Параметри процесу розширення
У процесі розширення під впливом догоряння робочої суміші, яка не встигла згоріти на лінії згоряння, відбувається наступне розширення. Ступінь наступного розширення:
δ= ε /ρ=16,5 /1,32 =12,5.
Процес розширення відбувається, як і при стискуванні, за політропою розширення. Для чого, спочатку визначаємо адіабату розширення.
Середній показник адіабати розширення при δ =12,5, Tz =1974,2 K, =1,5 визначаємо з номограми (рисунок 3.3) k2=1,275.
Середній показник політропи розширення приймаємо n2 =1,27.
Тиск в кінці процесу розширення:
МПа.
Температура в кінці процесу розширення:
К.
Параметри процесу випуску
Для дизеля температура залишкових газів на початку розрахунку приймалась Тг = 7600 К. За формулою Є. К. Мазінга:
Індикаторні параметри робочого циклу
Середній розрахунковий індикаторний тиск за цикл визначається за формулою:
МПа.
При
значеннях розрахункових параметрів рс
= 7,19 МПа,
=16,5,
n1=1,36,
n2=1,27,
=1,6,
ρ
= 1,32, δ=12,5
знаходимо:
= 1,21 МПа.
Дійсний
індикаторний тиск
рі
визначається за формулою рі=
φ·
,
де φ =0,9…0,97 – коефіцієнт повноти індикаторної діаграми.
Прийнявши φ=0,9, знаходимо середній індикаторний тиск:
рі = 0,9·1,21 = 1,09 МПа.
Індикаторний коефіцієнт корисної дії (індикаторний ККД) визначаємо за формулою:
Визначаємо індикаторні питомі витрати палива за формулою:
г/кВт·год.
Розрахункові
значення величин рі,
,
для сучасних автотракторних двигунів
знаходяться у межах рі=
0,6…1,4 МПа,
=
0,26…0,45,
=
205…290 г/кВт·год.
Механічні показники двигуна
Середній ефективний тиск визначається за формулою:
ре= рі – рм.
Середній тиск механічних втрат рм визначаємо за емпіричною формулою залежно від типу двигуна, кількості циліндрів, середньої швидкості поршня Vп..с (таблиці 3,2…3,4) . Для чотиритактного дизеля і ne = 2200 хв-1. Vп.с.= 9…11 м/с; приймаємо Vп.с.= 9,4 м/с ; S/D = 1,1; і=8.
Формула для визначення механічних втрат дизелів з нерозділеними камерами:
рM=0,089+0,0118·Vп.с..
Отже, для двигуна, який проектується,
Рм = 0,089+0,0118·9,4 =0,20 МПа.
Ефективні показники двигуна
Середній ефективний тиск:
ре= 1,09 – 0,2 = 0,89 МПа.
Механічний коефіцієнт корисної дії (ККД), враховує механічні втрати двигуна, визначаємо за формулою:
Ефективний ККД враховує теплові і механічні втрати двигуна і визначається за формулою:
Питомі ефективні витрати палива визначаємо за формулою:
г/кВт·год.
Для сучасних автотракторних двигунів ре= 0,5…1,1 МПа, , =270…350 г/кВт·год.
Погодинні витрати палива двигуном визначаємо за формулою:
кг
/год.
Основні параметри циліндра і двигуна
На основі заданих: ефективної потужності, номінальної частоти обертання колінчастого вала, розрахунку середнього ефективного тиску, тактності двигуна і числа циліндрів визначаємо робочий об’єм циліндрів двигуна за формулою:
л.
Робочий об’єм одного циліндра:
л.
Прийнявши попередньо згідно з таблицею 3.3 відношення к= S/D,
визначаємо, округлюючи до цілого, діаметр циліндра і хід поршя за формулами:
мм;
S = D·k = 121·1,1 = 133 мм.
Остаточно уточнюємо основні розміри і параметри двигуна за формулами:
–робочий об’єм двигуна:
л;
–діаметр циліндра за формулою:
мм
–хід поршня за формулою:
S = D·k = 121·0,9 = 133 мм;
–площу дна поршня:
мм2;
–середню швидкість поршня:
Vп.с.= S·nе / 30·103 = 133·2200 / 30·103= 9,75 м/с.
Похибка в визначенні Vп.с становить Δ= (9,75 –9,4) ·100/12 =3,72%.
Якщо похибка між прийнятою і розрахунковою середньою швидкістю руху поршня Vп.с. перебільшує 4%, ведуть перерахунок ефективних показників двигуна.
Визначаємо ефективну потужність двигуна:
кВт.
Потужність двигуна, віднесену до 1л об’єму, визначаємо за формулою:
кВт
/ л.
Для автотракторних двигунів літрова потужність знаходиться у межах 20…50 кВт/л.
Погодинну витрата палива визначаємо за формулою:
кг
/год.
Чисельні розрахунки координат точок індикаторної діаграми, тепловий баланс двигуна наведено раніше для бензинового двигуна, оскільки існує аналогія з відповідними розрахунками і для дизеля.