2.4. Расчет индикаторных и эффективных показателей дизеля

Расчет индикаторных и эффективных показателей двигателя выполняют с целью определения энергетических и экономических показателей двигателя. Среднее индикаторное давление, отнесенное к рабочему объёму цилиндра (или к полному ходу поршня), определяем с учетом коэффициента скругления диаграммы _c= (0,95...0,97) по уравнению:

.

Принимаем _c=0,97.

Затем рассчитываем среднее эффективное давление (в МПа), индикаторную и эффективную мощность дизеля (в кВт) по уравнениям:

р_ер = р_i_м, N_i =0,25 D² S p_i n i z60, N_е = N_i _м .

р_ер = 1,7620,9=1,585 МПа

N_i =0,253,140,2^{2 }0,261,809100080,560=0,985 МВт

N_е = 0,9850,9=0,857МВт .

Показатели экономичности дизеля определяем по следующим уравнениям:

• индикаторный к. п. д. двигателя _i = R  G_o T_s р_i/(Q_н p_s _н);

_i = 0,2871,8514,27 3281,762/(41868 0,250,9)=0,457;

• удельный индикаторный расход топлива g_i = 3600/Q_н_i ;

g_i = 3600/418680,457=0,188 кг/(кВтч);

• эффективный к. п. д. двигателя _e = _i _м;

_e = 0,4570,87=0,4;

• удельный эффективный расход топлива g_е = g_i _м .

g_е = 0,188 0,87=0,216 кг/(кВтч);

Рассчитаем расходы топлива и воздуха:

• часовой расход топлива G_тч=g_e N_e кг/ч;

G_тч=0,216857=185,2 кг/ч;

- цикловую подачу топлива g_тц= G_тч(60 n i z) кг/цикл;

g_тц= 185,2(60100080,5)=0,00077 кг/цикл;

- часовой расход воздуха для сгорания G_вч=  G_o G_тч кг/ч.

G_вч= 1,8514,27185,2=4889,2 кг/ч

Расхождение между заданными и расчетными параметрами:

p_e=(p_ep_e.p)/p_e100%= (1,621-1,574)/1,621=2,92%< 3%

N_e=(N_eN_e.p)/N_e100%=(882-856,8)/882=2,89%< 3%

g_e=(g_eg_e.p)/g_e100%=(0,222-0,216)/0,222=2,58%< 3%

Т.к. полученная погрешность получилась меньше 3%, то произведенный расчет можно считать удовлетворительным.

2.2 Расчёт системы наддува.

При газотурбинном и комбинированном наддуве двигателей отработавшие в цилиндрах газы направляются к газовым турбинам турбокомпрессоров.

Производительность компрессоров системы наддува должна быть достаточной для обеспечения очистки цилиндра от продуктов сгорания и заполнения его таким количеством воздуха, которое необходимо для сгорания топлива с заданным коэффициентом избытка воздуха.

Газотурбинный наддув двигателя применяется, если энергия выпускных газов и мощность турбин турбокомпрессоров достаточны для сжатия требуемого количества воздуха до заданного давления наддува.

Выполняем расчёт для номинального режима работы двигателя.

2.2.1Исходные данные для расчета системы наддува:

В качестве исходных данных для расчета системы наддува используем исходные данные и результаты расчета рабочего цикла и показателей двигателя:

• давление окружающей среды р_о= 0,1 МПа;

• температура окружающей среды Т_о=300 К;

• давление воздуха в ресивере за воздухоохладителем р_s=0,25 МПа;

• температура воздуха в ресивере за воздухоохладителем Т_s=328 К;

• теоретический коэффициент молекулярного изменения _z=1,03;

• давление газов в цилиндре в конце процесса расширения р_b=0,794 МПа

• температура газов в цилиндре в конце процесса расширения Т_b=1137,3К;

• часовой расход топлива G_тч=185,2 кг/ч;

• часовой расход воздуха для сгорания G_вч=4889,2 кг/ч.

Подберём следующие данные:

• коэффициент продувки цилиндров _а=1,35, т.к. для четырехтактных двигателей _а находится в диапазоне 1,05...1,35,

• показатель адиабаты сжатия воздуха в компрессоре, обычно принимаемается равным к = 1,4;

- показатель политропы расширения принимаем равным n_г=1,32, т.к. при истечении газов из цилиндра в коллектор, он обычно находится в диапазоне 1,32...1,35;

- давление газов перед турбиной, первом приближении принимаем р_т = 0,85р_к=0,850,25=0,2125 МПа;

- показатель адиабаты расширения газов в турбине принимаем к_г =1,33

-давление газов за турбиной принимаем равным р'_o=0,103 МПа,оно обычно находится в диапазоне 0,102...0,105 МПа у двигателей без утилизации теплоты

• адиабатный к.п.д. принимаем _ад=0,75

• механический к.п.д. принимаем _м.к=0,96 обычно равные: для центробежного компрессора _ад = 0,65...0,75,

- коэффициент полезного действия турбины принимаем _т =0,75.