Расчет параметров рабочего тела на входе в цилиндры

2.1.3. Расчет параметров рабочего тела на входе в цилиндры

Температура воздуха на выходе из компрессора:

 , К (14)

Если в выбранной схеме предусмотрен охладитель, то температура после охладителя на входе в дизель определяется соотношением:

 , К (15)

где h_х - коэффициент эффективности охладителя;

Т_W- температура теплоносителя, охлаждающего наддувочный воздух.

Для водовоздушных охладителей h_х находится в пределах 0,75 - 0,7, для воздуховоздушных охладителей величина может быть принята в пределах h_х = 0,35 - 0,5.

Температура воды, охлаждающей на тепловозе наддувочный воздух, может приниматься равной 330К при нормальных наружных условиях (нормальные атмосферные условия: р₀=0,103 МПа, Т₀=293К).

В случае применения воздуховоздушного охладителя температура Т_Wпринимается равной Т₀=293 К.

Потери давления воздуха по тракту и в воздухоохладителе оцениваются приближенно:

 , (16)

где x_S - коэффициент потерь; выбирается в пределах 0,92 - 0,95.

При проектировании двухтактного дизеля в зависимости от требуемой величины наддува применяют одно- или двухступенчатый наддув. При давлении Р_S  0,15 МПа применяют одноступенчатый наддув с механическим приводом компрессора. В качестве компрессора применяют объемный нагнетатель или центробежный компрессор. В этом случае охлаждение наддувочного воздуха не производят. Расчет мощности компрессора и температуры воздуха на входе в дизель производят по формулам (13, 14). Коэффициент полезного действия объемного нагнетателя принимают равным 0,65 - 0,7, а потребляемая мощность N_ПН180 кВт.

При давлении Р_S 0,15 МПа применяют двухступенчатый наддув с охлаждением наддувочного воздуха. Схема воздухоснабжения зависит от конкретных данных и выбирается студентом. Порядок расчета мощности, потребляемой компрессорами, и температуры на входе в дизель аналогичен описанному выше для четырехтактного дизеля. Следует учесть, что общая степень повышения давления в компрессорах:

 , (17)

Выбор степеней повышения давления воздуха в ступени сжатия зависит от схемы воздухоснабжения. Как правило, степень повышения давления воздуха в компрессоре, приводимого от вала дизеля, не превышает 1,25 - 1,35 и выбирается из условий обеспечения работы двигателя на холостом ходу при минимальной угловой скорости коленчатого вала.

При двухступенчатом сжатии температура воздуха на выходе из компрессора 1-й ступени сжатия определяется по формуле:

, К (18)

При промежуточном охлаждении наддувочного воздуха его температура на выходе из компрессора второй ступени составляет:

 , К (19)

где Т₁^I, Т₂^I - температура воздуха на входе (1) и выходе (2) из компрессора I-й ступени сжатия (для современных тепловозных дизелей t₂^I=100 - 140⁰С );

_К(I), _К(II) - степень повышения давления воздуха в I и II -й ступенях сжатия;

h_К(I), h_К(II) - КПД компрессора I и П ступеней сжатия.

Потери давления наддувочного воздуха оцениваются на основании соотношения (16).

2.2. Процессы наполнения и сжатия

Давление свежего заряда в конце наполнения определяется по формулам:

·  для 4-х тактных двигателей без наддува:

Р_а= (0,85 - 0,90)^.Р₀ , (20)

·  для 4-х тактных двигателей с наддувом:

Р_а= (0,90  0,96)^.Р_S, (21)

·  для 2-х тактных двигателей о прямоточной продувкой:

Р_а= (0,85  0,90)^.Р_S, (22) .

Температура воздуха в конце наполнения:

 , К (23)

где Т_S - температура воздуха на входе в двигатель;

 DТ - приращение температуры воздуха в цилиндре;

 Т_r - температура остаточных газов в цилиндре двигателя;

 g_r - коэффициент остаточных газов.

Величина:

 , К (24)

где DТ_кин - повышение температуры свежего заряда за счет преобразования кинетической энергии в тепловую (DТ_кин = 5 - 7 К);

 DТ_m - повышение температуры воздушного заряда за счет подогрева от стенок цилиндра (DТ_m= 5 - 8 К).

Величины коэффициента остаточных газов и Т_r принимаются в пределах:

·  4-х тактные дизели без наддува g_r = 0,03 -0,06, Т_r = 700 - 800 К;

·  4-х тактные дизели c наддувом g_r = 0,01 0,03, Т_r = 600  700 К;

·  2-х тактные дизели с клапанно-щелевой продувкой g_r = 0,06 0,08,

Т_r = 700  800 К;

·  2-х тактные дизели c прямоточно-щелевой продувкой g_r = 0,03 0,06,

Т_r = 600  700 К.

Коэффициент наполнения h_V определяется по формуле:

 , (25)

где e - степень сжатия;

 G_д1 – коэффициент, учитывающий дозарядку цилиндров двигателя G_д1=1,02  1,07.

Перед определением h_V необходимо выбрать величину степени сжатия e.

При выборе e учитывают максимально-допустимое давление сгорания в двигателе [Р_Z]_maх. Выбранная величина степени сжатия не должна превышать значения:

 , (26)

где  - степень повышения давления при сгорании;

 n₁ - среднее значение показателя политропы сжатия.

Допустимое давление сгорания [Р_Z]_maх в современных дизе­лях находится в пределах 12 - 14 МПа и зависит от выбранной конструкции двигателя.

Степень повышения давления  и степень сжатия e выбираются так, чтобы величина  находилась в пределах 1,3 - 1,8, а величина e в пределах, указанных на рис. 2.

Показатель политропы сжатия n₁ в современных двигате­лях зависит от конструкции системы охлаждения и потерь тепла в цилиндре при сжатии. Величина n₁ выбирается в пределах 1,34  1,36.

Определяем действительный рабочий объем цилиндра V_h^` в момент закрытия впускного органа газораспределения (фаза j_а):

 , м³

где R – радиус кривошипа равен значению S/2, м;

  - отношение радиуса кривошипа к длине шатуна  принимается (0,2  0,25);

 j_а - фаза запаздывания закрытия впускного органа определяется исходя из типа рассчитываемого двигателя и может соответствовать фазе j_а уже существующих тепловозных двигателей (см. табл.2.).

Таблица 2.

Определяем объем сжатия:

 , м³

Количество свежего заряда в цилиндре в конце наполнения:

 , кг (27)

где Р_S^` - давление наддувочного воздуха в МПа.

Масса рабочего тела в цилиндре в конце наполнения:

 , кг

Давление воздуха в конце сжатия:

 , МПа (28)

Температура воздуха в конце сжатия:

 , К (29)

По условию возможности надежного самовоспламенения топ­лива значение температуры Т_С должно быть не менее 750 К.

Похожие работы

Расчет параметров рабочего процесса и выбор элементтов конструкции тепловозного двигателя

Скачать

52437

10

2

... .ч Достигнутые значения gе для тепловозных дизелей: 4-х тактные–0,2 - 0,225 кг/кВт.ч, Литровая мощность двигателя:  , кВт/л (57) Nл=8871/(0,20096*8*1000)=5,5 кВт/л. Для тепловозных дизелей соответственно: 4-х тактные NЛ15, После окончания расчета рабочего процесса и технико-экономических показателей все основные результаты следует свести в таблицу 4. Таблица 4. Результаты расчетов. ...

Модернизация двигателя мощностью 440 квт с целью повышения их технико-экономических показателей

Скачать

236533

25

764

... : мм2. Принимаем: – число сопловых отверстий. Диаметр сопла форсунки: мм. Заключение В соответствии с предложенной темой дипломного проекта “Модернизация главных двигателей мощностью 440 кВт с целью повышения их технико-экономических показателей” был спроектирован дизель 6ЧНСП18/22 с учётом современных технологий в дизелестроении и показана возможность его установки на судно проекта 14891. ...

Определение основных параметров и компоновка оборудования автономного локомотива

Скачать

60905

2

15

... 60-х г. тепловозы заменили паровозную тягу на главных направлениях степных районов Украины, России, Казахстана и Сибири, а также в Средней Азии. I. Выбор основных параметров силовой установки и вспомогательного оборудования локомотива 1.1 Выбор основных параметров силовой установки Касательная сила тяги определяется из условия равномерного движения поезда с расчетной скоростью (Vр) на ...

Расчет материального баланса установки АВТ. Проектирование аппарата вторичной перегонки бензина К-5

Скачать

76128

22

7

... Расход % кг/час т/год Фр. 62-1050С 6,5 23897,06 195000 Фр. 62-850С 3,3 12132,35 99000 Фр. 85-1050С 3,2 11764,71 96000 Таблица 15 Сводный материальный баланс блока стабилизации и вторичной перегонки бензина установки ЭЛОУ-АВТ Приход % кг/час т/год Расход % кг/час т/год Нестабильный бензин 25,72 94558,82 771600 УВГ 1,28 4705,88 38400 Фр. С5-620С ...