1.3 Задачи проекта

№ пункта

Наименование величины

Обозна-чение

Значение

Размер-ность

1

Эффективная мощность двигателя

1000

кВт

2

Частота вращения коленчатого вала

500

мин^-1

3

Диаметр цилиндра

0,260

м

4

Ход поршня

0,340

м

5

Коэффициент тактности

0,5

–

6

Число цилиндров

6

–

7

Давление наддува (продувки)

0,384

МПа

8

Температура воздуха перед цилиндром

300,000

К

9

Давление окружающей среды

0,100

МПа

10

Температура окружающей среды

300,000

К

11

Давление газа в выпускном трубопроводе после турбины (при двухступенчатом расширении газа – после Т2) или после цилиндров Д в схеме с механическим наддувом

0,104

МПа

12

Доля хода поршня, потерянная на продувку

0,00

–

13

Коэффициент избытка воздуха для сгорания

2,2

–

14

Температура воздуха после воздухоохладителя первой ступени

300,000

–

15

Коэффициент продувки

1,05

–

16

Степень сжатия

13,000

–

17

Степень повышения давления при сгорании

1,700

–

18

Предельно допустимое давление сгорания

15,000

МПа

19

Коэффициент остаточных газов

0,05

–

20

Температура остаточных газов

800,000

К

21

Сопротивление на входе в компрессор первой ступени

0,003

МПа

22

Подогрев заряда от стенок цилиндра

15,000

К

23

Сопротивление воздухоохладителя первой ступени

0,004

МПа

24

Сопротивление воздухоохладителя второй ступени

0,000

МПа

25

Коэффициент использования теплоты в точке « » цикла

0,900

–

26

Коэффициент использования теплоты в конце сгорания

0,960

–

27

Отношение давления в начале сжатия к давлению наддува

0,940

–

28

Отношение давления перед турбиной высокого давления (Т1) к давлению наддува

0,920

–

29

Коэффициент импульсности потока газов

1,050

–

30

Коэффициент полноты индикаторной диаграммы

0,970

–

31

Степень повышения давления в компрессоре второй ступени (К2)

1,000

–

32

Адиабатный КПД компрессора первой ступени (К1)

0,760

–

33

Адиабатный КПД компрессора второй ступени (К2)

1,000

–

34

Механический КПД К1

0,970

–

35

Механический КПД К2

1,000

–

36

Механический КПД собственно двигателя

0,890

–

37

Давление после турбины высокого давления (Т1) или перед турбиной низкого давления (Т2)

0,104

МПа

38

Внутренний КПД Т1

0,760

–

39

Внутренний КПД Т2

1,000

–

40

Показатель адиабаты газов в Т1

1,330

–

41

Показатель адиабаты газов в Т2

1,330

–

42

Показатель политропы расширения газов при истечении из цилиндра

1,330

–

43

Низшая теплота сгорания топлива

42290

кДж/кг

Рисунок 2.1 – Характерные точки и параметры расчетного цикла ДВС

ПРОЦЕСС НАПОЛНЕНИЯ

Давление воздуха на выходе из компрессора К2, МПа

=0,395

Давление на выходе из воздухоохладителя ВО1 и на входе в компрессор К2, МПа

=0,395

Давление на выходе из компрессора К1, МПа

=0,399

Степень повышения давления в компрессоре К1

=4,108

Температура воздуха на выходе из компрессора К1, К

=489,107

Понижение температуры воздуха в охладителе ВО1, К

=189,107

Температура воздуха после компрессора К2, К

=300,000

Понижение температуры воздуха в охладителе ВО2, К

=0,000

Температура и давление заряда цилиндра в начале сжатия:

= 336,401 К;

= 0,371 МПа.

Коэффициент наполнения цилиндра, отнесенный к полезному ходу поршня

=0,865

Коэффициент наполнения цилиндра, отнесенный к полному ходу поршня

=0,865

Коэффициент избытка продувочного воздуха

0,908

Суммарный коэффициент избытка воздуха

=2,310

ПРОЦЕСС СЖАТИЯ

Уравнения средней мольной изохорной теплоемкости, соответственно, воздуха и «чистых» продуктов сгорания, кДж./(кмоль·К):

; .

Постоянные уравнения средней мольной изохорной теплоемкости смеси воздуха и остаточных газов при сжатии заряда цилиндра :

= 19,286 ;

= 0,003 .

Средний показатель политропы сжатия заряда цилиндра

=1,372

Давление и температура заряда цилиндра в конце сжатия:

=12,522 МПа;

=873,808 К.

ПРОЦЕСС СГОРАНИЯ

Действительное количество воздуха для сгорания 1кг топлива, кмоль/кг

=1,089

где = 0,495 кмоль/кг – теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива среднего элементарного состава.

Химический и действительный коэффициенты молекулярного изменения:

=1,029

=1,028

Относительное количество топлива (в долях единицы), сгоревшего в точке цикла

=0,938

Коэффициент молекулярного изменения в точке цикла

=1,026

Постоянные уравнения средней мольной изохорной теплоемкости смеси в точке цикла :

= 19,796 ;

= 0,003 .

Постоянные уравнения средней мольной изохорной теплоемкости смеси в точке цикла :

=19,829 ;

=0,003 .

Теплота сгорания топлива, приведенная к температуре 0 К, кДж/кг

=42696,430

Максимальное давление цикла, МПа

=15,000

(при известном вычисляется степень повышения давления ).

Постоянная уравнения средней мольной изобарной теплоемкости смеси в точке цикла :

=28,110 .

Максимальная температура сгорания (температура в точке ), К

=1780,875

ПРОЦЕСС РАСШИРЕНИЯ

Степени предварительного и последующего расширений заряда цилиндра:

=1,746

=7,447

Средний показатель политропы расширения

=1,277

Температура и давление в конце процесса расширения

=1018,500 К;

=1,154 МПа.

ИНДИКАТОРНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ

Среднее индикаторное давление теоретического цикла, МПа

=1,763

Среднее индикаторное давление действительного цикла, МПа

=2,490

Удельный индикаторный расход топлива, кг/(кВт∙ч)

=0,182

Индикаторный КПД

=0,469

Индикаторная мощность двигателя, кВт

=1123,501

КОМПРЕССОРЫ

Адиабатная работа в компрессоре К1 (см. схему системы наддува), кДж/кг

=150,141

Относительная мощность привода К1

=0,327

ТУРБИНЫ

Давление газов перед турбиной Т1 (см. схему системы наддува), МПа

=0,363

Температура газов, истекающих из цилиндра при свободном выпуске, К

=764,411

Средняя мольная изобарная теплоемкость продувочного воздуха, кДж./(кмоль·К)

=28,327

Средняя мольная изобарная теплоемкость продуктов сгорания, кДж./(кмоль·К)

=30,354

Средняя мольная изобарная теплоемкость газовоздушной смеси перед турбиной Т1, кДж./(кмоль·К)

=30,354

Температура смеси перед турбиной Т1, К

=744,330

Удельный расход газа в турбинах, кмоль/(кВт·с)

=5,929Е-5

Степень понижения давления в турбине Т1

=3,490

Мольная доля воздуха в выпускном коллекторе

=0,552

Мольная доля «чистых» продуктов сгорания в выпускном коллекторе

=0,448

Постоянные уравнения средней изохорной теплоемкости газа (смеси продуктов сгорания и продувочного воздуха) :

=19,804 ;

=0,003 ,

где указаны значения постоянных уравнений средней мольной изохорной теплоемкости соответственно воздуха и «чистых» продуктов сгорания.

Постоянная уравнения средней изобарной теплоемкости газа :

= 28,118 .

Температура газа в конце адиабатного расширения в турбине Т1, К

=537,834

Средняя мольная изобарная теплоемкость газа в интервале температур 0 – , кДж./(кмоль·К)

=30,021

Средняя мольная изобарная теплоемкость газа в процессе адиабатного расширения в турбине Т1 (в интервале температур – ), кДж./(кмоль·К)

=31,980

Адиабатный теплоперепад в Т1, , кДж./кмоль

=6603,650

Относительная мощность Т1

=0,325

Действительная температура газа после Т1, К

=581,198

Средняя мольная изобарная теплоемкость газа в интервалах температур 0 – и 0 – , кДж./(кмоль·К):

=29,860 =29,860

Относительный небаланс работ в турбокомпрессорах ( – в ТК1; – в ТК2):

= -0,002 = 0,000 – для систем наддува с iT<2;

ЭФФЕКТИВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ

Механический КПД турбопоршневого двигателя:

= – для систем наддува с механической связью между Д и ТК ([3], схемы 1 – 4, табл. 2.1, рис. 2.1);

Среднее эффективное давление, МПа

=2,216

Эффективная мощность двигателя, кВт

=999,916

Удельный эффективный расход топлива, кг/(кВт∙ч)

=0,204

Эффективный КПД

=0,417

П р и м е ч а н и е. Первоначально принятые в исходных данных значения показателей адиабаты и в ходе расчета автоматически уточняются программой с использованием приближенных формул:

; .