Процесс сгорания

2.3. Процесс сгорания

Целью расчета процесса сгорания является определение температуры Т_Z и давления Р_Z рабочего тела в точке расчетной индикаторной диаграммы и степени предварительного расширения .

При расчетах рабочего цикла весовой состав дизельного топлива по химическим элементам принимается:

углерода С = 0,86, водорода Н = 0,13 и кислорода О = 0,1.

Коэффициент избытка воздуха  оказывает непосредственное влияние на качество процесса сгорания топлива, а, следовательно, и на величину индикаторного КПД двигателя. Для дизелей с наддувом при определенных значениях коэффициента избытка воздуха удельный расход топлива достигает минимального значения.

Ориентировочно можно принимать, что расчетная величина коэффициента избытка воздуха находится в пределах для комбинированных двигателей  = 1,8  2,2, для двигателей без наддува -  = 1,7 - 2,0.

Определяем цикловую подачу топлива:

 , кг/цикл (30)

Цикловая подача современных тепловозных двигателей находится в пределах 0,305 - 1,46 г/цикл. Для определения температуры газов в конце "видимого" сгорания топлива точка “z” расчетной индикаторной диаграммы используют уравнение сгорания:

 , (31)

где x_Z - коэффициент использования теплоты в точке “z”;

mC_V^’ - средняя молярная теплоемкость свежего заряда при постоянном объеме, кДж/моль^.К;

mC_Р^’ - средняя молярная теплоемкость продуктов сгорания при постоянном давлении в точке “z”, кДж/моль^.К;

_Z - расчетный коэффициент молекулярного изменения в точке “z”;

Т_Z - температура рабочего тела в точке “z”, К;

L₀ - количество киломолей воздуха, необходимое для сгорания I кг топлива при к = 1 (L₀ = 0,486).

Так как величины теплоемкостей приближенно являются ли­нейными функциями температуры, то уравнение (31) является квадратным относительно Т_Z.

Рекомендуется следующий порядок определения величин, входящих в уравнение (31).

2.3.1. Определяют коэффициент молекулярного изменения при полном сгорании:

 , (32)

2.3.2. Выбирают значение коэффициента использования теп­лоты в пределах:

·  для дизелей средней быстроходности x = 0,75 - 0,85;

·  для быстроходных дизелей x = 0,8  0,9.

2.3.3. Выбирают коэффициент выделения теплоты Х_Z в конце "видимого" сгорания

Для двигателей средней быстроходности можно принять Х_Z = 0,65 - 0,9; для быстроходных дизелей Х_Z = 0,75 - 0,85.

2.3.4. Подсчитывают коэффициент использования теплоты в точке Z:

 , (33)

2.3.5. Коэффициент молекулярного изменения в точке Z:

 , (34)

2.3.6. Выбирают значение степени повышения давления при сгорании

от которой зависят экономичность дизеля, его динамические характеристики и весовые показатели. В существующих конструкциях дизелей  колеблется в пределах 1,2 - 2,2. Для дизелей с наддувом с целью обеспечения минимальных удельных эффективных расходов топлива целесообразно на расчетном режиме вести рабочий процесс при  =1,3 - 1,8. Необходимо учитывать, что получив­шаяся максимальная величина давления сгорания Р_Zне должна превосходить Р_Z = 12 - 14 МПа, так как при более высоких значениях Р_Z возрастает вес дизеля и деталей кривошипно-шатунного механизма.

2.3.7. Для определения значений средних молярных теплоемкостей свежего заряда воздуха mC_V^’

может быть использовано приближенное соотношение:

 , (35)

2.3.8. Определение значений средней мольной теплоемкости продуктов сгорания

производится с учетом теплоемкостей смеси чистого воздуха и чистых продуктов сгорания (чпс):

 , (35)

где mC_V^чпс - мольная теплоемкость чистых продуктов сгорания;

(-х) - доля чистого воздуха в продуктах сгорания;

х - доля чистых продуктов сгорания, численно равная коэффициенту выделения тепла:

 , (37)

2.3.9. Учитывая, что:

 , из выражения (36) в точке “z” получим значение mC^’’_РZ:

 , (38)

Задаваясь в первом приближении температурой в точке Z равной 1800 К, определяют теплоемкость mC^’’_РZ и температуру Т_Z по уравнению (31). При отклонении Т_Z от 1800 К более, чем на 50 К, расчет повторяют.

Температура Т_Z находится в пределах 1750  1950 К.

Более высокие значения Т_Z нежелательны во избежание существенных потерь теплоты от значительной диссоциации моле­кул газов.

Максимальное давление сгорания Р_Z и степень предварительного расширения  определяют из соотношений:

 , (39)

 , (40)

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 ...