1.1 Выбор прототипа

За прототип выбран двигатель 12ЧН18/20 ОАО «Звезда» М419А имеющий следующие характеристики:

1. Количество цилиндров:. i = 12

2. Расположение цилиндров: V-образное под углом 60⁰

3. Диаметр цилиндра/ход поршня, см: 18/20

4. Рабочий объем всех цилиндров, л: 59,6

5. Степень сжатия ε: 14

6. Номинальная мощность, кВт: 734

7. Частота вращения коленчатого вала на номинальном режиме, об/мин: 1550

1.2 Исходные данные

1. Условия окружающей среды:

Двигатель предполагается использовать в морских условиях и не предполагается его использование в строго определённом климате

2. Действительная степень сжатия:

Для дизельного двигателя с неразделёнными КС:

3. Коэффициент избытка воздуха при сгорании:

(обедненная смесь)

4. Давление наддува:

На двигателе применяется турбонаддув с охлаждением наддувочного воздуха

5. Коэффициент полезного тепловыделения:

6. Противодавление и давление остаточных газов:

7. Температура остаточных газов:

8. Коэффициент остаточных газов:

9. Механический коэффициент полезного действия:

10. Теплотворная способность топлива:

11. Состав топлива:

С = 0,87; H = 0,126; О = 0,004;

12. Подогрев заряда от стенок цилиндра:

13. Промежуточное охлаждение свежего заряда:

2. Расчёт рабочего процесса

2.1 Расчет процесса наполнения

1.Степень повышения давления при наддуве:

2.Потери давления в охладителе (задаем):

3.Давление воздуха за компрессором:

4.Степень повышения давления в компрессоре:

5.Адиабатический кпд компрессора (задаем):

6.Температура воздуха за компрессором:

7.Температура воздуха перед двигателем

8.Температура воздуха в цилиндре:

9.Температура заряда в начале сжатия:

10.Давление в начале сжатия:

11.Коэффициент наполнения:

12.Коэффициент избытка продувочного воздуха:

13.Суммарный коэффициент избытка воздуха:

2.2 Расчет процесса сжатия

1.Уравнение средней изохорной теплоемкости воздуха:

ккал/мольК

2.Уравнение чистых продуктов сгорания (α=1,0):

ккал/мольК

3.Уравнение смеси воздуха и остаточных газов на ходе сжатия:

при

4.Средний показатель политропы сжатия:

Используем метод последовательных приближений. В первом приближении примем

5.Давление в конце процесса наполнения:

6.Температура в конце процесса сжатия:

2.3 Расчет процесса сгорания

1.Массовый состав топлива:

С = 0,87; H = 0,126; О = 0,004; S = 0; С + Н + O + S = 1;

2.Низшая теплота сгорания топлива:

ккал/кг

3.Количество воздуха, необходимого для сгорания:

теоретическое:

действительное:

4.Коэффициент молекулярного изменения:

химический:

действительный:

5.Доля топлива, сгоревшего в точке Z:

6.Коэффициент молекулярного изменения в точке Z:

7.Уравнение средней мольной изохорной теплоемкости смеси в точке с:

8.Уравнение средней мольной изохорной теплоемкости смеси в точке b

9.Уравнение средней мольной изохорной теплоемкости смеси в точке Z:

10.Теплота сгорания топлива отнесенная к ОК:

11.Задаем степень повышения давления λ=1,5

12.Максимальная температура сгорания:

13.Максимальное давление сгорания:

2.4 Процесс расширения

1.Степень предварительного расширения:

2.Степень последовательного расширения:

3.Температура в конце расширения:

4.Средний показатель политропы расширения:

2.5 Индикаторные показатели

1.Среднее индикаторное давление теоретического цикла, отнесенное к полному ходу поршня:

=

2.Задаем коэффициент полноты индикаторной диаграммы:

3.Среднее индикаторное давление действительного цикла:

4.Индикаторный к.п.д.:

;

5.Удельный индикаторный расход топлива:

;

6.Индикаторная мощность:

2.6 Эффективные показатели

1.Среднее эффективное давление:

2.Эффективный к.п.д.:

3.Удельный эффективный расход топлива:

2.7 Размеры цилиндра

1.Число цилиндров:

i=12

2.Рабочий объем одного цилиндра:

3.Общий объем:

4.Средняя скорость поршня (по данным прототипа):

5.Ход поршня:

6. Отношение S/D = 1,1

7.Диаметр поршня:

2.9. Построение индикаторной диаграммы

1.Определим объёмы в характерных точках:

2.Уравнение политропы сжатия:

3.Уравнение политропы расширения:

Таблица 1.

сжатие		расширение
px, бар	vx, л	px, бар	vx, л
1,60	5,34	49,08	0,84
1,75	5,00	39,77	1,00
2,02	4,50	24,13	1,50
2,38	4,00	16,93	2,00
2,85	3,50	12,86	2,50
3,52	3,00	10,27	3,00
4,52	2,50	8,50	3,50
6,14	2,00	7,21	4,00
9,10	1,50	6,23	4,50
15,85	1,00	5,47	5,00
40,95	0,50	5,05	5,34
59,62	0,38

Рис.1 Индикаторная диаграмма