3.3.5 Расчет индикаторных и эффективных показателей дизеля

3.3.5.1 Среднее индикаторное давление определяем по формуле:

P_i =P_C_скр[(-1)+/(n₂ - 1)(1-1/ ^{n2 - 1})-1/ (n₁-1)(1-1/ ^{n1 - 1})]/(-1)= =4,40,96[0,669+3,65+1,664]/12,25=0,983МПа,

где коэффициент скругления диаграммы _скр находится в пределах от 0,94 до 0,96 [ 3, стр. 84].

Принимаем _скр = 0,96.

3.3.5.2 Среднее эффективное давление определяем по формуле:

P_e = _мP_i =0,90,983= 0,884 МПа.

3.3.5.3 Индикаторную мощность двигателя определим как

Ni =D²SPiniz/460, где

i=8-число цилиндров; n номинальная частота вращения равна 420 об/ мин; z = 0,5 – коэффициент тактности четырехтактных дизелей; S=0,48м - ход поршня; D=0,32м - диаметр цилиндра.

Ni=3,140,32²0,480,98342080,5/460= 948,2 кВт

3.3.5.4 Эффективную мощность определяем по формуле:

Ne = _мNi = 0,9948,2=853,4 кВт.

3.3.5.5 Индикаторный КПД цикла определяем по формуле:

_i=RL₀TsPi/(QнPs_н)=

=(8,3141,83220,9830,495)/418680,130,953=0,445.

3.3.5.6 Удельный индикаторный расход топлива определим как

gi =3600/(Q_н_i)=3600/(418680,445)=0,193 кг/кВт.ч.

3.3.5.7 Удельный эффективный расход топлива определим как

gе = gi / _м =0,193/0,9=0,215 кг/кВт.ч.

3.3.5.8 Эффективный КПД определим по формуле:

_е = _м_i = 0,90,445=0,401

3.3.5.9 Расхождение между заданными и расчетными параметрами:

Nе = |(Nе^п - Nе) /Nе^п|100% = (853,0-854,0)/854,0=0,11%.

Так как Nе=0,11<3%, то расчет можно считать удовлетворительным.

3.3.6 Расчет и построение индикаторной диаграммы

Расчет переменных давлений в цилиндре ведется для двух тактов: рабочий ход и сжатие.

3.3.6.1 Для построения индикаторной диаграммы в координатах Р-V_T определяем текущий объем цилиндра в функции от угла поворота кривошипа

V_т=Vc+Vs[(1-COS)+_ш/4(1-СOS2)]/2, где

V_s=D²S/4=3,140,32 ²0,48/4= 0,03858 м³- рабочий объем цилиндра;

V_c=Vs (1-_а) / (-1)=0,03858/12,25= 0,00315 м³- объем камеры сжатия;

_ш=r/ L=0,25-отношение радиуса кривошипа к длине шатуна.

3.6.2. Давление на линиях расширения и сжатия рассчитываем в функции от текущей степени сжатия _т=V_T/V_C при следующих условиях:

-если  _т 1, то P_р=P_Z; если    , то P_р = P_z(/_т)ⁿ²;

-если _т  , то Р_с= Р_а; если  > _т  1, то Р_с = Р_а( / _т)ⁿ¹.

Результаты расчетов заносим в таблицу 3.2.

Таблица 3.3 – Ре зультаты расчетов индикаторной диаграммы

т	V, л	Pр, МПа	Pc, МПа
1,00 1,12 1,46 2,01 2,75 3,64 4,64 5,71 6,80 7,89 8,93 9,90 10,76 11,51 12,13 12,62 12,97 13,18 13,25	3,15 3,52 4,60 6,34 8,66 11,46 14,61 17,98 21,44 24,87 28,15 31,19 33,91 36,28 38,24 39,77 40,87 41,53 41,76	6,70 6,70 6,60 4,48 3,08 2,20 1,65 1,28 1,04 0,87 0,75 0,66 0,60 0,55 0,52 0,50 0,48 0,47 0,47	4,31 3,71 2,57 1,65 1,08 0,73 0,53 0,40 0,31 0,25 0,21 0,19 0,17 0,15 0,14 0,13 0,13 0,13 0,13

Таблица 3.4 – Значения параметров в характерных точках цикла

Точки цикла	т	V,л	P, МПа
C	1	3,1497	4,4
Z	1,44	4,536	6,7
A	13,25	41,734	0,447
B	13,25	41,734	0,1248

3.3.6.3 Среднее индикаторное давление рассчитываем по формуле:

Р_i.g.=Fi/(l_vVsl_р)=0,996 МПа, где

Fi=2990 мм²-площадь индикаторной диаграммы; l_v=4,6 мм/л – масштаб оси абсцисс;l_р= 15,63 мм/МПа - масштаб оси ординат.

Р_i.g.=2990/15,6341,7344,6=0,996 МПа

3.3.6.4 Расхождение между значением Р_i.g. и средним индикаторным давлением Рi, полученным при расчёте индикаторных и эффективных показателей двигателя определяем по формуле

Р_i = (Р_i–Р_{i g.}) / Р_i100% = ((0,983-0,996)/0,983) 100=1,3 %

Расчет можно считать удовлетворительным, так как Рi=1,3%< 2%.

3.4 Расчет энергетического и массового балансов

системы наддува двигателя

Расчет энергетического и массового балансов системы наддува производится для номинального режима работы с учетом схемы наддува двигателя. Двигатель 8ЧРН 32/48 имеет импульсный газотурбинный наддув с одним газотурбонагнетателем PDH-50V. Сжатый воздух от центробежного компрессора после охлаждения в воздухоохладителе поступает в сварной ресивер, от которого по патрубкам подводится в цилиндры дизеля. Чтобы импульсы отдельных цилиндров не накладывались один на другой и не мешали продувке в соседних цилиндрах, впускная система дизеля разделена на четыре самостоятельных трубопровода, к каждому из которых присоединены выпускные патрубки двух цилиндров.

3.4.1 Расход воздуха через цилиндр двигателя определяем по формуле:

Gb = s  Lo ge Ne _а / 3600 = 1,579 кг/с,

где s = 28,95 кг/моль-относительная молярная масса воздуха;  =1,8-коэффициент избытка воздуха; Lo = 0,495 -кмоль/кг - теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива; _а - 1,2 - массовый коэффициент избытка продувочного воздуха, для четырехтактных дизелей находящийся в пределах от 1,07 до 1,37 [5 стр.166].

3.4.2. Адиабатическую работу сжатия воздуха в компрессоре определим по формуле:

Lк.ад. =k/(k- 1)RsTo[(Pк/Ро)^{(k - 1)/ k} - 1] =

=1,41/0,410,287300[(0,133/0,1)^0,41/1,41= 25,6 кДж / кг,

где k = 1,41 - показатель адиабаты воздуха; Rs = 0,287 кДж / кг К - газовая постоянная воздуха [5, стр.181]; То = 300 К - температура воздуха перед компрессором; _г.х.- коэффициент потери давления в охладителе наддувочного воздуха ( гидравлический коэффициент ). Значение _г.х. должно быть не ниже 0,95. Принимаем _г.х.=0,95, отсюда Рк = Ps/г.х.=0,13/0,95=0,135 МПа - давление воздуха за компрессором .

3.4.3. Мощность, потребляемую компрессором определяем по формуле: Nк = Gb Lк.ад./ к.ад. =1,57925,6/0,78= 47,5 кВт,

где к.ад. адиабатический КПД компрессора с лопаточным диффузором от 0,75 до 0,84 [5 стр.181]. Принимаем к.ад. = 0,78.