Процесс горения

Коэффициент молекулярного изменения горючей и рабочей смеси

Определим не выделившуюся теплоту вследствие неполного сгорания топлива. Поскольку  = 1,38, то

Теплота сгорания рабочей смеси

Запишем уравнение первого закона термодинамики для процесса сгорания

Где внутренняя энергия одного киломоля воздуха при температуре , ̶ внутренняя энергия одного киломоля продуктов сгорания при температуре , ̶ внутренняя энергия одного киломоля продуктов сгорания при температуре .

В аналогичном виде представим среднюю молярную теплоемкость смеси

продуктов сгорания с учетом объемных долей компонентов, кДж/(кмоль

t=t_C или t=t_Z

Сначала вычислим левую часть уравнения , обозначив ее , МДж/кмоль

для чего предварительно определим значение внутренней энергии воздуха при температуре , используя значения коэффициентов a и b для диапазона температур 0…1500 :

Для определения внутренней энергии продуктов сгорания при температуре найти коэффициенты A и B по выражениям с использованием значений коэффициентов a и b в диапазоне температур 0…1500 :

Теперь найдем значение внутренней энергии продуктов сгорания при температуре

После чего вычислим значение F₁

где коэффициент выделения теплоты на участке видимого сгорания и степень повышения давления при сгорании λ=2.

Обозначим

Выражение для определения внутренней энергии продуктов сгорания при температуре t_z имеет вид . С учетом введенного обозначения уравнение будет имееть вид

Коэффициенты A и B уравнения, необходимые для определения температуры , найдем по выражениям с использованием значений коэффициентов a и b, но уже в диапазоне температур 1500…2800

A₁=A+8,314=24,222+8,314=32,536

Определим степень предварительного расширения

Степень последующего расширения

Максимальное давление сгорания теоретическое

Процесс расширения

Средний показатель адиабаты расширения k₂ определяется по номограмме при заданном ε=18,5 для соответствующих значений α=1,38 и T_z=2279 К, а средний показа­тель политропы расширения n₂ оценивается по величине среднего показателя адиабаты:

k₂=1,273, тогда принимаем n₂=1,271.

Давление и температура в конце процесса расширения

Проверка ранее принятой температуры остаточных газов

РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ХАРАКТЕРИЗУЮЩИХ РАБОТУ ДВИГАТЕЛЯ

Индикаторные показатели

Теоретическое индикаторное среднее давление

МПа

Среднее индикаторное давление

,

где φ_u=0.95 - коэффициент полноты диаграммы

Индикаторный К.П.Д. и индикаторный удельный расход топлива

и

η_i=0,900 · 14,45 · 1,38/(42,44 · 1,21 · 0,795)=0,440,

g_i=3600/(42,44 · 0,440)=193 г/(кВт ч).

Эффективные показатели

Среднее давление механических потерь

, где S=115мм - ход поршня по прототипу, a = 0,089МПа, b=0,0118МПа*с/м

p_м= 0,089 + 0,0118· 10,35=0,211 МПа.

Среднее эффективное давление и механический К.П.Д

р_е=р_i-p_м=0,900-0,211=0,689 МПа

η_м=0,689/0,900=0,766

Эффективный К.П.Д. и эффективный удельный расход топлива

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЦИЛИНДРА

Определяяем литраж

V_л=30 · τ ·N_e/(p_e · n)=30 · 4 · 135/(0,689 · 2700)=8,708л.

Рабочий объем одного цилиндра:

V_h=V_л/i=8,708/8=1,089л,

где – число цилиндров, =8.

Диаметр цилиндра. Так как ход поршня предварительно был принят S=115 мм, то

Окончательно принимаю: D=110мм и S=115мм.

Основные параметры и показатели двигателей определяются по окончательно принятым значениям D и S:

площадь поршня

=3,14 ·0,110²/4=0,0095 м².

литраж двигателя

V_л=π ·D² ·S ·i/(4 ·10⁶)=3,14 ·10² ·115 ·8/(4 ·10⁶)=8,739 л.

мощность двигателя

= 0,689 ·8,739 ·2700/(30 ·4)=135,48 кВт.

крутящий момент

=3 · 10⁴ · 135,48/(3,14 · 2700)=479,4 Н·м.

часовой расход топлива

=135,48· 252 · 10^-3=32,141 кг/ч=0,009484кг/с.

литровая мощность

N_л=N_e/V_л=135,48/8,739=15,5 кВт/л.

Сравниваем полученное значение мощности с заданным значением, делаем выводы о правильности проведенного теплового расчета. Расхождение в значении мощности не должно превышать 10%.