1.3 Задачи проекта

№ пунк-та

Наименование величины

Обозна-чение

Значение

Размер-ность

1

Эффективная мощность двигателя

770

кВт

2

Частота вращения коленчатого вала

750

мин^-1

3

Диаметр цилиндра

0,220

м

4

Ход поршня

0,280

м

5

Коэффициент тактности

0,5

–

6

Число цилиндров

6

–

7

Давление наддува (продувки)

0,31

МПа

8

Температура воздуха перед цилиндром

300

К

9

Давление окружающей среды

0,100

МПа

10

Температура окружающей среды

300

К

11

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

0,103

МПа

12

Доля хода поршня, потерянная на продувку

0

–

13

Коэффициент избытка воздуха для сгорания

2

–

14

Температура воздуха после воздухоохладителя первой ступени

300

–

15

Коэффициент продувки

1,050

–

16

Степень сжатия

14

–

17

Степень повышения давления при сгорании

1,3

–

18

Предельно допустимое давление сгорания

14

МПа

19

Коэффициент остаточных газов

0,05

–

20

Температура остаточных газов

800

К

21

Сопротивление на входе в компрессор первой ступени

0,002

МПа

22

Подогрев заряда от стенок цилиндра

15

К

23

Сопротивление воздухоохладителя первой ступени

0,003

МПа

24

Сопротивление воздухоохладителя второй ступени

0

МПа

25

Коэффициент использования теплоты в точке « » цикла

0,90

–

26

Коэффициент использования теплоты в конце сгорания

0,94

–

27

Отношение давления в начале сжатия к давлению наддува

0,94

–

28

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

0,92

–

29

Коэффициент импульсности потока газов

1

–

30

Коэффициент полноты индикаторной диаграммы

0,97

–

31

Степень повышения давления в компрессоре второй ступени (К2)

1

–

32

Адиабатный КПД компрессора первой ступени (К1)

0,750

–

33

Адиабатный КПД компрессора второй ступени (К2)

1

–

34

Механический КПД К1

0,970

–

35

Механический КПД К2

1

–

36

Механический КПД собственно двигателя

0,890

–

37

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

0,103

МПа

38

Внутренний КПД Т1

0,75

–

39

Внутренний КПД Т2

1

–

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

=0,309

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

=0,309

Давление на выходе из компрессора К1, МПа

= 0,312

Степень повышения давления в компрессоре К1

=3,186

Температура воздуха на выходе из компрессора К1, К

=451,131

Понижение температуры воздуха в охладителе ВО1, К

=151,131

Температура воздуха после компрессора К2, К

=3000

Понижение температуры воздуха в охладителе ВО2, К

=0

Температура и давление заряда цилиндра в начале сжатия:

=337,538 К;

=0,291 МПа.

Коэффициент наполнения цилиндра, отнесенный к полезному ходу поршня

=0,857

Коэффициент наполнения цилиндра, отнесенный к полному ходу поршня

=0,857

Коэффициент избытка продувочного воздуха

0,900

Суммарный коэффициент избытка воздуха

=2,100

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 :

=19,289 ;

=0,003 .

Средний показатель политропы сжатия заряда цилиндра

=1,370

Давление и температура заряда цилиндра в конце сжатия:

= 10,805 МПа;

=896,169 К.

ПРОЦЕСС СГОРАНИЯ

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

=0,990

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

Химический и действительный коэффициенты молекулярного изменения:

= 1,032

= 1,030

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

= 0,957

Коэффициент молекулярного изменения в точке цикла

= 1,029

Постоянные уравнения средней мольной изохорной теплоемкости смеси в точке цикла :

=19,860 ;

=0,003 .

Постоянные уравнения средней мольной изохорной теплоемкости смеси в точке цикла :

= 19,884 ;

= 0,003 .

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

=42655

Максимальное давление цикла, МПа

=14

(при известном вычисляется степень повышения давления ).

Постоянная уравнения средней мольной изобарной теплоемкости смеси в точке цикла :

= 28,174 .

Максимальная температура сгорания (температура в точке ), К

=1888,644

ПРОЦЕСС РАСШИРЕНИЯ

Степени предварительного и последующего расширений заряда цилиндра:

=1,674

=8,363

Средний показатель политропы расширения

=1,272

Температура и давление в конце процесса расширения

= 1059,384 К;

= 0,940 МПа.

ИНДИКАТОРНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ

Среднее индикаторное давление теоретического цикла, МПа

=2,246

Среднее индикаторное давление действительного цикла, МПа

=2,168

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

=0,178

Индикаторный КПД

=0,478

Индикаторная мощность двигателя, кВт

=865,241

КОМПРЕССОРЫ

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

=118,472

Относительная мощность привода К1

=0,233

ТУРБИНЫ

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

=0,285

Температура газов, истекающих из цилиндра при свободном выпуске, К

=787,503

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

=28,327

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

=30,617

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

=30,511

Температура смеси перед турбиной Т1, К

=766,588

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

=0,0000353

Степень понижения давления в турбине Т1

=2,762

Мольная доля воздуха в выпускном коллекторе

=0,508

Мольная доля «чистых» продуктов сгорания в выпускном коллекторе

=0,492

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

=19,856 ;

=0,003 ,

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

Постоянная уравнения средней изобарной теплоемкости газа :

=28,170 .

Температура газа в конце адиабатного расширения в турбине Т1, К

=590,317

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

=29,968

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

=32,328

Адиабатный теплоперепад в Т1, , кДж./кмоль

=5698,553

Относительная мощность Т1

=0,230

Действительная температура газа после Т1, К

=632,622

Степень понижения давления в турбине Т2 (см. схему системы наддува)

=1

Температура газа в конце адиабатного расширения в Т2, К

=632,622

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

= 30,097 =30,097

Средняя мольная изобарная теплоемкость газа в процессе адиабатного расширения в турбине Т2 (в интервале температур – ),кДж/(кмоль·К)

=30,097

Адиабатный теплоперепад в Т2, , кДж./кмоль

=0

Действительная температура газа после Т2, К

=632,622

Относительная мощность Т2

=0

Относительный небаланс работ в турбокомпрессорах ( – в ТК1):

= 0,003 – для систем наддува с iT < 2;

ЭФФЕКТИВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ

Механический КПД турбопоршневого двигателя:

=0,890 – для систем наддува без механической связи между Д и ТК, при iК = iT ([3], схемы 6 и 9).

Среднее эффективное давление, МПа

=1,929

Эффективная мощность двигателя, кВт

=770,064

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

=0,200

Эффективный КПД

=0,425

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:

; .