2. Определение давления и температура в конце процесса сжатия.

Определим давление в конце процесса сжатия по формуле:

р_с=р_а∙εⁿ¹ [4.18]

р_с=0,131∙17,6^1,3645=6,56 МПа

Определим температуру в конце процесса сжатия по формуле:

Т_с=Т_а∙ε^n1-1 [4.19]

Т_с=357∙17,5^1,3645-1=1013 К

3. Определение мольной теплоемкости в конце процесса сжатия.

Средняя мольная теплоемкость свежей смеси в конце сжатия принимаем равной теплоемкости воздуха и определим по формуле таб. 6 стр. 17 в интервале температур от 0 до 1500^оС [ ]:

[4.20]

где t_c – температура смеси в ^оС. t_c=Т_с-273=1013-273=740^оС.

кДж/(кмоль∙град)

Определим среднюю мольную теплоемкость остаточных газов по формуле:

[4.21]

где средние мольные теплоемкости отдельных компонентов продуктов сгорания по формулам таб. 6 стр. 17 в интервале температур от 0 до 1500^оС [ ]

Определим среднюю мольную теплоемкость рабочей смеси по формуле:

[4.22]

кДж/(кмоль∙град)

4. Параметры процесса сгорания.

1. Определение коэффициента молекулярного изменения горючей смеси.

Определим коэффициент молекулярного изменения горючей смеси по формуле:

[4.23]

2. Определение коэффициента молекулярного изменения рабочей среды.

Определим коэффициента молекулярного изменения рабочей среды по формуле:

[4.24]

3. Определение теплоты сгорания рабочей смеси.

Определим теплоту сгорания рабочей смеси при α≥1 по формуле:

[4.25]

кДж/кмоль

4. Определение средней мольной теплоемкости продуктов сгорания.

Определим среднюю мольную теплоемкость продуктов сгорания при α≥1 по формуле:

[4.26]

где средние мольные теплоемкости отдельных компонентов продуктов сгорания определяются по формулам таб. 6 стр. 17 в интервале температур от 1501 до 2800^оС [ ]

5. Определение температуры в конце видимого процесса сгорания.

Определим температуру в конце видимого процесса сгорания для дизельного двигателя по формуле:

[4.27]

где ζ – коэффициент использования теплоты на участке видимого сгорания. Для дизельных двигателей ζ=0,7÷0,88. Принимаем ζ=0,8.

λ – степень повышения давления на участке видимого сгорания. Для дизельных двигателей λ=1,2÷2,5. Принимаем λ=1,8

- теплоемкость при постоянном давлении.

Подставим в формулу значение

Получим квадратное уравнение.

Решая квадратное уравнение, вычислим значение t_z:

[4.28]

6. Определение давления конца сгорания и степень предварительного расширения.

Определим давление конца сгорания по формуле:

р_z=λ∙р_с [4.29]

р_z=1,8∙6,56=11,81 МПа

Определим степень предварительного расширения по формуле:

[4.30]

5. Параметры процессов расширения и выпуска.

1. Определение значения степени последующего расширения.

Определим значение степени последующего расширения по формуле:

[4.31]

2. Определение значений показателя адиабаты расширений и политропы расширения.

Для известных значений δ, t_z, α по номограмме рис. 30 стр. 58 [ ] определяем значение показателя адиабаты расширения: k₂=1,279≈1,28.

Для дизельных двигателей:

n₂≈k₂=1,2÷1,29

Учитывая, что с увеличением частоты вращения и коэффициента избытка воздуха n₂ уменьшается, а с повышением интенсивности охлаждения и увеличением отношения хода поршня к диаметру цилиндра n₂ увеличивается, принимаем значение n₂=1,27.

3. Определение значения давления и температуры в конце процесса расширения.

Определим значение давления в конце процесса расширения по формуле:

[4.32]

Определим значение температуры в конце процесса расширения по формуле:

[4.33]

4. Проверка точности выбора температуры остаточных газов.

Определим расчетное значение температуры остаточных газов по формуле:

[4.34]

Определим расхождение между принятой величиной и рассчитанной по формуле:

[4.35]

Разница между принятой ранее величиной температуры остаточных газов и рассчитанной менее 10%, значит значение выбрано корректно.

6. Индикаторные параметры рабочего цикла.

1. Определение среднего индикаторного давления.

Определим среднее теоретическое индикаторное давление для дизельного двигателя по формуле:

[4.36]

2. Определение значения среднего индикаторного давления.

Определим значение среднего индикаторного давления по формуле:

[4.37]

где φ – коэффициент полноты индикаторной диаграммы. Для дизельных двигателей φ=0,92÷0,95. Принимаем φ=0,95.

МПа

3. Определение индикаторного КПД двигателя.

Определим индикаторный КПД дизельного двигателя по формуле:

[4.38]

4. Определение индикаторного удельного расхода топлива.

Определим значение индикаторного удельного расхода топлива по формуле:

[4.39]

г/кВт∙ч

7. Эффективные показатели двигателя.

1. Определение среднего давления механических потерь.

Определим среднее давление механических потерь по формуле:

р_м=А+В∙v_{п. ср.} [4.40]

где А и В – эмпирические коэффициенты.

v_{п. ср.} – средняя скорость поршня предварительно принимается в пределах 6÷15 м/с. Принимаем v_{п. ср.} =9 м/с.

Для четырехтактного дизельного двигателя с нераздельными камерами: А=0,089; В=0,0118

р_м=0,089+0,0118∙9=0,1952 МПа

2. Определение среднего эффективного давления.

Определим значение среднего эффективного давления по формуле:

р_е=р_i - р_м [4.41]

р_е=1,045 - 0,1952=0,8498 МПа

3. Определение механического КПД.

Определим значение механического КПД по формуле:

[4.42]

4. Определение эффективного КПД.

Определим значение эффективного КПД по формуле:

η_е= η_м∙ η_i [4.43]

η_е= 0,81∙0,38=0,3

5. Определение эффективного крутящего момента.

Определим значение эффективного крутящего момента по формуле:

[4.44]

6. Определение эффективного удельного расхода топлива.

Определим значение эффективного удельного расхода топлива по формуле:

[4.45]

г/кВт∙ч

7. Определение часового расхода топлива.

Определим значение часового расхода топлива по формуле:

G_T=g_e∙N_e∙10^-3 [4.46]

G_T=282,35∙132∙10^-3=37,27 кг/час

8. Основные размеры цилиндра и двигателя.

1. Определение литража двигателя и рабочего объема цилиндра.

Определим литраж двигателя по формуле:

[4.47]

где τ – коэффициент тактности. Для четырехтактных двигателей τ=4

Определим рабочий объем цилиндра по формуле:

[4.48]

где i – число цилиндров в двигателе. i=8

2. Определение диаметра цилиндра и хода поршня.

Определим значение диаметра цилиндра по формуле:

[4.49]

где - отношение хода поршня к диаметру. Для расчета принимаем =1

Принимаем стандартный диаметр поршня: D=108 мм.

Определим значение хода поршня по формуле:

[4.50]

мм.

3. Определение параметров и показателей двигателя.

Определим параметры и показатели рассчитываемого двигателя и сравним их с принятыми величинами. При расхождении их более 5% пересчитываем параметры эффективности.

Определим расчетную величину литража двигателя по формуле:

[4.51]

Рассчитаем отклонение параметра по формуле:

[4.52]

Условие выполняется.

Определим расчетную величину эффективной мощности двигателя по формуле:

[4.53]

Рассчитаем отклонение параметра по формуле:

[4.54]

Условие выполняется.

Определим расчетную величину эффективного крутящего момента двигателя по формуле:

Рассчитаем отклонение параметра по формуле:

[4.55]

Условие выполняется.

Определим расчетную величину часового расхода топлива двигателя по формуле:

G_Т^расч=g_e∙N_e^расч∙10^-3

G_Т^расч=282,35∙136∙10^-3=38,4 кг/ч

Рассчитаем отклонение параметра по формуле:

[4.56]

Условие выполняется.

Определим расчетную величину средней скорости поршня по формуле:

[4.57]

Условие выполняется.