Расчет параметров рабочего тела

Химический состав топлива    

С = 0,86%, Н = 0,13%, О = 0,01%.

Низшая теплотворная способность топлива

Q_H = 42 700 кДж/кг топл. По ГОСТ 10150-70.

Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания топлива

при μ_возд = 28,96 кг

Действительно необходимое количество воздуха для сгорания топлива  

M₁ = a ·L₀ =2,0 ·0,495 = 0,99 кМоль.

Количество продуктов сгорания 

M₂ = M₀+(a-1)·L₀ = 0,528 + (2,0-1)·0,495 = 1,023 кМоль,

где M₀ =

= 0,528

     Теоретический коэффициент молекулярного изменения

 = 1,033.

Действительный коэффициент молекулярного изменения

1,032.

Отношение количества продуктов сгорания при a = 1 к их количеству при заданном a

 = 0,516.

Объемная доля избытка воздуха в продуктах сгорания

 = 0,484.

0,516+0,484 = 1

Расчет процесса наполнения

Требуемая величина давления наддувочного воздуха               

P_к = 0,20 МПа.

     Потери давления в воздухоохладителе      

ΔР = (0,002…0,004 МПа) = 0,002 МПа.

     Давление наддувочного воздуха за компрессором      

P^/_к = P_к +ΔР = 0,20 + 0,002 = 0,202 МПа.

Адиабатный КПД компрессора   

η_ак = 0,75.

Степень повышения давления в компрессоре

2,02.

Температура воздуха за компрессором

= 380 K,

где k = 1,4.

Понижение температуры воздуха в холодильнике               

DT_охл = 70 K.

Температура наддувочного воздуха перед ДВС  

T_к = Т^/_к - DT_охл = 380 – 70 = 310 K.

Подогрев заряда от стенок цилиндра

ΔT_а = (10…20) = 10 K.

Температура воздуха в цилиндре

320+10 = 320 K.

Температура остаточных газов

T_r = (700…900) = 800 K.

Температура заряда в начале сжатия

T_а = = 334 K.

Давление в начале сжатия       

P_а = (0,9-0,96)·Р_к  = 0,92·0,20 = 0,184 МПа.

Коэффициент наполнения, отнесенный к полезному ходу поршня       

= 0,893.

Расчет процесса сжатия

Теплоемкость воздуха в процессе сжатия

.

     Средний показатель политропы сжатия:

.

Показатель политропы сжатия получаем методом последовательного приближения: 

k₁= 1,40.

Принимаем n₁ = = 1,38.

Давление в конце сжатия        

Р_с = = 7,0 МПа.

Температура в конце сжатия     

Т_с =  = 910,0 ºК.

Расчет процесса сгорания

Коэффициенты использования теплоты в точках b и z

ξ_z = (0,65-0,85) = 0,82,

ξ_b = 0,96 (потери теплоты в стенки камеры сгорания, не все топливо сгорает).

Максимальное давление цикла    

P_z = 12,0 МПа.

Степень повышения давления при сгорании   

λ = = 1,71.

Максимальная температура цикла определяется решением уравнения

.

,

,

,

где  - внутренняя энергия воздуха в точке с;

- внутренняя энергия продуктов сгорания в точке с;

- внутренняя энергия продуктов сгорания в точке z;

a = 19,25; b = 0,0025; a`` = 20,47; b`` = 0,0036 – коэффициенты.

Отсюда T_z = 1834,0 ºK (< 2000К).

У дизельных двигателей максимальная температура цикла не должна превышать 2000К.

Расчет параметров процесса расширения

Степень предварительного расширения

=1,22.

Степень последующего расширения

δ = = 11,48.

Показатель политропы расширения

,                

где .

Решая методом последовательного приближения, получаем

n₂ = 1,276.

Температура конца расширения   

= 935,0 ºK.

Давление конца расширения      

= 0,53 МПа.