Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Курс_раб_ПСЖД.docx
Скачиваний:
0
Добавлен:
01.07.2025
Размер:
1.67 Mб
Скачать
  1. Определение основных параметров работы дизеля и охлаждающего устройства

К основным параметрам работы дизеля относятся среднее индикаторное и среднее эффективное давления, средняя скорость поршня, индикаторный и эффективный КПД, удельный расход топлива.

Среднее эффективное давление pе характеризует полезную мощность дизеля, отнесенную к коленчатому валу (фланцу отбора мощности), а среднее индикаторное давление pi соответствует мощности, полученной непосредственно в цилиндре двигателя. Эту мощность называют индикаторной.

Эффективная Pе ном и индикаторная мощности связаны соотношением

Pе ном = Pi ηм ,

откуда

Pe ном

η

Pi =

м ,

где Pe ном — номинальная эффективная мощность одного дизеля, получаемая делением заданной мощности Pe на число секций тепловоза;

ηм — механический КПД дизеля.

Механический КПД дизеля характеризует механические и гидравлические потери в трущихся частях двигателя, а так же расход части мощности на привод вспомогательных механизмов дизеля (топливных, масляных, водяных насосов, механизма газораспределения и др.) Его значение находится в пределах от 0,78 до 0,9.

Средняя скорость поршня Cм , м/с, характеризует конструкцию двигателя с точки зрения тепловой и динамической напряженности, а также интенсивности износа деталей. В современных тепловозных дизелях средняя скорость поршня 7 10 м (при больших значениях Cм резко возрастает интенсивность износа трущихся частей, что понижает надежность и срок службы дизеля).

См = 2S n ,

где S — ход поршня, м;

n — частота вращения коленчатого вала, 1/с.

Часовой расход топлива дизеля Bч , кг/ч

Bч = bе Pе ном ,

где bе удельный расход топлива, приходящийся на 1 кВт эффективной мощности,

кг/(кВт . ч).

Удельный расход топлива характеризует степень совершенства преобразования химической энергии топлива в механическую в тепловом двигателе. Для современных дизелей он составляет:

для двухтактных — 0,218 0,231 кг/(кВт .ч)

для четырехтактных — 0,204 0,225 кг/(кВт .ч).

Эффективный КПД дизеля ηе есть отношение количества теплоты, эквивалентной

эффективной мощности, к располагаемой теплоте, полученной от сгорания топлива в

цилиндрах в течение часа,

η = 3600 Pе

3600

е

Hи Bч

или

ηе =

bе

  • Hи ,

где Hи = 42500 кДж/кг теплота сгорания дизельного топлива (количество теплоты, выделяемой при сгорании 1 кг топлива).

Индикаторный КПД дизеля ηi .

η = ηе i η

м .

Значение ηм принять в пределах от 0,8 до 0,9.

Выписав из таблицы 3 основные технические параметры дизеля выбранного тепловоза-

образца, необходимо определить по заданной мощности (несколько отличающейся от мощности выбранного дизеля) новые параметры работы дизеля: среднее эффективное и индикаторное давления, эффективный и индикаторный КПД, а так же давление воздуха pк перед впускными органами цилиндра (давление наддува).

Среднее эффективное давление в МПа

pe =

Pe ном τ

3

2 10

Vh i n ,

где τ — тактность дизеля;

i — число цилиндров;

n — частота вращения коленчатого вала дизеля, с-1;

d 2

π

Vh =

ц S 4

— рабочий объем цилиндра, м3,

здесь dц , S — диаметр цилиндра и ход поршня, м. Среднее индикаторное давление, МПа

pe pi = η

м .

Цикловая подача топлива в цилиндры дизеля qц , кг/цикл

b P ×τ

q = е e ном ц 2 ⋅ 3600 ⋅ n i .

Давление воздуха pк перед впускными органами цилиндра дизеля (давление наддува) существенно влияет на мощность дизеля и определяется из выражения цикловой подачи топлива в цилиндры дизеля

6

ηV 10

    • pк Vh

0

qц = α L

8314 Tк ,

8314 ⋅Ткα ⋅ L ⋅ q

р = 0 ц

v

к 106 ⋅η

Vh

где ηV — коэффициент наполнения. Принимается равным 0,85 — для 4х-тактных дизелей и 0,8 — для 2х-тактных;

α — коэффициент избытка воздуха. Принять α = 1,95;

L0 — теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива,

КМоль/кг; принять L0 = 0,495 КМоль/кг;

Tк — температура воздуха перед впускными клапанами, К; принять

Tк = 60 + 273 = 333 ° К.

Пример. Для варианта 7 заданная мощность составляет Pe = 4500 кВт, мощность дизеля тепловоза-образца 2206 кВт, заданная мощность одного дизеля

Pe ном

= Pe = 2250 2

кВт.

Индикаторная мощность

Pe ном 2250

Pi = = = 2647

ηм 0,85

кВт.

Эффективный КПД дизеля

3600⋅ P

e

η = e ном

Hи Bч

= 3600 ⋅ 2250 = 0,4 42500 ⋅ 0,211⋅ 2250 .

Индикаторный КПД

i

η = ηe

ηм

= 0,4

0,85

= 0,47

.

Объем цилиндра

2 2

π dц π ⋅ 0,26

V = ⋅ S =

0,26 = 0,013797

h 4 4

м3.

Среднее эффективное давление при Pe ном = 2250 кВт

Pe ном τ

e

p =

2250 4

1,223

2 103Vh

i n

=

2 103 π

0,26 2

4

=

0,26 16 16 ,66

МПа,

при Pe ном = 2206 кВт

e

p = 2206 4 = 1,2

2

2 103 π ⋅ 0,26

4

0,26 16 16 ,66

МПа.

Цикловая подача топлива при Pe ном = 2250 кВт

q = 0,211 2250 4 = 0,00099

ц 2 3600 16 ,66 16

кг/цикл,

при Pe ном = 2206 кВт

q = 0,211 2206 4 = 0,00097

ц 2 3600 16 ,66 16

кг/цикл.

Давление наддува при Pe ном = 2206 кВт

pк =

8314Tк α L0 qц

106 ⋅ηV Vh

= 8314 333 1,95 0,495 0 ,00097 106 0,85 0,013797

= 0,2219

МПа,

при Pe ном = 2250 кВт

p = 8314 333 1,95 0,495 0,00099 = 0,2256

к 106 0,85 0,013797

МПа.

pк = 0,2256 0,221 = 0,0046

МПа.

Таким образом, чтобы поднять мощность дизеля с Pe ном = 2206 кВт до Pe ном = 2250 кВт нужно повысить давление наддува на 0,0046 МПа и увеличить цикловую подачу топлива на 0,00002 кг/цикл.