления или повышении температуры масла усиливают смазку (включают резервный насос) или уменьшают скорость вращения вала

    двигателя, сообщают об этом на командный мостик и не медленно устраняют неисправность.

    Следят за отсутствием воды и топлива в масле. Содержание их в масле определяют (по цвету и вязкости последнего).

    Давление и температура воды после выхода из системы охлаждения каждого цилиндра должны соответствовать инструкции по эксплуатации двигателя. При охлаждении двигателя забортной или пресной водой температура воды, выходящей из каждого цилиндра не должна превышать соответственно 40-50 и 60-80° С. Разность температур воды, выходящей из крышек различных цилиндров, не должна превышать 5° С. Разность температур воды, входящей в дизель и выходящей из него, должна быть больше 7-15° С для замкнутых систем и 10-20° С для проточных. При чрезмерном повышении температуры воды после выхода из системы охлаждения необходимо усилить охлаждение двигателя. Если температура не уменьшается, то уменьшают частоту вращении вала двигателя, сообщают об этом на командный мостик и устраняют неисправность.

    В случае охлаждения поршней маслом (водой) контролируют герметичность трубопроводов системы охлаждения поршней и тщательно проверяют отсутствие воды в картере двигателя.

    Машинная команда должна внимательно осматривать состояние топливопроводов. Обнаруженные пропуски и неплотности немедленно устраняют, так как в топливную систему может попасть воздух, что вызовет неисправность в работе двигателя.

    Нагрев топливного насоса и форсуночной трубки и одновременное увеличение ударности нагнетания в форсуночной трубке указывают на засорение сопла форсунки.

    Необходимо проверять на ощупь температуру трубы, соединяющей баллоны с главным пусковым клапаном двигателя. Повышенная температура указывает на поступление в нее газов из цилиндра двигателя в следствии неисправности пусковых клапанов (обычно пропуски газов объясняются неплотностью пусковых клапанов и устраняется притиркой последних).

    Периодически определяют максимальное давление сгорания , среднее давление по времени , среднее индикаторное давление . Максимальное давление сгорания в отдельных цилиндрах не должно отличаться более чем на 4%, а среднее индикаторное давление – на 2,5%, от среднего значения при полной нагрузке двигателя.

    Непосредственно после пуска двигателя пополняют запас сжатого воздуха в пусковых баллонах. Через каждые полчаса работы компрессора открывают краны продувания и выпускают воду (масло) из сепараторов воздухоохладителей. Работу воздушных насосов контролируют по давлению продувочного воздуха, которое устанавливается в инструкции по эксплуатации двигателя.

    Техническая эксплуатация - это комплекс организационных технических мероприятий, направленных на поддержание судна и СДЭУ в техническом исправном состоянии, подразделяется на техническое использование и ремонт.

    Под техническим использованием понимается задание судну таких режимов работы, при которых будет обеспечение выполнения судном производственных

    показателей, поддержание заданных режимов путем постоянного или периодического контроля за параметрами работы двигателя.

    Ремонт - восстановление изношенных механизмов, деталей до рабочего состояния судна.

    За организацию технической эксплуатации судна отвечает капитан. За организацию и эксплуатацию СДЭУ отвечает старший механик.

    Согласно уставу флота рыбной промышленности, либо по распоряжению старшего механика, распределение обязанностей идет путем распределения по заведованию.

    Для обеспечения нормальной технической эксплуатации и ремонта дизельной установки на каждом судне должна быть следующая документация:

    - инструкция по эксплуатации двигателей завода-изготовителя;

    - техническая эксплуатация, обслуживание и уход за дизелями;

    - правила технической эксплуатации судовых дизелей;

    - межремонтные периоды, нормы износа деталей;

    - правила техники безопасности, санитарные правила и правила пожарной безопасности на судах флота рыбной промышленности;

    - технические формуляры на главные и вспомогательные дизели и обслуживающие их вспомогательные механизмы;

    - инструкции по эксплуатации главных и вспомогательных дизелей, обслуживающих их вспомогательных механизмов;

    - акты осмотров, освидетельствований и испытаний дизелей, выданные, инспектором Регистра в период последнего ежегодного освидетельствования;

    - инвентарная книга запасных частей;

    - комплект сборочных чертежей и схем для главных и вспомогательных дизелей, обслуживающих их вспомогательных механизмов;

    - положение о технической эксплуатации судов флота рыбной промышленности;

    - устав службы на судах рыбопромыслового флота Российской Федерации;

    Обязательными техническими документами по учету и контролю эксплуатации судовой дизельной установки являются:
    - машинный журнал;

    - журнал технического состояния;

    - журнал теплотехнического контроля двигателей;

    - журнал индицирования главного двигателя;

    - журнал контроля качества горюче-смазочных материалов и охлаждающей воды дизелей;

    - рейсовое донесение;

    - теплотехнические и рейсовые машинные отчеты;

    - графики выполнения работ по техническому обслуживанию по заведованиям механиков;

    - акты инспекторских осмотров, аварий и происшествий;

    - ремонтные ведомости и отчетность на работы, выполняемые силами машинной команды;

    - машинный журнал, является основным документом контроля режима работы дизеля и должен ежесуточно проверяться, и подписываться главным (старшим) механиком и капитаном. Не допускается ведение двух машинных журналов; чистового и черного.

    Контроль за правильностью ведения и хранения технической документации должен осуществляется механико-судовой службой (аналогичными службами) судовладельцев.

    Перечисленные документы, кроме машинного журнала, должны храниться у главного (старшего) механика, а машинный журнал – в машинном отделении.

    1.5 Выбор исходных данных для расчета рабочего цикла

    Табл. 2 – Выбор исходных данных:

    Номер

    п/п

    Наименование величины

    Обозначение величин

    Размер-ность

    Численное значение

    Обоснование выбора

    1

    Эффективная мощность

    Ne

    кВт

    287

    по заданию

    2

    Частота вращения

    n

    об/сек

    16,67

    по заданию

    3

    Число цилиндров

    z




    6

    по заданию

    4

    Тактность двигателя

    i




    0,5

    по заданию

    5

    Давление окружающей среды

    Po

    МПа

    0,1

    ГОСТ 10150-2014

    6

    Температура окружающей среды

    To

    ˚К

    298

    ГОСТ 10150-2014

    7

    Степень сжатия






    13,1

    по прототипу

    8

    Давление после нагнеталеля

    Pk

    МПа

    0,16

    по прототипу

    9

    Показатель политропы сжатия в нагнетателе

    n1

    МПа

    1,37

    [3 с. 36]

    10

    Подогрев свежего заряда горячими деталями

    ∆T

    ˚K

    5

    [3 с. 34]

    11

    Температура остаточных газов

    Tг

    ˚К

    750

    [3 с. 35]

    12

    Коэффициент остаточных газов

    γг




    0,03

    [3 с. 35]

    13

    Показатель политропы расширения

    n2




    1,29

    [3 с. 36]

    14

    Элементарный состав топлива

    %




    С=87%

    H=12,4%

    O=0,4%

    S=0,2%

    по заданию

    15

    Коэффициент избытка воздуха при сгорании

    α




    2,1

    [3 с. 37]

    16

    Степень повышения давления

    λ




    1,6

    по прототипу

    17

    Коэффициент использования тепла при сгорании

    ζ




    0,75

    [3 с. 37]

    18

    Показатель политропы расширения

    n2




    1,29

    [3 с. 38]

    19

    Коэффициент полноты индикаторной диаграммы

    φ




    0,98

    [3 с. 39]

    20

    Механический КПД двигателя

    мех




    0,84

    по прототипу


    2 ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ РАБОЧЕГО ЦИКЛА ДВИГАТЕЛЯ

    2.1 Расчет параметров наполнения рабочего цилиндра

    2.1.1 Определяем температуру воздуха после центробежного нагнетателя:

    , (1)
    – температура окружающей среды;

    – давление после нагнетателя;

    – давление окружающей среды;

    – показатель политропы сжатия в нагнетателе.

    Данные приведены в табл. 2




    2.1.2 Определяем температуру наддувочного воздуха за холодильником:

    , (2)


    – температура воздуха после центробежного нагнетателя [формула 1];

    – перепад температуры воздуха на холодильнике после нагнетателя

    [3, с. 35].

    ˚К
    2.1.3 Определяем температуру поступающего в цилиндр воздуха, нагретого горячими деталями:

    , (3)
    – температура свежего заряда воздуха перед органами впуска

    [формула 2];

    ∆Т – температура воздуха после холодильника перед впускными органами [3, с. 35].

    Принимаем ∆Т = 5° К


    2.1.4 Определяем температуру свежего заряда с остаточными газами в начале сжатия:

    , (4)

    – температура поступающего в цилиндр воздуха, нагретого горячими деталями [формула 3];

    – коэффициент остаточных газов;

    – температура остаточных газов.

    Данные приведены в табл. 2


    2.1.5 Определяем давление наддувочного воздуха за холодильником.

    , (5)

    – потеря давления воздуха после нагнетателя [3, с. 35];

    – давление после нагнетателя.

    Данные приведены в табл. 2

    Выбираем




    2.1.6 Определяем давление воздуха в начале сжатия.

    , (6)

    для четырехтактных ДВС с наддувом [3, с. 34];

    – давление наддувочного воздуха за холодильником [формула 5].


    2.1.7 Определяем коэффициент наполнения рабочего цилиндра воздухом:

    , (6)

    – степень сжатия;

    – коэффициент остаточных газов;

    Данные приведены в табл. 2

    – давление воздуха в начале сжатия [формула 6];

    – температура свежего заряда воздуха перед органами впуска [формула 2];

    – температура свежего заряда с остаточными газами в начале сжатия [формула 4];

    – давление наддувочного воздуха за холодильником [формула 5].



    2.2 Расчёт параметров процесса сжатия

    2.2.1 Показатель политропы сжатия.

    , (7)
    – температура свежего заряда с остаточными газами в начале сжатия [формула 4];

    – степень сжатия;

    – показатель политропы сжатия в цилиндре двигателя.

    Данные приведены в табл. 2


    Уточняем:



    Окончательно в расчетах примем = 1,37

    2.2.2 Температура в конце процесса сжатия.

    , (8)

    – температура свежего заряда с остаточными газами в начале сжатия [формула 4];

    – степень сжатия;

    – показатель политропы сжатия в цилиндре двигателя.

    Данные приведены в табл. 2




    2.2.3 Давление в конце процесса сжатия.

    , (9)
    – давление воздуха в начале сжатия [формула 6];

    – степень сжатия;

    – показатель политропы сжатия в цилиндре двигателя;

    Данные приведены в табл. 2




    2.3 Определяем количество молей воздуха, необходимого для сгорания одного килограмма топлива.

    2.3.1 Определяем теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 килограмма топлива.

    , (10)
    – элементарный состав топлива (углерод);

    – элементарный состав топлива (водород);

    – элементарный состав топлива (сера);

    – элементарный состав топлива (кислород).

    Данные приведены в табл. 2





    2.3.2 Определяем действительное количество воздуха

    , (11)


    – теоретически необходимое количество воздуха для сгорания

    килограмма топлива [формула 11];

    – коэффициент избытка воздуха при сгорании [3, с. 37].




    Принимаем α = 2,1



    2.4 Расчёт параметров процесса сгорания

    2.4.1 Определим количество молей продуктов сгорания одного килограмма

    топлива

    , (12)
    – элементарный состав топлива (углерод);

    – элементарный состав топлива (водород);

    – элементарный состав топлива (сера);

    Данные приведены в табл. 2

    – теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 килограмма топлива [формула 11];

    – коэффициент избытка воздуха при сгорании [3, с. 37].




    2.4.2 Определим теоретического коэффициента молекулярного изменения

    (13)

    количество молей продуктов сгорания 1 килограмма топлива [формула 13];

    – действительное количество воздуха необходимое для сгорания 1 килограмма топлива [формула 12].




    2.4.3 Определим действительный коэффициент молекулярного изменения

    (14)

    – теоретический коэффициент молекулярного изменения [формула 14];

    – коэффициент остаточных газов.

    Данные приведены в табл. 2



    2.4.4 Определяем давление конца сгорания

    , (15)

    – степень повышения давления;

    Данные приведены в табл. 2

    – давление в конце процесса сжатия [формула 10].



    2.4.5 Определяем среднею мольную изохорную теплоёмкость воздуха в конце сжатия

    , (17)
    – температура в конце процесса сжатия [формула 9]





    2.4.6 Определяем среднею мольную изохорную теплоёмкость продуктов

    сгорания при максимальной температуре сгорания

    , (16)
    – коэффициент избытка воздуха при сгорании [3, с. 37]



    ,9,3+0,0025явие.


    2.4.7 Определяем среднею мольную изобарную теплоёмкость продуктов

    сгорания при максимальной температуре сгорания

    , (17)

    – средняя мольная изохорная теплоёмкость продуктов сгорания при максимальной температуре сгорания [формула 18].



    – неизвестная переменная.

    2.4.8 Определяем низшую рабочую теплотворную способность топлива по формуле Менделеева

    , (18)
    – элементарный состав топлива (углерод);

    – элементарный состав топлива (водород);

    – элементарный состав топлива (сера);

    – элементарный состав топлива (кислород).

    Данные приведены в табл. 2





    2.4.9 Определение максимальную температуру конца сгорания по уравнению сгорания

    , (19)
    – коэффициент использования тепла в процессе сгорания;

    – коэффициент остаточных газов;

    – степень повышения давления;

    Данные приведены в табл. 2

    – низшую рабочую теплотворную способность топлива по формуле Менделеева [формула 20];

    – действительное количество воздуха необходимое для сгорания 1 килограмма топлива [формула 12];

    – средняя мольная изохорная теплоёмкость воздуха в конце сжатия [формула 17];

    – температура в конце процесса сжатия [формула 9];

    – действительный коэффициент молекулярного изменения [формула 15];

    – среднею мольную изобарную теплоёмкость продуктов сгорания при максимальной температуре сгорания [формула 19].


    Составляем квадратное уравнение с неизвестной переменной Tz:







    a b c



    (20)



    2.5 Расчет параметров процесса расширения

    2.5.1 Определяем степень предварительного расширения

    ,
    – степень повышения давления;

    Данные приведены в табл. 2

    – действительный коэффициент молекулярного изменения [формула 15];

    – неизвестная переменная [формула 22];

    – температура в конце процесса сжатия [формула 9].

    2.5.2 Определяем степень последующего расширения

    , (21)

    – степень сжатия;

    Данные приведены в табл. 2

    – степень предварительного расширения [формула 23]




    2.5.3 Уточняем средний показатель политропы расширения

    , (22)




    – показатель политропы расширения;

    Данные приведены в табл. 2

    – максимальную температуру конца сгорания [формула 22];

    – степень последующего расширения [формула 24];

    Значение политропы расширения находятся в пределах 1,23 – 1,32 [3, с. 37].

    Задаём


    Уточняем:



    Окончательно в расчетах принимаем = 1,29
    2.5.4 Температура газов в конце расширения

    , (23)

    – максимальную температуру конца сгорания [формула 22];

    – степень последующего расширения [формула 24];

    – показатель политропы расширения.

    Данные приведены в табл. 2



    2.5.5 Давление газов в конце сжатия

    , (24)
    – давление конца сгорания [формула 16];

    – степень последующего расширения [формула 24];

    – показатель политропы расширения.

    Данные приведены в табл. 2



    2.6 Основные индикаторные и эффективные показатели цикла

    2.6.1 Теоретическое среднее индикаторное давление, отнесённое к полезному ходу поршня

    , (25)

    – степень сжатия;

    – степень повышения давления;

    – показатель политропы расширения;

    – показатель политропы сжатия в цилиндре двигателя;

    Данные приведены в табл. 2

    – давление в конце процесса сжатия [формула 10];

    – степень предварительного расширения [формула 23];

    – степень последующего расширения [формула 24].




    2.6.2 Среднее индикаторное давление с учётом скругления площади индикаторной диаграммы

    , (26)
    – Теоретическое среднее индикаторное давление, отнесённое к полезному ходу поршня [формула 28];

    – коэффициент полноты диаграммы [3, с. 40].

    Принимаем = 0,98



    2.6.3 Среднее эффективное давление

    , (27)

    – механический КПД двигателя;

    Данные приведены в табл. 2

    – средне индикаторное давление с учётом скругления площади индикаторной диаграммы [формула 29].


    Для четырехтактных ДВС с надувом = 0,85 – 0,92 [3, с. 33]

    Принимаем = 0,87


    2.6.4 Индикаторный удельный расход топлива

    , (28)
    – Коэффициент наполнения цилиндра двигателя свежим зарядом воздуха [формула 6]
    – давление наддувочного воздуха за холодильником [формула 5];

    – средне индикаторное давление с учётом скругления площади индикаторной диаграммы [формула 29];

    – действительное количество воздуха необходимое для сгорания 1 килограмма топлива [формула 12];

    – температура свежего заряда воздуха перед органами впуска [формула 2].



    2.6.5 Эффективный удельный расход топлива

    , (29)
    – индикаторный удельный расход топлива [формула 31];

    – механический КПД двигателя.

    Данные приведены в табл. 2



    2.6.6 Индикаторный КПД цикла
    , (30)
    – индикаторный удельный расход топлива [формула 31];

    – низшую рабочую теплотворную способность топлива по формуле Менделеева [формула 20].





    2.6.7 Эффективный КПД двигателя

    , (31)

    – индикаторный КПД цикла [формула 33];

    – механический КПД двигателя.

    Данные приведены в табл. 2





    Вывод
      1   2   3


    написать администратору сайта