Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Севастопольский Государственный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Гоголев МУ расчет цикла.doc

Скачиваний:

Добавлен:

01.07.2025

Размер:

1.25 Mб

Скачать

☆

1 / 41 2 3 4 > Следующая >>>

Министерство образования и науки Украины

Севастопольский национальный технический университет

Расчет рабочего цикла

судовых ДВС

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению контрольной работы

по дисциплине

«Судовые двигатели внутреннего сгорания

и их эксплуатация»

для студентов специальности7.100302

«Эксплуатация судовых энергетических установок»

дневной и заочной форм обучения

Севастополь

2009

УДК

Расчет рабочего цикла судовых ДВС. Методические указания к выполнению контрольной работы по дисциплине «Судовые двигатели внутреннего сгорания и их эксплуатация» для студентов специальности 7.100302 «Эксплуатация судовых энергетических установок» дневной и заочной форм обучения/ Сост. Г.В. Гоголев, П.П. Борисенко, В.А. Очеретяный–Севастополь: Изд-во СевНТУ, 2009. – 16 с.

Цель методических указаний: оказать помощь студентам при расчете рабочего цикла СДВС и построении теоретической и индикаторной диаграммы.

Методические указания утверждены на заседании кафедры ЭМСС, протокол № 7 от 17.02.2009 г.

Рецензент: С.Н. Ефремов, канд. техн. наук, доцент кафедры ЭМСС.

Допущено учебно-методическим центром СевНТУ в качестве методических указаний.

Содержание

Введение …………………………………………………..		3
	Расчет рабочего цикла двигателя …………………..	3
	Расчет энергетического баланса газотурбинного наддува комбинированного дизеля ………………...	9
	Расчет эффективных показателей комбинированного двигателя ……………………………………….	12
	Расчет и построение теоретической индикаторной диаграммы ……………………………………………	12
Библиографический список ……………………………...		16

Введение

Расчет рабочего цикла базируется на классическом методе теплового расчета, разработанного профессором В.И. Гринивецким и развитым в последующем советскими учеными Мазингом Е.К., Брилингом Н.Р., Орлиным А.С. и Стечкиным Б.С.

Метод теплового расчета основан на общеизвестных положениях термодинамики и термохимии, достаточно полно охватывает сущность тепловых явлений, происходящих в рабочем цилиндре, и представляет собой инженерное аналитическое исследование. На его основе можно:

- количественно оценить эти явления как при проектировании, так и при исследовании построенного двигателя;

- дать представление об основных параметрах цикла и факторах, влияющих на процессы рабочего цикла;

- определить расчетные значения параметров состояния рабочего тела в характерных точках расчетного цикла, а также эффективные показатели, характеризующие работу двигателя в целом.

Метод обеспечивает удовлетворительную для практики точность расчетов, несмотря на то, что протекающий в двигателе цикл описывается простейшими термодинамическими процессами и вводится ряд опытных коэффициентов, оценивающих реальные условия протекания рабочих процессов в двигателе.

1. Расчет рабочего цикла двигателя

Расчет осуществляется в табличной форме. Рекомендации по выбору исходных данных и различных коэффициентов даны в таблице 1.1, а также могут быть взяты из литературы [1, 2].

При расчете максимальной температуры сгорания Т_z (пункт 12 таблицы 1.4) следует подставить в уравнение сгорания топлива зависимости для и решить его методом последовательных приближений, задаваясь температурой Т_z в диапазонах: 1700…1900 К для МОД;

1800…2000 К для СОД и ВОД.

Средний показатель политропы расширения n₂ определяется при совместном решении уравнений в пунктах 5 и 6 таблицы 1.5 методом последовательных приближений, задаваясь значениями температуры Т_в=900…1200 К. Средние значения показателя политропы лежат в диапазоне: n₂ =1,2…1,3 для МОД и СОД с охлаждаемыми поршнями; n₂ =1,1…1,25 для ВОД с неохлаждаемыми поршнями.

Таблица 1.1 – Исходные данные

Параметр	Обозначение	Размер-ность	Формула	Двигатель
Параметр	Обозначение	Размер-ность	Формула	5L90MCE (5ДКРН 90/291,6)	12ЧН 18/20
1	2	3	4	5	6
Эффективная мощность	N_e	кВт	Задано	28600	1000
Частота вращения	n	1/мин		74	1500
Давление окружающей среды	Р₀	МПа		0,103	0,103
Температура окружающей среды	Т₀	К		300	290
Давление наддува	р_к	МПа	р_к=(0,15…0,20)р_е (4-х тактн.) р_к=(0,18…0,20)р_е (2-х тактн.)	0,315	0,17
Коэффициент избытка воздуха для сгорания	α		Выбрано α=1,5…2,7 (для МОД α=1,8…2,7; для СОД α=1,6…2,2)	2,7	1,9
Коэффициент продувки	φ_α		для 4-х тактных φ_α=1,05…1,35 для 2-х тактных φ_α=1,25…1,80	1,4	1,15
Коэффициент остаточных газов	γ_r		для 4-х тактных γ_r=0,01…0,04 для 2-х тактных с прямоточной схемой газообмена γ_r=0,02…0,09 для 2-х тактных с контурными схемами газообмена γ_r=0,01…0,14	0,03	0,04
Коэффициент использования тепла в точке z	ξ_z		МОД и СОД ξ_z=0,75…0,92 ВОД ξ_z=0,7…0,85	0,90	0,75
Коэффициент использования тепла в точке b	ξ_b		МОД и СОД ξ_b=0,85…0,99 ВОД ξ_b=0,85…0,95	0,98	0,9
Степень сжатия	ε		для МОД ε=11…15 для СОД ε=12…16 для ВОД ε=15…18	15	14
Степень повышения давления сгорания	λ		λ=1,1…1,5	1,12	1,5
Подогрев заряда от стенок цилиндра	ΔТ_а	К	для 2-х тактных ΔТ_а=5…10 К для 4-х тактных ΔТ_а=5…20 К	10	10
Доля хода поршня, потерянная на продувку	ψ_а		ψ=0,04…0,25 для прямоточно-клапанной схемы газообмена ψ=0,04…0,13 для контурных схем	0,10	-

Продолжение таблицы 1.1.

1	2	3	4	5		6
Плотность топлива при 15 °С	₁₅	кг/м³	Выбираем из таблицы показатели принятого топлива [4]
Коэффициент скругления индика-торной диаграммы	ζ		ζ=0,95…0,98	0,95		0,96
Механический КПД двигателя	η_м		η_м= 0,75…0,96	0,94		0,84
Адиабатный КПД компрессора	η_к.ад		принимаем η_к.ад= 0,75…0,84	0,82		0,75
Потеря давления в воздухо-охладителе	Δр_охл	МПа	для 2-х тактных 0,003…0,007 для 4-х тактных 0,001…0,003	0,005		0,004
Снижение температуры в воздухоохладителе	ΔТ_охл	К	д.б. Т_S310 К принимаем ΔТ_охл = 25…140	135		28
Температура остаточных газов	Т_r	К	Для МОД Т_r=550…650 К Для СОД Т_r=650…800 К Для ВОД Т_r=750…900 К	500		850
Массовый состав топлива		кг/кг	принимаем в пределах C=0,84…0,88; H=0,11…0,14; S=0,001…0,045; О=0,001…0,03 =0…0,002	C=0,877 H=0,12 S=0,002 О=0,001		C=0,87 H=0,126 О=0,004
Низшая теплотворная способность топлива	Q_н	кДж/кг			42170		41870
Показатель политропы сжатия в компрессоре	n_к		n_к=1,5…2,0	1,7		1,6

Таблица 1.2. – Расчет процесса наполнения

Параметр	Обозначение	Размер-ность	Формула	Двигатель
				5L90MCE (5ДКРН 90/291,6)		12ЧН 18/20
1	2	3	4	5		6
Температура воздуха за компрессором	Т_к	К			475	353
Температура воздуха перед двигателем	Т_s	К	Т_к - ∆Т_охл		340	325

Продолжение таблицы 1.2.

1	2	3	4	5	6
Температура заряда к концу наполнения	Т_а	К		354	355
4. Давление воздуха перед двигателем	р_s	МПа	р_к- ∆р_охл	0,31	0,165
5.Давление заряда к концу процесса наполнения	р_а	МПа	(0,97…0,98)·р_s	0,296	0,160
6. Коэффициент наполнения	η_н		(ДН) (ЧН)	0,844	0,892

Таблица 1.3 - Расчет процесса сжатия

Параметр	Обозначение	Размер-ность	Формула	Двигатель
Параметр	Обозначение	Размер-ность	Формула	5L90MCE (5ДКРН 90/291,6)	12ЧН 18/20
1	2	3	4	5	6
Средняя мольная изохорная теплоемкость воздуха		кДж/ (моль∙К)	19,26+0,0025Т
Средняя мольная изохорная теплоемкость чистых продуктов сгорания		кДж/ (моль∙К)	20,47+0,0036Т
Теплоемкость смеси воздуха и остаточных газов на ходе сжатия		кДж/ (моль∙К)	= =a_vc+b_cT	19,251+ 0,0025·Т	19,262+ 0,002534·Т
Средний показатель политропы сжатия	n₁			1,368	1,369
Давление в конце сжатия	р_с	МПа		12,04	5,95
Температура в конце сжатия	Т_с	К		962	941

Таблица 1.4 – Расчет процесса сгорания

Параметр	Обозначение	Размер-ность	Формула	Двигатель
Параметр	Обозначение	Размер-ность	Формула	5L90MCE (5ДКРН 90/291,6)		12ЧН 18/20
1	2	3	4	5			6
Теоретически необходимое мольное количество воздуха для cго-рания 1 кг топлива	L₀
Действительное количество воздуха для сгорания 1 кг топлива	L	кмоль/ кг	·L₀	1,312			0,941
Химический коэффициент молекулярного изменения	β₀			1,0234			1,0337
Действительный коэффициент молекулярного изменения	β			1,0221			1,033
Доля топлива, сгоревшая в точке z	x_z		ξ_z/ξ_b	0,918			0,843
Коэффициент молекулярного изменения в точке z	β_z			1,0211			1,0274
Приращение объема продуктов сгорания	∆М
Коэффициент	m
Изобарная теплоемкость
Средняя мольная изохорная теплоемкость рабочего тела в точке z		кДж/ (кмоль∙К)			19,76+ 0,0029·Т		19,82+ 0,00293∙Т
Средняя мольная изохорная теплоемкость рабочего тела в точке b		кДж/ (кмоль∙К)		19,87+ 0,003·Т			19,94+ 0,00323∙Т

Продолжение таблицы 1.4.

1	2	3	4		5	6
Максимальная температура сгорания	T_z	К			1725	1865
Максимальное давление сгорания	p_z	МПа		13,52		8,92

Таблица 1.5– Расчет процесса расширения

Параметр	Обозначение	Размер-ность	Формула	Двигатель
Параметр	Обозначение	Размер-ность	Формула	5L90MCE (5ДКРН 90/291,6)		12ЧН 18/20
1	2	3	4	5		6
Степень предварительного расширения	ρ				1,63	1,36
Степень последующего расширения	δ				9,16	10,3
Коэффициент А			А=
Коэффициент В			В=
Средний показатель политропы расширения	n₂		Определяется при совместном решении уравнений пунктов 5 и 6		1,276	1,232
Температура в конце процесса расширения	T_b	К			944	1080
Давление в конце процесса расширения	p_b	МПа			0,804	0,538

Таблица 1.6 – Определение индикаторных показателей

Параметр	Обозначение	Размер-ность	Формула	Двигатель
Параметр	Обозначение	Размер-ность	Формула	5L90MCE (5ДКРН 90/291,6)		12ЧН 18/20
Теоретическое среднее индикаторное давление		МПа			1,76	1,17
Действительное среднее индикаторное давление		МПа	Для 2-х тактных (ДН) Для 4-х тактных (ЧН)		1,53	1,12
Индикаторная мощность			Для 2-х тактных z=1 Для 4-х тактных z=0,5
Индикаторный удельный расход топлива		кг× (кВт∙ч)			0,162	0,192
Индикаторный КПД					0,507	0,444

Таблица 1.7 – Определение эффективных показателей

Параметр	Обозначение	Размер-ность	Формула	Двигатель
Параметр	Обозначение	Размер-ность	Формула	5L90MCE (5ДКРН 90/291,6)		12ЧН 18/20
Среднее эффективное давление		МПа			1,44		0,96
Удельный эффективный расход топлива		кг/ (кВт∙ч)			0,173		0,230
Эффективный КПД двигателя					0,477		0,381

1 / 41 2 3 4 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

#
01.04.2025170.62 Кб0ГЛАВА2~1.DOC
#
01.07.202564 Кб0Глобализация.doc
#
04.12.2018937.47 Кб14ГМС и ПМ ЗФО Методичка _ред4.doc
#
06.09.20192.01 Mб5ГО.doc
#
10.09.201952.27 Кб3ГО.docx
#
01.07.20251.25 Mб0Гоголев МУ расчет цикла.doc
#
01.07.20252.36 Mб0Головко О.Н. - НЭОШ.doc
#
01.05.202531.16 Кб0ГОС Распределенные вопросы теория.docx
#
01.05.20256.48 Mб0ГОС_ЭКЗАМЕН_ТМ.doc
#
06.12.20181.03 Mб8Господарче право.doc
#
05.09.2019424.45 Кб3ГОСТ 12.2.032-78 Сидя(2001).doc