Стандартным условиям

Условия задачи

При стендовых испытаниях тракторного дизеля ЯМЗ-238НБ были получены следующие значения параметров его работы:

- эффективная мощность Nе = 155 кВт;

- крутящий момент Ме = 870 Нм;

- среднее эффективное давление Ре = 0,74 МПа;

- удельный эффективный расход топлива ge = 244 г/(кВтч).

Атмосферные условия:

- атмосферное давление В_окр = 98 кПа;

- температура окружающего воздуха t_окр = 25⁰С;

- относительная влажность воздуха f_окр = 80%.

Температура топлива по результатам испытаний составила t_Т = 35⁰С, его плотность при 20⁰С равна ρ_т20 = 0,825 т/м³.

Определить приведенные к стандартным атмосферным условиям значения мощности Nе, крутящего момента Ме, среднего эффективного давления Ре и эффективного расхода топлива g_е.

Пример решения

При испытании ДВС стандартными условиями принимаем:

- атмосферное давление В_о = 101,3 кПа;

- температура окружающего воздуха t_во = 20⁰С;

- относительная влажность воздуха f_о = 50%.

- температура топлива t_То = 20⁰С;

- плотность топлива при 20⁰С ρ_Т20 = 0,83 т/м³.

К стандартным атмосферным условиям, температуре и плотности топлива приводят значения мощности и экономичности дизелей при проведении приемо-сдаточных испытаний на режимах максимальной мощности при номинальной частоте вращения коленчатого вала и положения органов управления, соответствующем полной подаче топлива, кроме мощности нетто и максимального крутящего момента нетто.

Допускается приводить мощность, крутящий момент, среднее эффективное давление и расходы топлива к стандартным условиям при работе дизеля на всех режимах регуляторной и скоростной характеристик.

Приведенные значения мощности N_ео, крутящего момента М_ео, среднего эффективного давления Р_ео и удельного расхода топлива q_ео рассчитывают по формулам:

N_ео = К_N N_e, кВт; (1)

М_ео = К_N М_e, Нм; (2)

Р_ео = К_N Р_e, МПа; (3)

q_ео= К_ge q_e, г/(кВтч), (4)

где N_е, M_е, P_е, q_е - соответственно мощность, крутящий момент, среднее эффективное давление и удельный расход топлива, полученные во время испытаний;

К_N, К_qe - соответственно коэффициенты приведения мощности и удельного расхода топлива, которые рассчитывают по формулам:

(5)

, (6)

где ρ_Т20 - плотность топлива при 20⁰С, т/м³.

ΔВ_окр - изменение атмосферного давления по сравнению со стандартным:

ΔВ_окр = В_окр -101,3, кПа. (7)

ΔВ_s - изменение давления водяного пара по сравнению с парциальным давлением при стандартных атмосферных условиях:

ΔВ_s = 0,01 φ_окрР_s - 1,15, кПа, (8)

Где Р_s - парциальное давление насыщенного водяного пара при данной температуре воздуха, кПа. (рис.1, табл.1);

Таблица 2

Изменение парциального давления насыщенного водяного пара в

зависимости от температуры воздуха

Рис.2 Зависимость парциального давления насыщенного

водяного пара от температуры

Рис.3. Зависимость поправочных коэффициентов К_в, К_φ, К_tв, К_tт от среднего

эффективного давления Р_е:___ дизели без наддува; ---- дизели с наддувом

Δt_окр - изменение температуры окружающего воздуха по сравнению со стандартной,⁰С:

Δt_окр= t_окр -20. (9)

Δt_Т - изменение температуры топлива по сравнению со стандартной,⁰С:

Δt_Т= t_Т -20. (10)

К_в, К_φ, К_tв, К_tТ - поправочные коэффициенты, соответствующие изменению атмосферного давления (1/кПа), влажности (1/кПа) и температуре (1/⁰С) окружающего воздуха и температуры топлива (1/⁰С).

Значение поправочных коэффициентов при изменении атмосферного давления и температуры окружающего воздуха и топлива соответственно в пределах от 88 до 105 кПа и от 0 до 70⁰С определяют по справочным таблицам (см.ГОСТ 18509-88). Приближенно оценить значения поправочных коэффициентов можно по графикам рис.3. При автоматизированной обработке результатов эксперимента с применением ЭВМ используются аппроксимирующие зависимости различного вида. В табл. 3 приведены коэффициенты полинома пятой степени аппроксимирующего справочные данные ГОСТ 18509-88 с высокой степенью точности (см. значения s - среднеквадратичной погрешности аппроксимации).

Используя исходные данные задачи и данные табл. 2, рис. 2, 3, найдем значения поправочных коэффициентов К_в = 1,6·10^-3; К_φ = 4,6·10^-3; К_tв = 1,18·10^-3; К_tТ = 1,6·10^-3; и Р_s = 2,75 кПа.

По формулам (7)...(10) вычислим ΔB_окр = -3,3 кПа; ΔB_s = 1,05 кПа; Δt_окр = 5⁰С; Δt_T = 15⁰С.

Коэффициенты приведения мощности и удельного расхода топлива вычислим по формулам (5) и (6)

К_ge = (1+3,3·1,6·10^-3) (1-1,05·4,6·10^-3) (1-5·1,18·10^-3)=0,9945

К_N = 0,83/(0,825 (1-15·1,6·10^-3) = 1,0375

Вычислим приведенные значения параметров работы дизеля по формулам (1)...(4): N_ео = 160,8 кВт; М_ео = 903 Нм; Р_ео = 0,768 МПа; g_ео = 242,6 г/(кВт·ч).

Таблица 3

Параметры аппроксимации поправочных коэффициентов

Варианты исходных данных для расчетно-графических работ приведены в табл. 4. Плотность топлива при 20⁰С в расчетах принять равной ρ_т20 = 0,83 т/м. В вариантах 1...12 - дизели без наддува, в вариантах 13...24 -дизели с турбонаддувом.

Табл. 4