Тепловой расчет рабочего процесса двухтактного двигателя Расчет рабочего цикла и построение индикаторной диаграммы малооборотного двухтактного дизеля Основные исходные параметры данного дизеля

Мощность одного цилиндра N_е.ц = кВт

Номинальная частота вращения вала n_н = мин^-1

Перепад давления на воздушных фильтрах (ТК) Δр_ф = Па

Перепад давления на воздухоохладителях Δр_х = Па

Барометрическое давление р_o = 1,013∙10⁵ Па

Температура воздуха в машинном отделении Т_о = К

Температура забортной воды t_з.в= °С

Флотский мазут (пример) Ф-12

I ЭТАП

1. Процесс наполнения

1.1. Давление воздуха на входе в компрессор

р'_о=р_o - Δр_ф , Па (52)

1.2. Давление воздуха после компрессора

р_к = р_s + Δр_х , Па (53)

где р_s=1,98∙10⁵ Па принято по прототипному двигателю.

1.3. Степень повышения давления в компрессоре

π_к = р_к/р`_о , (54)

1.4. Давление в цилиндре в конце процесса наполнения

р_а = (0,96÷1,05)р_к , Па (55)

1.5. Температура воздуха после компрессора

, К (56)

где n_к = 1,6 — показатель политропы сжатия в компрессоре (принято).

1.6. Температура воздуха в ресивере

Т_s = 273 + t_з.в +(15÷20°С) , К (57

1.7. Степень охлаждения воздуха

, (58)

1.8. Температура воздуха в рабочем цилиндре с учетом подогрева (Δt=10°С) от стенок камеры сгорания

Т`_s = Т_s + Δt , К (59)

1.9. Температура смеси воздуха и остаточных газов в конце процесса наполнения

, К (60)

где γ_r = 0,04-0,08 прямоточная продувка; γ_r = 0,08-0,12 контурная петлевая продувка; γ_r = 0,12-0,14 контурная поперечная продувка; T_r = 650 К (принято).

1.10. Коэффициент наполнения, отнесенный к полезному ходу поршня (действительный коэффициент наполнения),

, (61)

где  степень сжатия принята из Приложения И из условий надежного пуска и надлежащей экономичности двигателя.

1.11. Коэффициент наполнения, отнесенный к полному ходу поршня (условный коэффициент наполнения),

, (62)

где Ψ_s= 0,09 (принято).

1.12. Рабочий объем цилиндра

, м³ (63)

1.13. Плотность наддувочного воздуха

, кг/м³ (64)

где R=287 Дж/(кг∙град) – универсальная газовая постоянная.

1.14. Заряд воздуха, отнесенный к полному рабочему объему цилиндра,

, кг/цикл (65)

где d – влагосодержание воздуха принято по табл. 1. Приложение Д, в зависимости от степени влажности (φ₀) и температуры воздха в МКО.

Принимаем φ₀ =70 — 80% для воздуха в МКО.

2. Процесс сжатия

2.1. Давление в цилиндре в конце процесса сжатия

, Па (66)

где n₁ = 1,34 - 1,37 – показатель политропы сжатия для малооборотных ДВС.

2.2. Температура воздуха в конце процесса сжатия

, K (67)

3. Процесс сгорания

3.1. Максимальное давление сгорания

, Па (68)

где λ=1,2 - 1,55 — степень повышения давления для малооборотных ДВС.

3.2. Максимальная температура цикла определяется из уравнения сгорания

, (69)

где ζ_z = 0,85 — 0,86 коэффициент использования теплоты для МОД;

λ = 1,2 — 1,55 степень повышения давления для малооборотных ДВС ;

γ_r = 0,04-0,08 прямоточная продувка; γ_r = 0,08-0,12 контурная петлевая продувка; γ_r = 0,12-0,14 контурная поперечная продувка, см. ранее;

Q_н – теплотворная способность топлива (кДж/кг), см. в задании.

α =1,8÷2,2 - коэффициент избытка воздуха для МОД. С увеличением быстроходности, двигателя рекомендуется принимать меньшие значения α.

L_о- потребное количество воздуха для сгорания 1 кг заданное в задании топлива.

, кмоль/кг (70)

где к примеру С = 0,865; Н = 0,122; S = 0,008; О₂ = 0,005 — состав флотского мазута Ф-12 (см. задание);

С`_v=19,27+0,0025T_с – средняя молярная теплоемкость заряда воздуха,

кДж/(кмоль∙К);

, – средняя молярная изобарная теплоемкость смеси «чистых» продуктов сгорания и оставшегося в цилиндре после завершения сгорания избыточного воздуха кДж/(кмоль∙К).

3.3. Действительный коэффициент молекулярного изменения

, (71)

где β_о – теоретический коэффициент молекулярного изменения;

подсчитывается для примера, в зависимости от состава топлива:

3.4. Подставляем полученные значения параметров в уравнение сгорания :

из уравнения сгорания вычисляем максимальную температуру сгорания

Т_z = К.