Расчетные уравнения

Процесс наполнения

1.2.1. Давление начала сжатия, МПа

,

где: – давление наддувочного воздуха, МПа,

– коэффициент, учитывающий снижение давления воздушного заряда в цилиндре двигателя в начале сжатия из-за сопротивления во впускных органах (продувочных окнах).

1.2.2. Температура воздуха в продувочном ресивере, К

где: и – давление и температура воздуха в МКО, К;

– показатель политропы сжатия воздуха в компрессоре ГТН, принимается от 1,45 до 1,6 – для поршневых компрессоров и от 1,7 до 1,8 – для центробежных компрессоров;

– снижение температуры наддувочного воздуха в охладителе наддувочного воздуха (ОНВ) после компрессора, выбирается так, чтобы

К и К,

где - температура точки росы для условий в МКО, К, рассчитывается по формуле, приведенной в ПТЭ судовых дизелей [11],

где - температура воздуха в машинном отделении, ⁰С;

- относительная влажность воздуха в машинном отделении, %;

- избыточное давление наддувочного воздуха перед ОНВ, кгс/см².

1.2.3. Температура воздушного заряда цилиндра к началу сжатия, К

,

где: - степень подогрева воздушного заряда от стенок цилиндра, К;

- коэффициент остаточных газов;

- температура остаточных газов, К, принимается от 650 до 700 К;

1.2.4. Коэффициент наполнения, отнесенный к полезному ходу поршня

,

где - действительная степень сжатия.

1.2.5. Коэффициент наполнения, отнесенный к полному ходу поршня

,

где - потеря рабочего хода в долях от хода поршня.

Процесс сжатия

1.2.6. Средний показатель кажущейся адиабаты сжатия

Уравнение решается методом последовательных приближений. В качестве первого приближения принимаем . Решение найдено, если , где – погрешность вычисления показателя .

1.2.7. Температура воздушного заряда в конце сжатия, К

Должно быть ,

где – температура самовоспламенения топлива, указывается в сертификате на топливо, К.

1.2.8. Давление в конце сжатия, МПа

1.2.9. Теплоемкость воздуха в конце сжатия, кДж/(кмоль∙ К)

Процесс сгорания

1.2.10. Действительное количество воздуха, участвующее при сгорании 1 кг топлива, кмоль/кг _{топлива}

,

где: – коэффициент избытка воздуха при сгорании;

– количество воздуха, теоретически необходимое для сгорания 1 кг топлива, кмоль /кг_{топлива};

, , и – доли углерода, водорода, серы и кислорода в 1 кг топлива (принимаются для выбранного сорта топлива).

1.2.11. Теоретический коэффициент молекулярного изменения

1.2.12. Доля топлива, сгоревшего в т. z

1.2.13. Действительный коэффициент молекулярного изменения в т. z

1.2.14. Действительный коэффициент молекулярного изменения в конце сгорания с учетом догорания

1.2.15. Коэффициенты уравнений теплоемкости продуктов сгорания

в конце видимого сгорания ;

, кДж/(кмоль∙ К)

, кДж/кмоль

в конце расширения

, кДж/(кмоль∙ К)

, кДж/кмоль

1.2.16. Степень повышения давления при сгорании

1.2.17. Решение уравнения сгорания

где где - низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг; необходимо рассчитать по формуле /12/ после обоснования выбора сорта (марки) топлива.

Уравнение решается методом последовательных приближений, причем в качестве первого приближения принимаем = 2000 К. Решение найдено, если

,

где - погрешность вычисления температуры.

1.2.18. Степень предварительного расширения

Процесс расширения

1.2.19. Степень последующего расширения

1.2.20. Решение уравнений процесса догорания и расширения

(1.1)

, (1.2)

где - показатель политропы расширения;

- температура газов в конце расширения, К;

Систему уравнений (1.1) и (1.2) решаем методом последовательных приближений. В качестве первого приближения принимаем = 1000 К, которое подставляется в правую часть уравнения (1.1). В результате, получаем (n₂ - 1), которое подставляем в уравнение (1.2).

Система уравнений решена, если

1.2.21. Давление в конце расширения, МПа

.

Индикаторные и эффективные показатели цикла

1.2.22. Среднее индикаторное давление расчётного цикла, отнесенное к полезному ходу поршня, МПа

1.2.23. Среднее индикаторное давление, отнесенное к полному ходу поршня, МПа

где - коэффициент скругления индикаторной диаграммы.

1.2.24. Среднее эффективное давление, МПа

,

1.2.25. Удельный индикаторный расход топлива, кг/(кВт∙ час)

1.2.26. Удельный эффективный расход топлива, кг/(кВт∙ час)

1.2.27. Индикаторный КПД дизеля

1.2.28. Эффективный КПД дизеля

Конструктивные характеристики двигателя

1.2.29. Диаметр цилиндра, м

,

где N_e - эффективная мощность двигателя, кВт;

C₁ = 13,1 - для 2-х тактных и C₁ = 6,55 - для 4-х тактных двигателей;

S - ход поршня, м;

n - частота вращения коленчатого вала, мин^-1;

i - число цилиндров.

Так как средняя скорость поршня , то

.

1.2.30. Ход поршня, м

S = d·D.

После определения D и S их необходимо округлить до значений в миллиметрах, оканчивающихся на цифры «0» или «5».

1.2.31. Частота вращения коленчатого вала, мин^-1

1.2.32. Эффективная мощность дизеля, кВт

Если расчетные параметры рабочего процесса двигателя по сравнению с данными прототипа признаны не удовлетворительными, то необходимо откорректировать исходные данные и повторить расчет.