Тепловой расчет рабочего цикла

 

Для проведения теплового расчета проектируемого двигателя выявляются значения: эффективной номинальной мощности Nе = 110 кВт, номинальной частоты вращения коленча­того вала n = 2400 мин^-1.

Цикловая подача топлива (в г/цикл) определяется по формуле /3/:

, (3.1)

где n и i - частота вращения коленчатого вала (мин^-1) и число цилиндров двигателя;

g_e - эффективный удельный расход топлива, г/(кВтч);

τ - коэффициент тактности двигателя(τ=2- четырехтактный двигатель);

N_e - эффективная мощность двигателя, кВт.

Подставив получим: .

Параметры окружающей среды:

Давление наддувочного воздуха Р_к рекомендуется в следующих пределах:

при Рк = 0,14 МПа.

Температура наддувочного воздуха Т_к (в К) определяется по формуле /3/:

, (3.2)

где Т₀ - температура атмосферного воздуха (Т₀=273 + 15 = 288 К) /3/;

Р_к - давление наддувочного воздуха в МПа;

Р₀ - атмосферное давление воздуха (Р₀»0,115 МПа) /3/;

Т₀ - температура атмосферного воздуха (Т_о = 288 К) /3/;

Р_к - давление надувочного воздуха в МПа;

n_к - показатель политропы сжатия воздуха в нагнетателе (компрессоре), для центробежных нагнетателей с промежуточным охлаждением корпуса - n_к = 1,4...1,8 /3/.

Подставив получим: .

Степень сжатия e=17;

Для двигателей с газотурбинным наддувом Рк = 0,96·0,14 =0,134 МПа /3/;

Температура остаточных газов Тr находится в пределах: дизели- 700-900 К, газовые двигатели - 750-1000 К /3/;

Величина подогрева свежего заряда от стенок DТ, для двигателей с наддувом, обычно колеблется в пределах (-5)...+10⁰ /3/;

Значение коэффициента наполнения цилиндра h_v для дизелей с наддувом лежат в пределах 0,85-0,95 /3/;

Значения показателя политропы сжатия n₁ для газовых двигателей 1,3...1,39; для дизелей с наддувом 1,35...1,33 /3/;

Величина показателя политропы расширения n₂ изменяются в пределах (для номинальной нагрузки): для дизелей 1,18... 1,28, для газовых двигателей 1,25...1,35 /3/;

Степень повышения давления газов l при сгорании для дизелей с неразделенными камерами сгорания и объемным смесеобразованием лежит в пределах 1,6...2,5 , (для дизелей с наддувом величина l определяется допустимыми значениями температуры и давления в конце видимого процесса сгорания) /3/;

Величина коэффициента выделения тепла при сгорании x для быстроходных дизелей с неразделенными камерами сгорания находится в пре­делах: - 0,70- 0,88, а для газовых двигателей - 0,80...0,85 /3/.

r_к - плотность заряда на впуске при наддуве (в кг/м³) определяется по формуле /3/:

, (3.3)

где Р₀ - давление наддува, МПа;

R_в - газовая постоянная воздуха, Дж/(кг×К).

.

Здесь mR = 8314 Дж/(к×моль×град) - универсальная газовая постоянная;

Т_К - температура надувочного воздуха, К, Т_К=310,04 К /3/;

Подставив получим: .

Необходимый объем воздуха (в л) определяется по формуле /3/:

, (3.4)

где L_Т=14,2 кг - количество воздуха необходимое для сгорания 1кг дизельного топлива.

L_Т=34,8 кг - количество воздуха необходимое для сгорания 1кг водорода.

L_Т=14,2×0,30+34,8×0,70=4,26+24,36=28,62 - количество воздуха необходимое для сгорания 1кг топлива состоящего из 70% водорода и 30% дизельного топлива.

Подставив получим: .

Ориентировочное значение диаметра цилиндра D, (в м) определяется по формуле /3/:

, (3.5)

где η_Н=0,8 - коэффициент наполнения цилиндра свежим зарядом;

к=1,14 - коэффициент короткоходности.

Подставив получим: .

Ориентировочное значение хода S поршня (в м) определяется по формуле /3/:

, (3.6)

Подставив получим: .