3.2 Расчет рабочего цикла дизеля

3.2.1 Параметры рабочего тела

Средний элементарный состав дизельных топлив:

• углерод C=0.870;

• водород H=0,126;

• топливный кислород O_m=0,004.

Низшая теплота сгорания H_u=42500 кДж/кг

Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1кг топлива:

кг;

кмоль.

Количество свежего заряда при заданном :

,

кмоль.

α – коэффициент избытка воздуха. Для дизеля с высоким наддувом можно принять α =1,8-2,0 в зависимости от давления наддува.

Общее количество продуктов сгорания:

.

Количество отдельных компонентов:

,

кмоль;

,

кмоль;

,

кмоль;

,

кмоль.

Теоретический коэффициент молекулярного изменения:

.

3.2.2 Процесс впуска

Принимаем, что давление окружающей среды p_o=0,1 МПа, температура окружающей среды T_o=288 К. Значения ряда параметров, необходимых при расчете, выбирают, исходя из следующих эмпирических зависимостей:

– давление наддува (перед впуском) р_к – по варианту задания;

– температура надувочного воздуха К;

– Т_о, р_о – параметры окружающей среды;

• давление остаточных газов p_r при газотурбинном наддуве для номинальной частоты вращения p_r =(0,90-0,98)p_k, МПа. Принимать в зависимости от n_ном, с уменьшением которого p_r снижается.

• температура остаточных газов T_r=700-900 К;

• подогрев свежего заряда ;

Плотность свежего заряда:

,

кг/м3,

– удельная газовая постоянная воздуха, Дж/(кг·град).

Давление в конце впуска:

, МПа

Pк

– средняя скорость движения заряда в наименьшем сечении впускного тракта м/с.

Коэффициент остаточных газов:

Температура в конце впуска:

, К

К

Коэффициент наполнения:

3.2.3 Процесс сжатия

Показатель политропы сжатия принимаем в пределах .

Примечание: Здесь и далее следует принимать средние значения из рекомендуемых пределов параметра (которым задаются) и с учётом получаемых результатов.

Давление в конце сжатия:

,

МПа

Температура в конце сжатия:

,

К

3.2.4 Процесс сгорания

Действительный коэффициент молекулярного изменения:

.

Значения и см. выше.

Теплота сгорания рабочей смеси:

, кДж/кмоль.

Н_и – низшая теплота сгорания дизельного топлива (см. выше).

Температура цикла T_z определяется из уравнения сгорания:

.

Коэффициент использования теплоты для номинального режима быстроходных дизелей с газотурбинным наддувом выбирают в пределах , а степень повышения давления .

Средняя мольная теплоемкость рабочей смеси в конце сжатия с допустимой для учебных целей погрешностью может быть определена по воздуху:

,

кДж/(кмольград),

где t_c – температура в конце сжатия в С.

.

Средняя мольная теплоемкость продуктов сгорания при постоянном давлении:

,

кДж/(кмольград).

Средняя мольная теплоемкость продуктов сгорания при постоянном объеме:

, кДж/(кмольград).

После подстановки найденных значений в уравнение сгорания получим квадратное уравнение с одним неизвестным t_z, которое решается известным способом:

;

, С.

а, в и с– числовые значения известных величин.

Температура сгорания:

, К

К

Максимальное давление сгорания:

,

МПа

Если полученное значение р_z превышает 12,5 МПа, то рекомендуется повторить расчёт процесса сгорания, уменьшив величину λ. В этом случае надо сохранить в пояснительной записке оба варианта расчёта.

Степень предварительного расширения:

.