- •Московский государственный университет путей сообщения (миит) Институт транспортной техники и организации производства (иттоп)
- •Кафедра "Локомотивы и локомотивное хозяйство"
- •Москва - 2010 г.
- •Занятие №1 «расчет основных параметров тепловозного дизеля при выбранной схеме наддува»
- •Длина лэу
- •Ширина двигателя
- •Высота двигателя
- •Занятие №2 «выбор типа лэу для заданной массы состава поезда»
- •Примерные типы заданий для практического занятия №2
- •Занятие №3 «Определение среднеэксплуатационной экономичности тепловозного лэу»
- •Задания к практическому занятию №3
- •Занятие №4 «построение расчётной индикаторной диаграммы» (процессы наполнения и сжатия)
- •Цель занятия
- •Методика исследования
- •Процесс наполнения
- •Процесс сжатия
- •Занятие № 5 «построение расчётной индикаторной диаграммы» (процессы сгорания и расширения)
- •Цель занятия
- •Методика исследования
- •Процесс сгорания
- •Занятие № 6 «Анализ теплового баланса лэу для заданного типа тепловоза»
- •Занятие № 7 «Расчёт крутящего момента для рядного модуля тепловозного лэу»
Занятие № 5 «построение расчётной индикаторной диаграммы» (процессы сгорания и расширения)
-
Цель занятия
Определение в точке «» контрольных значений давления и температуры , и степени предварительного и последующего расширения и .
Построение индикаторной диаграммы в координатах и , то есть необходимых для реализации заданной мощности двигателя (использовать результаты практического занятия №4 по расчёту процессов наполнения и сжатия).
-
Методика исследования
Все расчёты проводятся при нормальных внешних атмосферных условиях, то есть температуре окружающего дизель воздуха То = 293 К и барометрическом давлении Ро = 0,105 мПа.
-
Процесс сгорания
Весовой элементарный состав дизельного топлива принимаем равным:
С = 0,86, Н = 0,13 и О = 0,01
Для определения используем известное уравнение сгорания
где - коэффициент использования теплоты в точке z;
Величина (величина = 0,8 – 0,9, а = 0,75 – 0,9)
- коэффициент молекулярного изменения в точке z, равный
,
где - теоретический коэффициент молекулярного изменения
- коэффициент избытка продувочного воздуха ( см. занятие №4)
- коэффициент выделения теплоты в точке (z). Можно принять 0,85.
Из курса теплотехники известно, что средняя молярная теплоёмкость равна
, где коэффициенты определяются по известным формулам:
,
Тогда величину найдём по уравнению сгорания:
Необходимо иметь в виду, что для эффективного сгорания величина должна удовлетворять условию:
Далее определяются максимальное давление сгорания () и степень предварительного расширения ():
2.2. Процесс расширения
Необходимо найти параметры и в конце расширения, и затем построить политропу расширения.
Степень последующего расширения равна:
Величина , К (1)
где - среднее значение показателя политропы расширения
В уравнении (1) два неизвестных и , поэтому для его решения используем дополнительно уравнение теплового баланса на линии расширения:
(2), где
-коэффициент молекулярного изменения при полном сгорании
= 0,486,
Величину - среднюю теплоёмкость продуктов сгорания приравниваем теплоёмкости свежего заряда (), равной
, где
Коэффициенты и определяются по формулам:
и
Далее решаем уравнения (1) и (2) методом итераций:
1). Задаёмся значением в диапазоне 900 – 1200 К
2). Находим из уравнения (1).
3). Подставляем в уравнение (2) и определяем .
4). Если получается более 0,01, то расчёт рекомендуется повторить.
Для тепловозных ЛЭУ обычно = 1,21 – 1,28, а = 900-1200К
Определяем давление в конце процесса расширения:
(для справки обычно = 0,5 – 1,0).
Промежуточные значения давлений газов в цилиндре ЛЭУ в процессе расширения можно найти по уравнению политропы расширения
Задавшись несколькими значениями объёма , найдём соответствующие величины .
Далее на миллиметровой бумаге дополнительно к итогам по заданию №4 вычерчивается индикаторная диаграмма в координатах и для процессов сгорания и расширения.