Параметры наполнения рабочего цилиндра

Температура воздуха после надувочного насоса, показатель политропы сжатия воздуха в центробежном нагнетателе с охлажденным корпусом с приводом от утилизационной газовой турбины n_н = 1,4-1,8.

Принимаем n_н = 1,6

T_к =

Температура воздуха после охладителя (с целью понижения средней температуры цикла и увеличения наполнения цилиндра при Т_к = 451,7⁰ К целесообразно установить охладитель воздуха за нагнетателем).

Принимаем ∆Т_охл = 134⁰.

Т_s = Т_к - ∆Т_охл = 452 – 134 = 318⁰ К.

 

Температура воздуха в рабочем цилиндре с учетом подогрева от стенок цилиндра (∆t примем 10⁰ С).

Т'_s = Тs + ∆t = 318+10 = 328⁰ К.

Температура смеси свежего заряда с остаточными газами к началу процесса сжатия:

Т_а = = = 349⁰ К.

Давление продувочного воздуха в ресивере (после холодильника):

Р_s = Р_к - ∆Р = 3,26 – 0,005 = 3,21 бар,

где ∆Р – потеря давления в холодильнике (сопротивление холодильника воздуха 0,03-0,05), принимаем ∆Р = 0,05.

Давление в начале сжатия:

Р_а = 0,96·Р_s = 0,96·3,21 = 3,0816 бар.

Коэффициент наполнения:

Параметры процесса сжатия.

Средний показатель политропы сжатия, определяем методом последовательных приближений по формуле:

n₁-1 ₌

приняв первое приближение n₁ = 1,373

1,373-1 = = 0,37;

0,373 ≠ 0,37

принимаем второе приближение n₁ = 1,37.

1,37-1 = = 0,37;

окончательно принимаем n₁ = 1,37.

Давление в конце сжатия:

Р_с = P_а· = 3,0816·13,4^1,37 = 107,87 бар.

Температура смеси в конце сжатия:

Т_с = Т_а· = 349·13,4^1,37-1 = 911,7 = 912⁰ К.

 

Параметры процесса сгорания.

Теоретический коэффициент молекулярного изменения:

β₀ = 1+ = 1,032.

 

 

Расчетный коэффициент молекулярного изменения

β_z = β = = 1,03.

 

Степень повышения давления:

λ = = 1,205.

 

Средняя теплоемкость продуктов сгорания:

Уравнение сгорания для смешанного цикла:

где; ;

Средняя мольная теплоемкость сухого воздуха

= 4,6+0,0006·Т_с = 4,6+0,0006·912 = 5,147 ккал/моль⁰ К

Средняя мольная теплоемкость продуктов сгорания:

= 4,745+0,00073·Т_с = 4,745+0,00073·912 = 5,41 ккал/моль⁰ К

= 1,986+4,745+0,00073·Т_z= 6,731+0,00073·Т_z ккал/моль⁰ К

тогда

+(5,147+1,986·1,205)·912+0,06·(5,41+1,986·1,205)·912 =

= 1,03·(1+0,006)·(6,731+0,00073·Т_z)· Т_z

15903,997 = 7,349·Т_z+0,000797·Т_z²

0,000797·Т_z²+7,349·Т_z–15903,997 = 0.

Решая полученное квадратное уравнение относительно + Т_z получаем

Параметры процесса расширения.

Степень предварительного расширения:

ρ = = 1,69562.

Cтепень последующего расширения:

δ = = 7,9.

Определяем методом последовательных приближений средний показатель политропы расширения по формуле:

;

где А=

принимаем первое приближение n₂ = 1,28.

7,9^0,28 = 1,7837566; =0,5606.

7,0928≠7,2777.

Принимаем второе приближение n₂ = 1,271.

n₂ =

1,271 = 1,271.

Окончательно принимаем n₂ = 1,271.

Температура газов в конце расширения:

T_b = = 1033⁰ К.

Давление газов в конце расширения:

Р_b = = 9,3985 = 9,4 бар.

Параметры, характеризующие цикл в целом.

Среднее индикаторное давление:

Среднее индикаторное давление Р_i^`, отнесенное ко всему ходу поршня:

Р_i = φ·Р_i^' ·(1-ψ_п) = 20,5·0,94·(1-0,09) = 17,5 бар,

где коэффициент округления диаграммы φ = 0,94-0,96, принимаем φ = 0,94.

Среднее эффективное давление:

Р_е = η_м·Р_i = 0,94·17,5 = 16,45 бар.

Расход топлива.

Индикаторный расход топлива.

q_i = = 0,131 кг/э.л.с-ч.

 

Эффективный расход топлива:

q_е = = 0,139 кг/э.л.с-ч.

Коэффициент полезного действия.

Индикаторный к.п.д.

η_i = = 0,476.

Эффективный к.п.д.

η_е = η_i·η_м = 0,416·0,94 = 0,447.

 

Определение основных размеров рабочего цилиндра.

Принимаем двигатель быстроходный, со средней скоростью движения поршня С_m = 7,2 м/сек, тогда величина хода поршня:

S = = 1,9459459 м.

Принимаем S = 1950 мм = 1,95 м.

Находим диаметр рабочего цилиндра:

Д = 0,76 = 0,76 = 0,602 м.

Принимаем диаметр цилиндра Д=0,6 м = 600 мм.

Среднее эффективное давление при принятых размерах цилиндра:

P_e = = 16,5 бар.

Погрешность что вполне допустимо, так как погрешность не превышает предельно допустимую величину погрешности [1%].

Полученные в расчете индикаторные и эффективные показатели совпадают с показателями двигателя 8 ДКРН 60\195-10 или имеют от них незначительные отклонения.

Литература

 

Основная:

1. Возницкий И.В., Пунда А.С. Судовые двигатели внутреннего сгорания. – М.: Моркнига, 2008.

2. Захаров Г.В. Техническая эксплуатация судовых дизельных установок. Учебник. - М.: ТрансЛит, 2009

 

 

Дополнительная:

1. Миклас А.Г., Чернявская Н.Г. Судовые двигатели внутреннего сгорания. –Л.: Судостроение, 1971.

2. Фомин Ю.Я. и др. Судовые двигатели внутреннего сгорания. – Л.: Судостроение, 1989

3. Петровский Н.В. Судовые двигатели внутреннего сгорания и их эксплуатация. –Л.: Судостроение, 1968.

4. Танатар Д.Б. Компоновка и расчет быстроходных ДВС.–Л.:Судостроение, 1956.

5. Танатар Д.Б. Современные мощные дизели. –Л.: Судостроение, 1958.

6. Хандов З.А. Судовые двигатели внутреннего сгорания (конструкция) –Л.: Судостроение, 1962.

7. Хандов З.А. Судовые двигатели внутреннего сгорания (теория).–Л.: Судостроение, 1958.