2. Определение индикаторных и эффективных показателей рабочего цикла

Рабочий цикл двигателя характеризуется средними индикаторными: давлением р_i; мощностью N_i; КПД η_i; удельным расходом топлива g_i.

Теоретическое среднее индикаторное давление:

(32)

Среднее индикаторное давление:

, (33)

где - коэффициент полноты диаграммы принимаемый =0,95.

При работе на полной нагрузке для дизелей: с турбо наддувом р_i = 0,7…1,1 МПа.

Индикаторная мощность

N_i = р_i *V_h*i*n /120

N_i = 1,1*7,2*6*1500 /120=594 кВТ (34)

где V_h - рабочий объем одного цилиндра, л

Индикаторный КПД характеризует степень использования в действительном цикле теплоты топлива для получения полезной работы и учитывает все тепловые потери действительного цикла:

(35)

Для дизелей η_i = 0,38…0,5.

Индикаторный удельный расход топлива:

.

(36)

Для дизелей на номинальном режиме g_i = 170…210 г/(кВт ч).

Эффективные показатели, характеризующие работу двигателя, отличаются от индикаторных наличием затрат полезной работы на преодоление различных механических сопротивлений и на совершение процессов впуска и выпуска.

Среднее давление механических потерь для дизелей:

для дизелей с неразделенными камерами сгорания

р_м = 0,089 + 0,0118 υ_п.ср,

р_м = 0,089 + 0,0118 *10,5 = 0,213 МПа (37)

где υ_п.ср - средняя скорость поршня, м/с;

Среднее эффективное давление р_е представляет собой отношение эффективной работы на валу коленчатого вала двигателя к единице рабочего объема цилиндра. В расчетах двигателей р_е определяется как

p_е = p_i – p_м

p_е = 1,1 - 0,213 = 0,888 МПа (38)

Механический КПД.

η_м = p_e / p_i.

η_м = 0,888/ 1.1_.= 0,807 (39)

Для дизелей с наддувом η_м = 0,7…0,85.

Эффективный КПД и эффективный удельный расход топлива

(40)

Эффективная мощность N_e= η_м*N_i = 0,807*594 = 479.3 кВт

Для дизелей с наддувом η_е = 0,32…0,42. В данном разделе расчеты произведены верно.

2. ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ЦИЛИНДРА И ДВИГАТЕЛЯ

При заданной эффективной мощности двигателя и выбранной величине S/D основные конструктивные параметры (диаметр цилиндра и ход поршня) определяются следующим образом.

Литраж двигателя, л

(41)

Рабочий объем цилиндра, л

V_h = V_л / i

V_h = 43,1/ 6 = 7,1 л.

(42)

Диаметр цилиндра, мм:

(43)

Ход поршня, мм

S = D * S/D = 209, 2 мм. (44)

Принимаем D = 210 мм S =210 мм

Полученные значения S и D округляют до целых чисел, нуля или пяти. По окончательно принятым значениям D и S определяются основные параметры и показатели двигателя:

Литраж двигателя, л

(45)

Средняя скорость поршня, м/с

υ_п.ср = Sn / (3 * 10⁴)

υ_п.ср = 210*1500 / (3 * 10⁴) = 10,5м/с.

(46)

Отклонение от ранее принятого значения:

Отклонение = 100*(10,5 - 10,5)/10,5=0 % (47)

Эффективная мощность

N_e = p_eV_л n/ 120

N_e = 0,888*43,5 *1500/120 =484,6 кВт (48)

Эффективный крутящий момент, Нм

М_е = 3·10⁴·N_e/(π·n)

М_е = 3·10⁴·484.6/(3,14·1500) =2083 Н*м

(49)

Часовой расход топлива, кг/ч

G_т = N_e g_e./1000

G_т = 484.6* 227/1000_.= 109, 9 кг/ч (50)

Литровая мощность:

N_л = N_e / V_л

N_л = 484.6 / 43.5 =11.1 кВт/дм³

При расхождении с ранее принятым значением υ_п.ср более чем на 4% , эффективные показатели необходимо пересчитать. В нашем случае отклонение составило менее 4%, в данном разделе данные просчитаны верно.