Тепловой расчет дизеля и турбины

3.1. Цель и задачи расчета

Цель расчета – установить реальность достижения параметров (показателей) силовой установки (дизеля) тепловоза, когда в типоразмерном ряду двигателей (унифицированном мощностном ряду) нет модификации требуемой мощности или необходимо подтвердить соответствие требованиям показателей надежности, топливной экономичности и экологичности выбранного двигателя.

Указанная цель достигается определением показателей рабочего процесса:

· среднего индикаторного давления – ;

· среднего эффективного давления – , по которому проверяется обеспечение эффективной мощности ;

· удельного эффективного расхода топлива ;

По показателям рабочего процесса определяются исходные данные для расчета основных агрегатов дизеля - турбокомпрессора, глушителя шума выпуска, воздухоочистителя, охладителя наддувочного воздуха, а также охлаждающего устройства тепловоза (при необходимости).

Методика расчета рабочего процесса (тепловой расчет дизеля) выполняется на основе расчетно-экспериментальных данных головного образца двигателей унифицированного мощностного ряда (УМР).

Номенклатура двигателей унифицированного мощностного ряда приведена в таблице 3.1.

Выполнение требований надежности, экономичности и экологичности достигается за счет организации оптимального рабочего процесса в цилиндре двигателя и обслуживающих его системах воздухоснабжения, топливоподачи, выпуска, охлаждения, смазки и регулирования.

Важными показателями для обеспечения экономичности и экологичности являются максимальная температура цикла и максимальное давление сгорания. Так, оксиды азота NO_x образуются в цилиндре при T> 1500 K, а при температуре 2300 К реакция окисления азота протекает достаточно быстро и окислы успевают образоваться за время сгорания. Поэтому необходимо обеспечить максимальную температуру цикла в пределах 1500–2000 К.

Максимальное давление сгорания цикла при поверочном расчете рабочего процесса двигателя, модификации которого нет в УМР, необходимо обеспечивать не выше достигнутых значений в этом ряду, так как это связано с обеспечением надежной работы коленвала, его подшипников, крышки и гильзы цилиндра, блока и двигателя в целом.

Таблица 3.1 – Двигатели унифицированного мощностного ряда (УМР) Д80 для магистральных и маневровых тепловозов

Обозначение двигателя по ГОСТ10150 Р – рядный V–V-образный	Заводское обозначение дизель- генератора	Диапазоны	Габариты дизеля, мм	Масса дизеля, т
Мощность, кВт	Частоты вращения,	Длина, мм	Ширина, мм	Высота, мм
	11Д80	600–1100	300–1000				7,0
	10Д80	900–1600	300–1000				10,8
	8Д80	1200–2200	300–1000				9,7
	4Д80D	1500–2700	300–1000				16,1
	4Д80	1000–3300	300–1000				14,1
	6Д80	2000–3800	300–1000				18,0
	1Д80	2400–4400	300–1000				20,7