2.1.2.4 Расчет процесса расширения.

Определим степени последующего расширения , давления р_b и температуры Т_b газов в конце процесса.

Для этого используют следующие уравнения:

 =V_b/V_z =  , р_b= p_z/ , МПа , Т_b= T_z/ , К .

 = 12,51,36=9,186.

р_b= 12,7/9,186^1,25=0,794 МПа;

Т_b= 1980 /9,186^0.25=1137,3 К.

2.1.3 Расчет и построение индикаторной диаграммы.

Расчитаем давления и температуры газа в табличной форме для тактов сжатия (р_г.с и Т_г.с ) и рабочего хода (р_г.р и Т_г.р), задаваясь значениями угла .

Порядок расчета следующий:

Рассчитаем значения объема надпоршневой полости цилиндра при заданных величинах угла  по формуле:

V_ = 0,5V_s{2(_г1)+[1соs + 0,25_ш(1cos2)]}

где: V_s=D²S/4 - рабочий объём цилиндра, м³, V_s=0,0082, м³

_ш=R/L - отношение радиуса кривошипа к длине шатуна. _ш= 0,257.

V_c = V_s(_г1) = V_а - объём камеры сжатия, м³; V_c =0,00071 м³.

V_z = V_с - объем цилиндра в конце процесса сгорания, м³; V_z =0,00093 м³

V_b - объем цилиндра в момент открытия выпускных органов, м³;

V_а - объем цилиндра в момент начала сжатия, м³;

V_п = V_с+V_s - полный объем цилиндра, м³. V_п =0,0089, м³

Для четырехтактных дизелей полагают, что _г =  = _b(а), процесс сжатия начинается в НМТ, и поэтому принимают _b = _a = 180 град и соответственно V_b = V_a = V_п = V_c + V_s.

Рассчитаем значения отношения объема цилиндра к объему камеры сжатия по формуле:

_ =V_V_c.

Давление на такте сжатия рассчитывается по уравнению:

р_г.с = р_а(V_a/V_) = р_а (/_) , МПа.

Давление на такте рабочий ход р_г.р расчитывается по следующему уравнению:

р_г.р = р_z(V_z/V_) = p_z(/_) МПа.

Расчет температуры газов в процессах сжатия, сгорания и расширения выполняют по уравнению:

Т_г.с(р) =1000 p_r.c(р)V_(G_rR) К,

где R=0,287 кДж/(кг К) - газовая постоянная процессе сжатия

R=0,3 кДж/(кг К) - в процессах сгорания и расширения;

G_r - масса газа в цилиндре, кг.

_z - коэффициент молекулярного изменения.

В процессе сжатия G_r = G_а, а в процессах сгорания и расширения G_r = G_а_z.

Результаты расчёта индикаторной диаграммы сведём в таблицу 2.1.3.1

Таблица 2.1.3.1 Результаты расчёта индикаторной диаграммы.

, град. п.к.в.	Vф, м3103		Сжатие		Сгорание-расширение
			Рсж, МПа	Тг.с.,К	Ррас , Мпа	Тг.р.,К
0	0,709913	1	7,751744	913,0686	12,7	1135,789
10	0,787745	1,109635	6,715073	877,6774	12,7	1260,312
18,2	0,965297	1,35974	5,072595	812,4378	12,70303	1980
20	1,017447	1,433199	4,71733	796,3552	11,89444	1524,561
30	1,387932	1,955073	3,073227	707,72	8,068145	1410,687
40	1,881646	2,65053	2,019297	630,4301	5,515202	1307,339
50	2,475865	3,487561	1,382672	567,9957	3,913588	1220,649
60	3,144316	4,429157	0,994206	518,6822	2,90286	1149,85
70	3,858965	5,435828	0,749433	479,8466	2,247218	1092,459
80	4,591801	6,468119	0,589557	449,1669	1,808235	1045,988
90	5,31645	7,488875	0,48162	424,8397	1,50559	1008,364
100	6,009465	8,465073	0,406695	405,512	1,291781	977,9434
110	6,651217	9,369059	0,353557	390,1745	1,137909	953,4488
120	7,226316	10,17916	0,315324	378,0706	1,025859	933,8851
130	7,723583	10,87962	0,287655	368,6296	0,943974	918,4763
140	8,135633	11,46004	0,267746	361,4204	0,884595	906,6191
150	8,458163	11,91437	0,253759	356,12	0,842633	897,8497
160	8,689097	12,23967	0,244499	352,4934	0,814733	891,8237
170	8,827715	12,43493	0,239217	350,3797	0,798773	888,3019
180	8,873913	12,5	0,2375	349,6854	0,793578	887,1435

Свернутая расчетная индикаторная диаграмма:

Строим в координатах р - V

На оси абсцисс в выбранном масштабе откладываем значения V_ и на другой шкале, параллельной оси абсцисс, - величину _. (рис 2.1.3.1)

Построение развернутой расчетной индикаторной диаграммы:

Смотри рисунок 2.1.3.2

Диаграмму изменения температуры газа в цилиндре (рис 2.1.3.3)

Среднее индикаторное давление, определяемое по свёрнутой индикаторной диаграмме, определяем с помощью программы Microsoft Exсel по методу трапеций.

Площадь трапеции

S=0,5(a+b) h

где а и b- основания, а в нашем случае, значения давлений в известных точках угла поворота коленчатого вала.

h- высота трапеции, или разность объёмов надпоршневой полости в известных точках угла поворота коленчатого вала. (Смотри таблицу 2.3.2)

Таблица 2.1.3.2 Разность объёмов надпоршневой полости в известных точках угла поворота коленчатого вала.

Углы поворота колен вала	Площадь под кривой расширения	Площадь под кривой сжатия
0-10	0,000988	0,000563
10-17,7	0,002255	0,001046
17,7-20	0,000641	0,000255
20-30	0,003698	0,001443
30-40	0,003353	0,001257
40-50	0,002801	0,001011
50-60	0,002278	0,000794
60-70	0,00184	0,000623
70-80	0,001486	0,000491
80-90	0,001201	0,000388
90-100	0,000969	0,000308
100-110	0,00078	0,000244
110-120	0,000622	0,000192
120-130	0,00049	0,00015
130-140	0,000377	0,000114
140-150	0,000279	8,41E-05
150-160	0,000191	5,75E-05
160-170	0,000112	3,35E-05
170-180	3,68E-05	1,1E-05
сумма	0,024399	0,009067

Разница между площадями под кривой расширения и кривой сжатия

F_i=0,024-0,00906=0,01533 МПа м³

Индикаторная работа газа в цилиндре, с учётом коэффициента скругления индикаторной диаграммы L_i.д = F_i_c

Принимаем _c=0,97, тогда L_i.д =0,014940,97=0,01487 МДж

Индикаторное давление: р_i.д= L_i.д/V_s=0,0145/0,0082=1,814 МПа;