Расчёт дизельного двигателя

1.2 Расчёт дизельного двигателя

В качестве базового принимаем четырёхтактный 8-цилиндровый дизельный двигатель с наддувом (плотность воздуха на всасывании P_о=1,73 кг/м³), в котором для стехиометрического сгорания 1 кг топлива требуется 14,45 кг воздуха (L₀=14,45 кг/кг).

Таблица 3: Варианты расчёта.

Параметры	Варианты
	1	2	3	4	5	резерв
Эффективная мощность двигателя Ne, кВт	290	295	300	305	310	315
Частота вращения коленчатого вала в режиме эффективной мощности nN, мин-1	2200	2250	2300	2350	2400	2450
Объём двигателя Vдв, л	14,0	14,2	14,5	14,8	15,0	15,0
Ход поршня S, мм	138	140	142	144	146	148
Коэффициент избытка воздуха LN на режиме эффективной мощности	1,56	1,57	1,58	1,59	1,60	1,61
Удельный эффективный расход топлива на режиме эффективной мощности qeN, г/кВтч	233	234	234	235	235	236

Для расчёта принимаем вариант – 4.

Расчёт.

1.  Мощность в расчётных точках:

N_ex=N_e·n_x/n_N·(0,87+1,13·n_x/n_N-(n_x/n_N)²); кВт

N₅₀₀=305·500/2350·(0,87+1,13·500/2350-(500/2350)²)= 69,122 кВт

N₁₀₀₀=305·1000/2350·(0,87+1,13·1000/2350-(1000/2350)²)= 151,822 кВт

N₁₅₀₀=305·1500/2350·(0,87+1,13·1500/2350-(1500/2350)²)= 230,473 кВт

N₂₀₀₀=305·2000/2350·(0,87+1,13·2000/2350-(2000/2350)²)= 287,451 кВт

2.  Эффективный крутящий момент:

M_ex=9550· N_ex/ n_x; Нм

M₅₀₀=9550· 69,122 / 500=1320,227 Нм

M₁₀₀₀=9550· 151,822 / 1000= 1449,897 Нм

M₁₅₀₀=9550· 230,473 / 1500=1467,347 Нм

M₂₀₀₀=9550· 287,451 / 2000=1372,578 Нм

3.  Средняя скорость поршня.

V_срх=333·10^-7·S· n_x; м/с

V₅₀₀=333·10^-7·144· 500 =2,398 м/с

V₁₀₀₀=333·10^-7·144· 1000 =4,795 м/с

V₁₅₀₀=333·10^-7·144· 1500=7,193 м/с

V₂₀₀₀=333·10^-7·144· 2000=9,59 м/с

4.  Среднее эффективное давление цикла.

P_ex=120· N_ex / V_дв ·n_x; МН/м²

P₅₀₀=120·69,122 /14,8·500=1,121 МН/м²

P₁₀₀₀=120·151,822 /14,8·1000=1,231 МН/м²

P₂₀₀₀=120·230,473 /14,8·1500=1,246 МН/м²

P₃₀₀₀=120·287,451 /14,8·2000=1,165 МН/м²

5.  Среднее давление механических потерь.

P_mx=0.09+0.0112· V_срх; МН/м²

P₅₀₀=0.09+0.0112· 2,398 =0,119 МН/м²

P₁₀₀₀=0.09+0.0112· 4,795 =0,148 МН/м²

P₁₅₀₀=0.09+0.0112· 7,193 =0,176 МН/м²

P₂₀₀₀=0.09+0.0112· 9,59 =0,205 МН/м²

6.  Среднее индикаторное давление цикла.

P_ix= P_ex+ P_mx; МН/м²

P₅₀₀= 1,121 + 0,119 =0,133 МН/м²

P₁₀₀₀= 1,231 + 0,148 =0,181 МН/м²

P₁₅₀₀= 1,246 + 0,176 =0,22 МН/м²

P₂₀₀₀= 1,165 + 0,205 =0,239 МН/м²

7. Индикаторный крутящий момент.

M_ix=79.59· V_дв · P_ix; Нм

M₅₀₀=79.59·14,8· 0,133=156,818 Нм

M₁₀₀₀=79.59·14,8· 0,181=213,939 Нм

M₁₅₀₀=79.59·14,8· 0,22=258,735 Нм

M₂₀₀₀=79.59·14,8· 0,239=281,518 Нм

8. Удельный эффективный расход топлива.

q_ex=q_eN·(1.2- n_x/n_N+0,8·(n_x/n_N)²); г/кВтч

q₅₀₀=235·(1.2-500/2350+0,8·(500/2350)²)= 240,511 г/кВтч

q₁₀₀₀=235·(1.2-1000/2350+0,8·(1000/2350)²)= 216,143 г/кВтч

q₁₅₀₀=235·(1.2-1500/2350+0,8·(1500/2350)²)= 208,596 г/кВтч

q₂₀₀₀=235·(1.2-2000/2350+0,8·(2000/2350)²)= 218,17 г/кВтч

9. Часовой расход топлива.

G_Tx=0.001· q_ex· N_ex; кг/ч

G₅₀₀=0.001· 240,511 · 69,122 =16,625 кг/ч

G₁₀₀₀=0.001· 216,143 · 151,822 =32,8 кг/ч

G₁₅₀₀=0.001· 208,596 · 230,473 =48,076 кг/ч

G₂₀₀₀=0.001· 218,17 · 287,451 =62,713 кг/ч

10. Коэффициент избытка воздуха.

L₅₀₀=0.7·L_N=1.113

L_{1000 – 2000} =0.8·L_N=1.272

11. Коэффициент наполнения цилиндров.

ƞ_Vx=L₀· P_ex·L_x· q_ex/3600·P_0;

ƞ₅₀₀=14,45 · 1,121·1.113· 240,511/3600·1,21=0,696

ƞ₁₀₀₀=14,45 · 1,231·1.272· 216,143/3600·1,21=0,785

ƞ₂₀₀₀=14,45 · 1,246·1.272· 208,596/3600·1,21=0,767

ƞ₃₀₀₀=14,45 · 1,165·1.272· 218,17/3600·1,21=0,75

Таблица 4: Расчётные данные.

Частота вращения колен-чатого вала, мин-1	Параметры внешней скоростной характеристики
	Nex, кВт	Mex, Нм	Реx, МН/м2	Vсрx, м/с	Рmx, МН/м2	Mix, Нм	gex,г/кВтч	GТx, кг/ч	ƞVx
500	69,122	1320,227	1,121	2,398	0,119	156,818	240,511	16,625	0,696
1000	151,822	1449,897	1,231	4,795	0,148	213,939	216,143	32,8	0,785
1500	230,473	1467,347	1,246	7,193	0,176	258,735	208,596	48,076	0,767
2000	287,451	1372,578	1,165	9,59	0,205	281,518	218,17	62,713	0,75