Оглавление
Задание на РГР……….………….………..…………………….….….……2
Кинематическая и принципиальная схемы судового ДВС……………...5
Тепловой расчёт рабочего цикла судового ДВС…………………………7
3.1. Исходные данные…………………………………………………………….7
Расчет процесса наполнения……………………………………………...8
3.3. Расчет процесса сжатия…………………………………………………….10
3.4. Расчет процесса сгорания…………………………………………………..13
3.5. Расчет процесса расширения……………………………………………….16
3.6. Индикаторные и эффективные показатели двигателя……………….…...17
3.7. Расчет параметров воздушного компрессора и газовой турбины…...19
3.8. Расчет и построение индикаторных диаграмм двигателя……………20
3.8.1. Построение диаграммы в координатах р-V………………………….….23
3.8.2. Построение диаграммы в координатах р-ϕ…………………………..….26
3.9. Круговая диаграмма фаз газораспределения…………………….………..29
4.0. Список использованной литературы…………………….……………….30
1. Задание на РГР
Вариант № 79
Задание: выполнить проверочные расчеты судового ДВС с параметрами:
1. Марка ДВС –6ЧН 9,5/11
2. Агрегатная мощность Ne = 46 кВт
3. Частота вращения n = 1500 об/мин
4. Давление наддува (абсолютное) pk = 0,14 МПа
5. Степень сжатия = 17
2. Кинематическая и принципиальная схемы четырехтактного ДВС
Схема КШМ: φ — текущий угол поворота коленчатого вала; β — угол отклонения оси шатуна от оси цилиндра (при отклонении шатуна в направлении вращения кривошипа угол β считается положительным, в противоположном направлении — отрицательным); S — ход поршня; R — радиус кривошипа; L — длина шатуна; х — перемещение поршня; ω — угловая скорость коленчатого вала
3. Тепловой расчёт рабочего цикла судового ДВС
3.1. Исходные данные
№
п/п
|
Заданный параметр, обозначение, размерность
|
Расчетная формула
|
Значение
|
|
Номинальная мощность двигателя
Ne , кВт
|
задано
|
46
|
|
Число цилиндров i
|
задано
|
6
|
|
Номинальная частота вращения
n , об/мин
|
задано
|
1500
|
|
Тактность z
|
задано
|
0,5
|
|
Схема наддува
|
задано
|
Газотурбинный
|
|
Тип продувки
|
задано
|
-
|
|
Давление окружающей среды
p0 , МПа
|
задаемся
|
0,1013
|
|
Температура окружающей среды
T0 , К
|
задаемся
|
300
|
|
Давление наддува
pк , МПа
|
задаемся
|
0,14
|
|
Действительная степень сжатия
ε
|
задаемся
|
17
|
|
Коэффициент избытка воздуха для сгорания α
|
задаемся
|
1,6
|
|
Коэффициент продувки ϕа
|
задаемся
|
1,05
|
|
Доля хода, потерянного на продувку ψ
|
задаемся
|
0
|
|
Время одного рабочего цикла tц
|
60/(n*z)=
|
0,08
|
3.2 Расчет процесса наполнения
№
п/п
|
Определяемый параметр, обозначение, размерность
|
Расчетная формула
|
Формула с данными
|
Значение
|
15
|
Потеря давления воздуха при всасывании
Δp0 , МПа
|
задаемся
|
0…0,003
|
0
|
16
|
Давление воздуха перед компрессором
p0’
|
p0 - Δp0
|
0,1013-0,0015
|
0,1013
|
17
|
Потеря давления воздуха в воздухоохладителе
Δpохл , Мпа
|
задаемся
|
0,001…0,006
|
0,001
|
18
|
Давление воздуха за компрессором
pк’ , МПа
|
pк + Δpохл
|
0,14+0,004
|
0,141
|
19
|
Степень повышения давления в компрессоре
πк
|
pк’ / p0’
|
0,141/0,0998
|
1,391
|
20
|
Адиабатный КПД компрессора
ηа.к
|
задаемся
|
|
0,95
|
21
|
Температура воздуха за компрессором
Тк’ , К
|
Т0[1+( πк0.286-1)/ ηа.к]
|
300[1+3,0480.286-1)/
/0,8]
|
331,32
|
22
|
Понижение температуры воздуха в воздухоохладителе
ΔТохл , К
|
задаемся
|
20….180
|
148
|
23
|
Температура воздуха перед двигателем
Тк , К
|
Тк’ - ΔТохл
|
331,32-148
|
183,32
|
24
|
Подогрев заряда от стенок цилиндра ΔТа , К
|
задаемся
|
|
5
|
Продолжение таблицы 3.2
№
п/п
|
Определяемый параметр, обозначение, размерность
|
Расчетная формула
|
Формула с данными
|
Значение
|
25
|
Температура воздуха в цилиндре
Тк’’ , К
|
Тк + ΔТа
|
331,32+5
|
188,32
|
26
|
Температура остаточных газов
Тг ,К
|
задаемся
|
600…900
|
760
|
27
|
Коэффициент остаточных газов
γг
|
задаемся
|
|
0,01
|
28
|
Температура заряда в начале сжатия
Та , К
|
|
(331,32+0,01*760)/
/(1+0,01)
|
193,98
|
29
|
Давление в выпускном коллекторе за двигателем
рг=рт , МПа
|
(0,88…0,94) pк
|
0,94*0,14
|
0,1232
|
30
|
Давление заряда в начале сжатия
ра , Мпа
|
(0,92…1,00) pк
|
0,93*0,14
|
0,14
|
31
|
Коэффициент наполнения
η'н
|
|
(17/(17-1))*
*(0,14/0,14)*
*(331,32/193,98)*
*(1/(1+0,01))
|
0,994
|
32
|
Коэффициент наполнения отнесенный к полному ходу поршня
ηн
|
ηн/(1-ψ)
|
0,994/(1-0)
|
0,994
|
Продолжение таблицы 3.2
№
п/п
|
Определяемый параметр, обозначение, размерность
|
Расчетная формула
|
Формула с данными
|
Значение
|
33
|
Коэффициент избытка продувочного воздуха
ϕк
|
ϕа ηн
|
1,06*0,994
|
1,04
|
34
|
Суммарный коэффициент избытка воздуха
αΣ
|
α ϕа
|
1,6*1,06
|
1,68
|
3.3 Расчет процесса сжатия
№ п/п
|
Определяемый параметр, обозначение, размерность
|
Расчетная формула
|
Формула с данными
|
Значение
|
35
|
Уравнение мольной средней изохорной теплоемкости воздуха
с̅v’ , кДж/(кмоль К)
|
19,27+0,00251 Т
|
|
19,27+0,00251*Т
|
36
|
Уравнение мольной средней изохорной теплоемкости чистых продуктов сгорания (при α=1,0)
с̅v’’ , кДж/(кмоль К)
|
20.5+0.0036*T
|
|
20,5+0,0036*Т
|
37
|
Уравнение мольной средней изохорной теплоемкости смеси воздуха и остаточных газов на ходе сжатия
с̅vc’’ , кДж/(кмоль К)
|
{γгс̅v’’+[ α(1+ γг)- γг] с̅v’}/[α(1+γг)]=
=avc+bcT
|
|
19,293654+0,002531*T
|
38
|
Средний показатель политропы сжатия
n1
|
n1=1+8.32/[avc+bcTa*
*(εn1-1+1)]
|
N1=1+8.32/[19,299567+0,002536*193,98*(17 n1-1+1)]
|
1,39394
|
39
|
Давление в конце сжатия
рс , МПа
|
ра εn1
|
0,372*171,369060609
|
7,266
|
40
|
Температура в конце сжатия
Тс , К
|
Та εn1-1
|
193,98*171,369-1
|
592,23
|
3.4 Расчет процесса сгорания
№
п/п
|
Определяемый параметр, обозначение, размерность
|
Расчетная формула
|
Формула с данными
|
Значение
|
41
|
Массовый состав топлива
|
задаемся
|
|
C=0,87; H=0,126; O=0,004; S=W=0
|
|
C
|
|
|
0,87
|
|
H
|
|
|
0,126
|
|
O
|
|
|
0,004
|
|
S=W
|
|
|
0
|
42
|
Низшая теплота сгорания топлива
Qн , кДж/кг
|
задаемся
|
|
42700
|
43
|
Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания
L0 , кмоль/кг
|
(1/0,21)(C/12+H/4+
+S/32+O/32)
|
(1/0,21)(0,87/12+0,126/4-0,004/32)
|
0,495833
|
44
|
Действительное количество воздуха для сгорания
L , кмоль/кг
|
α L0
|
1,6*0,495833
|
0,7933
|
45
|
Химический коэффициент молекулярного изменения
β0
|
1+(8H+O)/32L
|
1+(8*0,126+0,004)/32*0,7933
|
1,0398634
|
46
|
Действительный коэффициент молекулярного изменения β
|
(β0+ γг)/(1+ γг)
|
(1,039863+0,01)/(1+0,01)
|
1,039468
|
Продолжение таблицы 3.4
№
п/п
|
Определяемый параметр, обозначение, размерность
|
Расчетная формула
|
Формула с данными
|
Значение
|
47
|
Коэффициент использования теплоты в точке z
ξz
|
задаемся
|
|
0,8
|
48
|
Коэффициент использования теплоты к концу сгорания
ξ
|
задаемся
|
|
0,95
|
49
|
Доля топлива, сгоревшего в точке z
xz
|
ξz/ ξ
|
0,8/0,95
|
0,8421
|
50
|
Коэффициент молекулярного изменения в точке z
βz
|
1+[(β0-1)/(1+γг)]xz
|
1+ [(1,039863-1)/ (1+0,01)] *0,8421
|
1,0332
|
51
|
Изменение количества молей при сгорании
ΔМ
|
H/4+O/32
|
0,126/4+0,004/32
|
0,031625
|
52
|
Уравнение мольной средней изохорной теплоемкости смеси в точке z
с̅vz’’ , кДж/(кмоль К)
|
{{(mxz+γг)с̅v’’+
+[α(1+γг)-(xz+γг)+
+(m-1)xz)]с̅v’}/
/[α(1+γг)+(m-1)xz]}=
=avz+bzT
|
{{(1,063935018*0,8421+0,01)с̅v’’+[2*(1+0,01)-(0,8421+0,01)+( 1,063935018-1)* 0,8421)]с̅v’}/
/[2*(1+0,01)+( 1,063935018-1)* 0,8421]}=avz+bzT
|
19,9372+0,003096*T
|
|
|
m=1+ΔМ/L0
|
1+0,031625/0,4958333
|
1,063781513
|
Продолжение таблицы 3.4
№
п/п
|
Определяемый параметр, обозначение, размерность
|
Расчетная формула
|
Формула с данными
|
Значение
|
53
|
Уравнение средней мольной изохорной теплоемкости смеси в точке b
с̅vb’’ , кДж/(кмоль К)
|
{[(m+γг)с̅v’’+
+(α-1)(1+γг) с̅v’]/
/[α(1+γг)+m-1]}=
=avb+bbT
|
{[(1,063935018+0,01)с̅v’’+
+(2-1)(1+0,01)с̅v’]/
/[2*(1+0,01)+1,063935018-1]}=
=avb+bbT
|
20,0562+0,0032031*Т
|
54
|
Уравнение средней мольной изобарной теплоемкости смеси в точке z
с̅pz’’ , кДж/(кмоль К)
|
с̅vz’’+8.32=apz+bzT
|
с̅vz’’+8.32=apz+bzT
|
28,2572
|
55
|
Степень повышения давления при сгорании
λ
|
задаемся
|
|
1,6
|
56
|
Максимальная температура при сгорании
Tz , К
|
βz(1+γг)(ahz+bzTz)Tz
|
|
1689,69
|
57
|
Максимальное давление сгорания
pz , МПа
|
λpс
|
1,6*7,266
|
11,6259
| |
Скачать 75.31 Kb.