Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

1524

.pdf
Скачиваний:
3
Добавлен:
07.01.2021
Размер:
1.26 Mб
Скачать

 

 

 

 

 

 

Таблица 7

 

 

 

 

 

 

Теплоемкость воздуха, КДж/кмоль град

 

 

 

 

ta1 0 С

(mcv)a1=20,759

(mcv)a = 20,759 + 0,0008ta

ta2= 100 С

(mcv)a2 = 20,839

tc1= 400 С

(mcv)c1= 21,475

(mcv)c = 21,475 + 0,00306(tc 400)

tc2= 500 С

(mcv)c2= 21,781

 

 

 

 

Теплоемкость продуктов сгорания, КДж/кмоль град

 

 

ta1 0 С

 

= MCO (20,808+0,00055ta) MCO

 

(27,545+0,02552ta)+

 

(mcv)a

 

ta2= 100 С

 

 

 

 

2

MH

(20,302+0,00318ta) MH O (25,184+0,00242ta) MN

 

 

2

 

2

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

(20,704+0,00029ta)]/ M2

 

 

 

tc1= 400 С

(mcv)c

= [MCO (0,234 0,0031tc) MCO2

(29,643 0,01323tc)

tc2= 500 С

+MH

(20,619 0,00063tc) MH O (24,945 0,00549tc)

 

2

 

2

 

 

 

 

+MN

(20,922 0,00209tc)]/ M2

 

 

 

tr1= 700 С

2

 

 

 

 

 

 

=[MCO (20,211 0,00318tr ) MCO

(31,848 0,0095tr)

 

(mcv)r

tr2= 800 С

 

 

 

2

 

 

+MH

(20,33 0,00109tr) MH O (24,253 0,00603tr )

 

 

2

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+MN

(19,976 0,00293tr)]/ M2

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

tb1= 1400 С

(mcv)b

= [MCO (21,468 0,00205tb) MCO2

(36,683 0,0049tb)

tb2 = 1500 С +MH2 (19,632 0,0018tb MH2O (24,975 0,000549tb)

+MN2 (20,922 0,00209tb)]/ M2

tz1= 2400 С

(mcv)z=[MCO

(23,196 0,0113tz MCO (41,652 0,00226tz)

tz2 = 2600 С

 

 

2

 

+MH

(19,995 0,000162tz) MH O (28,402 0,00372tz)

 

 

2

2

 

 

+MN2 (22,735 0,00113tz)]/ M2

 

 

Внутренняя энергия воздуха,МДж/кмоль

 

tc1= 400 С

Uс1=8,591

 

Uc= 8,591+0,02299 (to

tc1)

tc1= 500 С

Uс2 = 10,890

 

 

 

Внутренняя энергия продуктов сгорания, МДж/кмоль

tc1=400 С U c=[MCO(0,02199tc-0,205)+MCO2(0,0415tc-2,641)+MH2(0,02119tc-1,28)+ tc2 =500 С +MH2O(0,0294tc 1,078)+MN 2(0,02252tc - 0,534)]/M2

A=(0,02889MCO+0,05275MCO2+0,02805MH2+0,046480 MH2O +02805MN2)/M2

B=(7,162 MCO+13,598 MCO2+9,061 MH2+21,955 MH2O+6,232 MN2)/ M2

Пояснение к таблице 7. Внутренняя энергия продуктов сгорания в интервале температур tz1 tz может быть определена по уравнению

U z1=U z1+ Uz(tz tz1) .

Минимальную температуру рабочего тела в конце сгорания для двигателя, работающего на сжиженном газе принимаем равной tz1=2300 С.

Uz изменение внутренней энергии продуктов сгорания за 1 С в заданном интервале температур, которое имеет практически прямолинейный характер. Uz1 значение внутренней энергии продуктов сгорания при температуре tz1= 2300 С.

После некоторых преобразований расчетная температура рабочего тела в конце сгорания может быть определена по уравнению

tz Uz ( Uz tz1 Uz1 .Uz

Изменение внутренней энергии на один градус каждого компонента продуктов сгорания в заданном интервале температура определяется по формуле

Uz (Uz2 Uz1)/(tz2 tz1).

Изменение внутренней энергии для продуктов сгорания после подста-новки численных значений, может быть определено по уравнению

Uz A (0,02889MСО 0,05275MСО2 0,02805MH2

0,04648MH2O 0,02805MN2 )/M2 .

После подстановки численных значений для каждого компонента получим значение коэффициента B для продуктов сгорания

B ( Uztz Uz1) Mi (7,162MСО 13,548MСО2

9,961MH2 21,955MH2O 6,232MN2 )/M2 .

Расчетная температура рабочего тела в конце сгорания может быть определена по уравнению

tz (Uz B)/ A.

4.4. Процесс сгорания

Температура рабочего тела в конце сгорания определяется на основании значений внутренних энергий в точках Cи Z (см. рис.1), с учетом количества теплоты, подведенной к рабочему телу на этом участке.

Общее уравнение сгорания имеет вид

(Ни Hи)

Uc

r Uc

 

 

1

Uz ;

 

 

 

 

L

(1 r )

 

 

 

 

 

 

= (N/N1)0,4 0,49(N/N1) + ( 1 0,51).

Коэффициент использования теплоты принимаем равным 1=0,9. Теплотворная способность топлива Hu = 45,41 МДж/кг.

Потери теплоты за счет недогорания топлива при 1

Hu 114(1 )Lo 114(1 0,95) 0,5373 3,0626 МДж.

Внутренняя энергия свежего заряда в точке С:

Uc 8,591 0,02299(tc 400); tc Tc 273 760 273 487 С; Uc 8,591 0,02299(487 400) 10,591 МДж/кмоль.

Внутренняя энергия продуктов сгорания в точке С:

Uc [MСО (0,02199tc 0,205) MСО2 (0,04154tc 2,641) MH2 (0,02119tc

1,28)+MH2O(0,0294tc 1,078) MN2 (0,02252tc 0,534)]/M2=

=0,00742(0,02199 487 0,205)+0,0616(0,0415 487 2,641)+

+0,00386(0,02119 487 1,28)+0,0847(0,02947 487 1,078)+

+0,4032(0,02252 487 0,534) /0,5608= 11,6394 МДж/кмоль.

Действительный коэффициент молекулярного изменения

( r)/(1 r) = (1,058+0,05)/(1+0,05) = 1,0553.

Для различных скоростных режимов коэффициент использования теп-лоты можно определять по уравнению

 

 

 

(

n

)0,4 0,49(

n

) (

0,51).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

nN

1

 

 

 

 

 

 

nN

 

 

Внутренняя энергия рабочего тела в точке Z

 

 

 

0,9(45,41 3,0626)

 

 

 

 

Uz

 

 

 

 

 

 

10,591 0,05 11,6394

 

 

0,5104

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1/1,0553(1 0,05)=74,45 МДж/кмоль.

Коэффициент A

A(0,02889MСО 0,05273MСО2 0,02805MH2 0,04648MH2O

0,02805MN2 )/M2 (0,02889 0,00742 0,05275 0,0616

+0,02805 0,00386+0,04648 0,0847+0,02805 0,4032)/0,5608 = 0,033557.

Коэффициент B

B (7,162MСО 13,598MСО2 9,961MH2 21,955MH2O 6,232MN2 )/M2

=(7,162 0,00742+13,598 0,0616+9,961 0,00386+21,955 0,0847+

+6,232 0,4032) / 0,5608 =

9,45356.

Температура рабочего тела в конце сгорания

 

 

B

74,45 9,45356

 

Uz

 

tz

 

 

=

 

= 2500 С,

 

 

0,033557

 

 

A

 

Tz tz +273 = 2500+273= 2773 К.

Давление рабочего тела в конце сгорания

Рz Рc T z = 1,0553 1,599 2773= 6,157.

Tc 760

Степень повышения давления

Рz /Рc=6,157/1,599 = 3,85.

4.5.Процесс расширения и выпуска

Показатель адиабаты расширения определяем на основании теплоемкостей рабочего тела в начале и в конце расширения по уравнению

K2 1 8,315

tz tb

.

(mcv)ztz (mcv)btb

 

 

Теплоемкость рабочего тела в точке Z

(mcv)z [MCO (23,196 0,00113tz) MCO2 (41,652 0,00226tz)

+MH2 (19,995 0,00163tz) MH2O (28,402 0,,00372tz) MN2 (22,735

+0,00113tz)]/M2 = 0,00742(23,196+0,00113 2500)+0,0616(41,652+

+0,00226 2500)+0,00386(19,995+0,00163 2500)+0,0847 (28,402+ +0,00372 2500)+0,4032(22,735+0,00113 2500)/0,5608 = 29,800 КДж/кмоль.

Теплоемкость рабочего тела в точкеВ

(mcv)b [MCO (21,468 0,0205tb) MCO2 (36,682 0,0049tb) MH2 (19,632

+0,0018tb) MH2O (24,975+0,00549tb) MN2 (20,922 0,00209tb)]/M2=

= 0,00742 (21,468+0,00205 1390)+0,0616 (36,683+0,0049 1390)+0,00386 (19,632+0,00018 1390)+0,0847 (24,975+0,00549 1390)+0,4032 (20,922+

+0,00209 1390) / 0,5608 = 27,3073 КДж/кмоль.

Показатель адиабаты сжатия

K2 1 8,315

2500 1390

1,2526.

29,800 2500 27,3073 1390

 

 

Показатель политропы расширения принимаем равным показателю адиабаты, т.е.n2 К2 .

Расчетная температура рабочего тела в конце расширения

T

T

z

/ n2 1

2773

1

1615 К.

 

b

 

 

 

8,51,2526 1

 

 

 

 

 

 

 

Ошибка в выборе температуры составит:

 

tb (Tb 273) tb 100 (1615 273) 1390 100 3,57%;

Tb 273

1615 273

расчетную принимаем tb Tb 273= 1615 273= 1342 С. Давление рабочего тела в конце расширения:

P P

 

1

= 6,157

1

0,4219МПа.

 

n

1,2526

b z

 

 

 

 

2

 

8,5

 

Проверка правильности выбора температуры остаточных газов

T r =

 

Tb

 

 

 

 

1615

 

 

1048K.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 P / P

 

0,4219/0,1152

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

b

r

 

 

 

 

 

 

 

Tr Tr

 

 

Ошибка составит

 

T

 

100=

 

1070 1048

100= 2,05 %.

 

r

 

 

Tr

 

 

 

 

1070

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.6. Показатели работы цикла

Среднее теоретическое индикаторное давление

 

 

 

 

 

 

P

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

1

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

P

c

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 1

 

 

n 1

 

 

 

 

 

 

i

 

1

 

 

 

 

 

 

 

n1 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n2 1

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

1,599

 

 

3,85

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

1

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

=

8,5 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,3572 1

 

 

1,3572 1

 

1,2526 1

 

 

 

1,2526 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 1,038 МПа.

Принимаем коэффициент округления индикаторной диаграммы =0,93, коэффициент полноты насосных потерь =0,75.

Действительное среднее индикаторное давление

Pi Pi (Pr Pa)=0,93 1,038 0,75(0,1152 0,0876)=0,9446 МПа.

Индикаторный удельный расход топлива

gi =

3600 V

=

3600 0,84

= 247,6 гр/кВт ч.

24,4M

1

P

24,4 0,53 0,9446

 

 

i

 

 

 

Индикаторный коэффициент полезного действия

 

 

3600

 

3600

 

0,32.

 

247,6 45,41

i

 

gi Hu

 

Давление механических потерь

Pм 0,039 0,0132 СN =0,039+0,132 9,6 = 0,1657 МПа.

Эффективное давление

Pe Pi Pм = 0,9446-0,1657=0,78 МПа.

Механический коэффициент полезного действия

м Pe / Pi = 0,78 / 0,9446 = 0,826.

Эффективный удельный расход топлива

ge gi / м= 247,6 / 0,826 = 299,75 гр/кВт ч.

Эффективный коэффициент полезного действия

e i м= 0,32 0,826= 0,2654.

Индикаторная мощность двигателя

Ni Ne / м = 115/0,826 = 139,2 кВт.

Диаметр цилиндра двигателя

Dц

 

120 Ni

 

 

=

 

 

120 139,2 4

=0,99 дм.

 

 

 

 

 

 

 

 

3,14 0,9446 3200 8 0,9

 

3,14 Pi n i Sp

 

Литраж двигателя

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

iV =10

Dц

2 Sp i

=

3,14 0,992

0,9 8=5,5 л.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

h

 

 

 

4

 

4

 

 

 

Расчетная эффективная мощность

 

 

Ne =

Pе i Vh n

=

0,78 5,54 3200

= 114,9888 кВт.

 

 

 

 

 

30

 

 

 

 

 

30 4

 

 

 

 

 

 

 

 

Крутящий момент двигателя

 

M =3 104 N

e

/ ( n) = 3 104 115/(3,14 3200)=343,35 Нм.

e

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Часовой расход топлива

 

 

GТ

 

geNe /1000= 299,75 115/1000=34,47 кг/ч.

4.7. Тепловой баланс двигателя

Общее количество теплоты, выделенное при сгорании топлива за один

час

Q GТ Hu= 34,47 45,41= 1565 МДж/ч.

Теплота, эквивалентная эффективной мощности

Qe 3,6Ne= 3,6 115 = 414 МДж/ч, qe Qe100/Q= 414 100/1565 = 26,45 %.

Теплота, эквивалентная механическим потерям

Qм 3,6(Ni Ne)=3,6(139,2-115) = 87,12 МДж/ч, qм Qм100/Q= 87,12 100/1565= 5,57 %.

Температура отработавших газов tr Tr 273 = 1070 273 = 797 С.

Температура окружающей среды to To 273 = 293 273 = 20 С. Изохорная теплоемкость продуктов сгорания для остаточных газов

(mcv)r [MCO (20,211 0,00318tr) MCO2 (31,848 0,0095tr) MH2(20,33+0,00109tr) MH2O (24,253 0,00603tr) MN2 (19,976 0,00293tr)]/ /M2=0,00742(20,211 0,00318 797) 0,0616(31,848 0,0095 797)+

+0,00386 (20,33+0,00109 797)+0,0847(24,253+0,00603 797)+

Изобарная теплоемкость остаточных газов

(mcp) r = (mcv) r+8,315=25,2069+8,315=33,5219 кДж/кмоль.

Изохорная теплоемкость свежего заряда, поступающего в цилиндр двигателя при температуре to

(mcv) о=20,759+0,0008to=20,759+0,0008 20= 20,775 кДж/кмоль.

Изобарная теплоемкость свежего заряда

(mcp) о =(mcv) о +8,315 = 20,775+8,315 = 29,09 кДж..

Теплота, унесенная с отработавшими газами:

Qог=

GТ М1

(mcp)r

tr (mcp)o to =

34,47 0,53

 

 

 

1000

 

1000

 

1,055 33,5219 797 29,09 20 =504,31 МДж/ч;

qог=Qог 100/Q = 504,31 100/1565 = 32,22 %.

Теплота, унесенная с охлаждающей жидкостью:

Qw= c i Dц1+2m nm Hи Hи 0,30 8 0,991+2 0,64 32000,64

Hи

45,41 3,0626 = 403,18 MДж/ч; 0,95 45,41

qw =Qw 100/Q = 403,18 100/1565 = 25,76 %.

Теплота, потерянная за счет неполноты сгорания:

Qн= Hu GТ = 3,0626 34,47=105,5678 МДж/ч;

qн= Qн 100/Q = 105,5678 100/1565 = 6,745 %.

Неучтенные потери:

Qs Q (Qe Qм Qог Qw Qн)= 1565 (414+87,12+ +504,3+403,18+105,5678)= 50,8;

qs Qs 100/Q=50,8 100/1565= 3,25 %.

4.8.Составление программы

 

 

 

 

 

Кодирование параметров

 

Таблица 8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Стандартные обозначения

 

 

 

Обозначения для ЭВМ

Численные значения

 

Стандартные обозначения

 

Обозначения для ЭВМ

Численные значения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

2

3

 

1

 

2

3

 

 

 

 

 

 

Исходные данные для расчета

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m T

 

 

 

MT1

0,4

 

Fn / fкл

 

FK

5,0

 

n

 

 

 

N1T

3

 

( 2+ )

 

BS

3,4

 

m

 

 

 

M1T

8

 

ТrN

 

TRN

1070

 

МC

3

Н

8

MC3

0,5

 

N

 

FN

1,06

 

 

 

MT2

58

 

T

 

DT1

20

 

m T

 

 

 

 

 

n

 

 

 

N2T

4

 

 

 

S

8,5

 

m

 

 

 

M2T

10

 

 

 

V

1,1

 

МC4Н10

MC4

0,5

 

tc

 

TC1

490

 

N

 

 

 

AF1

0,95

 

 

 

KCI1

0,9

 

 

 

 

 

Hu

 

HU

45,41

 

K

 

 

 

KT1

0,53

 

 

 

 

 

 

 

tb

 

TB1

1390

 

K

 

 

 

KT2

0,51

 

 

 

 

 

 

 

 

 

MI

0,93

 

Po

 

 

 

PO

0,1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

FI

0,75

 

To

 

 

 

293

 

 

 

 

 

 

 

Ne

 

NE1

115

 

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T

4

 

 

 

 

 

N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

IC

8

 

Rb

 

 

 

I

 

 

 

 

 

 

 

RB

287

 

Cw

 

CW

0,34

 

CN

 

 

 

CN

9,6

 

mw

 

MW

0,64

 

nN

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N1

3200

 

 

 

N3

750

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

K

500

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Определяемые параметры

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Lo

LO1

0,2705

 

M2

 

M2

 

0,5608

 

Lo

 

LO2

0,2668

 

 

 

B1

 

1,058

 

Lо

 

LO

0,5373

 

о

 

RO

 

1,189

 

 

 

AF

0,5373

 

Sp

 

SP

 

0,09

 

L

 

LT

0,95

 

Wвп

 

W

 

78,255

 

mT

 

MT

0,5104

 

Pa

 

PA

 

0,0876

 

M1

 

M1

51

 

PrN

 

PR1

 

0,1152

 

М

 

 

 

 

 

 

MCO

0,53

 

P

 

PR

 

0,1152

 

 

 

 

r

 

 

 

MCO2

 

MC

0,00742

 

Tr

 

TA

 

1070

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Окончание табл. 8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

2

3

 

1

 

2

 

3

 

МН2

 

MH2

0,0616

 

T

 

DT

 

20

 

 

 

 

 

д

 

 

 

MH

 

MH

0,00386

 

 

TD

 

1,06

 

 

 

r

 

Y

 

0,05

 

МН2О

 

 

 

 

 

 

 

 

MN

0,0847

 

Tr

 

DTR

 

0,28

 

М

 

 

P i

 

PI1

 

1,0753

 

 

 

 

 

 

 

 

N2

 

TA

0,4032

 

Pi

 

PI

 

0,9793

 

Ta

 

 

 

 

 

 

KV

354

 

gi

 

GL

 

247,95

 

V

 

 

 

 

 

(mcv) c

 

MCC

0,84

 

i

 

KI

 

0,3197

 

(mcv) c

 

MPC

21,7504

 

Pм

 

PM

 

0,1657

 

(mcv)cCM

 

MCM

23,9188

 

Pe

 

PE

 

0,8136

 

(mcv) а

 

MCA

21,8536

 

м

 

KM

 

0,83

 

(mcv) а

 

MPA

20,8238

 

ge

 

GE

 

298,73

 

 

MAC

22,4058

 

e

 

KE

 

0,2654

 

CM

 

 

 

 

 

(mcv)a

 

 

20,8991

 

Ni

 

N1

 

138,55

 

K1

 

KC

 

 

 

 

N1

 

NC

1,3772

 

Dц

 

DC

 

0,969

 

To

 

TC

1,3572

 

iVh

 

VHI

 

5,3

 

tc

 

DTC

760

 

Ne

 

NE

 

114,988

 

 

0,616

 

 

 

 

Pc

 

PC

 

Me

 

ME

 

343,35

 

 

1,599

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Hu

 

DHU

3,0626

 

GТ

 

GT

 

34,354

 

tc

 

TC1

487

 

G

 

G

 

1560

 

U c

 

UCC

10,591

 

Ge

 

GE

 

414

 

U c

 

UPC

11,6394

 

Qe

 

QEI

 

26,54

 

 

 

B

1,055

 

Qм

 

QM

 

84,78

 

 

 

KC1

0,9

 

qм

 

QM1

 

5,43

 

U z

 

UPZ

77,022

 

tr

 

TR1

 

797

 

A

 

A

0,033557

 

to

 

TO1

 

20

 

 

B2

 

 

 

 

B

 

9,45356

 

(mcv) r

MPR

 

25,2069

 

 

TZ1

 

 

 

T z

 

2576

 

(mc )

r

MRP

 

33,5219

 

 

 

TZ

2849

 

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Tz Pz

(mcv) z (mcv) b

K2 n2 Tb

tb tb Pb

T r

PZ

6,324

LM

3,955

MPZ

29,9023

MPB

27,3073

KP

1,2524

NP

1,2524

TB

1660

DTB

0,216

TB1

1387

PB

0,4335

TR1

1067

 

 

(mcv) o (mcp) o

Qог qог

Qw qw Qн qн Qs qs

MCO

20,775

MOP

29,09

QG

484

QG1

31,029

QW

435,14

QW1

27,89

QH

105,212

QH1

5

QS

6,744

QS1

36,8775

 

2,36

 

 

Таблица 9

Написание формул с учетом кодирования

Стандартные формулы

Формулы для ЭВМ

п/п

 

 

1

2

3

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]