2.3 Расчёт и построение индикаторной диаграммы

Индикаторная диаграмма (ИД) служит исходным материалом для динамического и прочностного расчетов двигателя. Расчет и построение ИД выполнены по методике П.А. Гордеева.

Результаты расчета ИД проектируемого двигателя представлены в таблице 2.2.

1,0	=200	1,0	=0,371	1,0	=1,154
1,25	160	1,36	0,505	1,33	1,53
1,50	133,3	1,74	0,646	1,68	1,94
1,75	114,3	2,16	0,801	2,04	2,35
2,0	100	2,59	0,961	2,42	2,79
2,5	80	3,52	1,306	3,22	3,72
3,0	66,7	4,51	1,673	4,07	4,7
4,0	50	6,7	2,486	5,87	6,77
5,0	40	9,1	3,376	7,81	9,01
7,0	28,6	14,4	5,357	12,0	13,85
=7,477	= 26,7	-	-	=13,05	= 15,06
9,0	22,2	20,38	7,561	-	-
11,0	18,2	26,84	9,958	-	-
12,0	16,7	30,24	11,219	-	-
=13,0	=15,4	=33,75	=12,521	-	-

В таблице:

– полный объем цилиндра;

– текущий объем цилиндра;

– текущая степень сжатия;

– степень сжатия (полная);

, , – объемы цилиндра в точках цикла , и соответственно;

, – показатели политроп сжатия и расширения соответственно;

, – текущее давление в процессах соответственно сжатия и расширения;

, , , – давления в точках цикла «a», «с», «z» и «b» соответственно;

– степень последующего расширения.

По результатам расчета на рисунке 2.2 построена индикаторная диаграмма.

По индикаторной диаграмме проверяем среднее индикаторное давление цикла, МПа:

= 2,42МПа

где – площадь диаграммы на чертеже, мм²;

– длина диаграммы от ВМТ до НМТ, соответствующая , мм;

– масштаб давлений по оси ординат, МПа/мм.

Расхождение значения , найденного по диаграмме, с расчетным (см. расчет цикла) составило 2,3 %, что в соответствии с методическими указаниями можно считать допустимым.

2.4Учебная исследовательская работа студента» курсового проекта судового двигателя по дисциплине «Судовое главное энергетическое оборудование»

«Исследование влияния степени сжатия на параметры и показатели рабочего цикла при неизменных эффективной мощности двигателя и максимальном давлении цикла».

Для исследования была использована программа DVS_2 автоматизированного расчета рабочего цикла судового двигателя внутреннего сгорания.

Результаты расчета - таблица 2.3.

Наименование величины	Обозначение	=10,5	=12,0	=13,0	=14,0
Эффективная мощность, кВт		1000	1000	1000	1000
Максимальное давление цикла, МПа		15,0	15,0	15,0	15,0
Степень повышения давления		1,596	1,336	1,198	1,081
Степень предварительного расширения		1,421	1,612	1,746	1,,884
Максимальная температура цикла, К		1797,5	1786,1	1780,8	1777,5
Температура в конце расширения газов в цилиндре, К		1032,6	1022,2	1018,5	1016,7
Действительная температура газов после турбины ТК, К		589,6	583,1	581,1	580,0
Относительная мощность турбины и относительная мощность привода компрессора ТК		0,330	0,327	0,325	0,325
Удельный эффективный расход топлива, кг/кВт·ч		0,208	0,205	0,204	0,204

По результатам расчета построил графики.

Анализ результатов расчета.

При увеличении степени сжатия в цикле с и = idem происходит уменьшение и ,а так же уменьшение и увеличение степени предварительного расширения , что приводит к росту термического кпд, то есть к увеличению топливоэкономичности, но при этом повышаются термические напряженности деталей двигателя. (см рис.2.4.) Также уменьшение приводит к уменьшению и ,следовательно к уменьшению относительной мощности турбины и компрессора .

Выбор степени сжатия зависит от типа и класса двигателя, его быстроходности, способа смесеобразования, наличия или отсутствия наддува, уровня форсировки рабочего цикла, конструкции, сорта используемого топлива, условий эксплуатации и других факторов. Современную тенденцию роста в дизелях можно объяснить следующими двумя основными причинами

Во-первых, при увеличении растет термический КПД цикла двигателя и, соответственно, растут индикаторный и эффективный КПД двигателя.

Во-вторых, с целью снижения выброса окислов азота (наиболее токсичного компонента отработавших газов) часто за счет поздней подачи топлива относительно ВМТ поршня переносят сгорание топлива на линию расширения заряда цилиндра. При этом, чтобы в какой-то мере компенсировать снижение эффективности рабочего цикла из-за снижения уровня температуры в процессе подвода теплоты, увеличивают , что, как известно, способствует повышению термического КПД.