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

1528

.pdf
Скачиваний:
8
Добавлен:
07.01.2021
Размер:
1.27 Mб
Скачать

 

DO 55 JJ = 1, M

 

IRAB=IRAB+1

 

J=L+(JJ-1)*I

 

S=J/10.0

C

IRAB1=0

C

14 TR=370*(N/N1)**0.333-10*(N/N1)+(TRN-360)

IRAB1=IRAB1+1

C

C

WRITE (6,553) TRN

C

553 FORMAT(' TRN=',E11.4)

C

IF (IRAB1.GT.500) STOP

C-----------------------------------

DT=DT1*(110+0.0125*N)/(110+0.0125*N1)

 

 

FD=(FN-0.18)+0.18*(N/N1)

 

15 Y=(TO+DT)*PR/(TR*(PA*S*FD-PR))

 

16 TA=(TO+DT+V*Y*TR)/(1+Y)

 

17 KV=TO*(PA*S*FD-PR)/((TO+DT)*PO*(S-1))

 

WRITE (6,61) KV

C

61 FORMAT(1X,'KV=',E11.4)

ПРОЦЕСС СЖАТИЯ

C

IRAB2=0

 

18 MCC=21.475+0.00306*(TC1-400)

 

MPC=(MCO*(20.234+0.0031*TC1)+MC*(39.643+0.01323*TC1)+MH2*

 

*(20.619+0.0063*TC1)+MH*(24.615+0.0054*TC1)+MN*(20.129+

C

*0.00264*TC1))/M2

IRAB2=IRAB2+1

C

C

WRITE (6,554) TC1

C

554 FORMAT(' TC1=',E11.4)

C

IF (IRAB2.GT.500) STOP

C-----------------------------------

MCM=(MCC+Y*MPC)/(1+Y)

 

 

TA1=TA-273

 

MPA=(MCO*(20.808+0.00055*TA1)+MC*(27.545+0.02552*TA1)+MH2*

 

*(20.302+0.00318*TA1)+MH*(25.184+0.00242 *

 

*TA1)+MN*(20.704+0.00029*TA1))/M2

 

MCA=20.759+0.0008*TA1

 

MAC=(MCA+Y*MPA)/(1+Y)

 

KC=1+8.315*(TC1-TA1)/(MCM*TC1-MAC*TA1)

 

NC=KC-0.02

 

TC=TA*S**(NC-1)

C

DTC=((TC-273)-TC1)*100/(TC-273)

WRITE (6,651) DTC,TA1,MCC,MCA

C

C

651 FORMAT(' DTC=',E11.4,' TA1=',E11.4,' MCC=',E11.4,' MCA=',E11.4)

C

WRITE (6,751) KC,TA,S,TC

C

751 FORMAT(' KC=',E11.4,' TA=',E11.4,' S=',E11.4,' TC=',E11.4)

C-----------------------------------

IF (DTC.GT.2.0) GO TO 20

 

 

IF (DTC.LT.0.0) GO TO 21

 

GO TO 22

20TC1=TC1+5 GO TO 18

21TC1=TC1-5 GO TO 18

22CONTINUE

23PC = PA*S**NC WRITE (6, 62) PC

62FORMAT (' PC = ',E11.4 )

C

ПРОЦЕСС СГОРАНИЯ

DHU=114*(1-AF)*LO KCI=(N/N1)**0.4-0.49*(N/N1)+(KCI1-0.51) TC1=TC-273 UCC=8.591+0.02299*(TC1-400)

UPC=(MCO*(0.02199*TC1-0.205)+MC*(0.0415*TC1-2.64)+MH2* *(0.02119*TC1-1.28)+MH*(0.02947*TC1-1.078)+MN* *(0.02252*TC1-0.534))/M2

B=(B1+Y)/(1+Y) UPZ=(KCI*(HU-DHU)/M1+UCC+Y*UPC)/(B*(1+Y))

A=(0.02889*MCO+0.05273*MC+0.02805*MH2+0.04648*MH+0.02805*MN)/M2

B2=(7.162*MCO+13.598*MC+9.961*MH2+21.955*MH+6.232*MN)/M2

TZ1=(UPZ+B2)/A

24TZ=TZ1+273

25PZ=PC*B*TZ/TC

LM=PZ/PC WRITE (6,63) TZ

63FORMAT(1X,'TZ=',E11.4)

C

ПРОЦЕСС РАСШИРЕНИЯ

 

MPZ=(MCO*(23.196+0.00113*TZ1)+MC*(41.652+0.00226*TZ1)+MH2*

 

*(19.995+0.00163*TZ1)+MH*(28.402+0.00372*TZ1)+MN*

 

*(22.735+0.00113*TZ1))/M2

C

IRAB3=0

 

30 MPB=(MCO*(21.468+0.00205*TB1)+MC*(36.682+0.0049*TB1)+

 

*MH2*(19.532+0.0018*TB1)+MH*(24.975+0.00549*TB1)+

 

*MN*(20.922+0.00209*TB1))/M2

 

KP=1+8.315*(TZ1-TB1)/(MPZ*TZ1-MPB*TB1)

 

NP=KP

 

TB=TZ/S**(NP-1)

 

DTB=((TB-273)-TB1)*100/(TB-273)

IF (DTB.GT.2.0) GO TO 31

IF (DTB.LT.0.0) GO TO 32

GO TO 33

31TB1=TB1+5 GO TO 30

32TB1=TB1-5 GO TO 30

33CONTINUE PB=PZ/S**NP WRITE (6, 64) PB

64FORMAT (' PB = ', E11.4) TRI=TB/(PB/PR)**0.333 DTR=(TRN-TRI)*100/TRN IF (DTR.GT.2.0) GO TO 34 IF (DTR.LT.0.0) GO TO 35 GO TO 36

34TRN=TRN-5

GO TO 14

35 TRN=TRN+5 GO TO 14

36 CONTINUE

C ПОКАЗАТЕЛИ РАБОТЫ ЦИКЛА

PI1=PC*(LM*(1-1/S**(NP-1))/(NP-1)-(1-1/S**(NC-1))/(NC-1))/(S-1) 40 PI=MI*PI1-FI*(PR-PA)

GI=3600*KV/(24.4*LT*PI)

KI=3600/(GI*HU)

PM=0.039+0.0132*SP*N/30 PE=PI-PM

KM=PE/PI

42GE=GI/KM

43KE=KI*KM

IF (N.EQ.N1.AND.IRAB.EQ.1) GO TO 44

GO TO 45

44NI1=NE1/KM

DC=SQRT(12*NI1*T/(3.14*PI*N1*IC*SP))

VHI=3.14*DC**2*SP*IC*2.5

45CONTINUE

NE=PE*VHI*N/(30*T)

ME=3*10**4*NE/(3.14*N)

GT=GE*NE/1000

NI=NE/KM

WRITE (6, 66) KE

66 FORMAT ( ' KE = ' , E11.4 )

C ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС ДВИГАТЕЛЯ

Q=GT*HU

QE=3.6*NE

QE1=QE*100/Q

QM=3.6*(NI-NE)

QM1=QM*100/Q

TR1=TR-273

TO1=TO-273 MPR=(MCO*(20.211+0.00318*TR1)+MC*(31.848+0.0095*TR1)+ *MH2*(20.33+0.00109*TR1)+MH*(24.253+0.00603*TR1)+ *MN*(19.976+0.00293*TR1))/M2

MRP=MPR+8.315

MOC=20.759+0.0008*TO1

MOP=MOC+8.315 QG=GT*LT*(B*MRP*TR1-MOP*TO1)/1000 QG1=QG*100/Q

QH=DHU*GT

QH1=QH*100/Q

C

IRAB4=0

C

QS1=0.0

C

46 QW=CW*IC*DC**(1+2*MW)*N**MW*(HU-DHU)/(AF*HU)

IRAB4=IRAB4+1

C

C

WRITE (6,556) MW,QS1

C

556 FORMAT(' MW=',E11.4,' QS1='E11.4)

C

IF (IRAB4.GT.500) STOP

C-----------------------------------

QW1=QW*100/Q

 

 

QS=Q-(QE+QM+QG+QH+QW)

 

QS1=QS*100/Q

 

IF (QS1.GT.3.0) GO TO 47

 

IF (QS1.LT.1.0) GO TO 48

 

GO TO 49

47MW=MW+0.005 GO TO 46

48MW=MW-0.005 GO TO 46

49CONTINUE

WRITE(6,50)

50 FORMAT (1X,30('*')) WRITE (6,70) S,N

70 FORMAT (1X,'S=',E11.4,' N=',E11.4) WRITE (6,51) PZ, GE, KE

WRITE (6,52) NE, ME, GT WRITE (6,53) QE1, QM1, QG1 WRITE (6,54) QH1, QW1, QS1

51 FORMAT (3X,'PZ=' ,F5.3,2X,'GE=' ,F5.1,2X,'KE=' ,F6.4)

52 FORMAT (3X,'NE=' ,F6.1,2X,'ME=' ,F5.1,2X,'GT=' ,F5.2)

53 FORMAT (3X,'QE1=',F6.3,2X,'QМ1=',F5.3,2X,'QG1=',F6.3)

54 FORMAT (3X,'QH1=',F5.2,2X,'QW1=',F5.2,2X,'QS1=',F4.2)

55 CONTINUE N=N-K

IF (N. GE. N3) GO TO 9

STOP

END

Контрольные вопросы

1.Экономическая эффективность использования сжиженного газа в двигателях с воспламенением рабочей смеси от электрической искры.

2.Как изменится токсичность двигателя при переводе его на питание

сбензина на сжиженный газ?

3.Достоинства и недостатки двигателя, работающего на сжиженном

газе.

4.Чем ограничивается степень сжатия при использовании легких топлив (бензина, сжиженного газа, природного газа)?

5.Что называется литровой мощностью двигателя, и какие факторы влияют на её величину?

6.Влияние какого параметра на мощностные и экономические показатели работы двигателя определяется в программе?

7.Какие показатели работы двигателя выведены на печать в составленной программе?

Глава 5. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ С НАДДУВОМ

Выполнить тепловой расчет дизельного двигателя, предназначенного для грузового автомобиля, и имеющего следующие исходные данные:

эффективную мощность Nе = 190 кВт;

частоту вращения коленчатого вала nN = 2600 об /мин;

число цилиндров i = 8;

применяемое топливо – дизельное;

цетановое число топлива – 45;

состав топлива C = 0,87 кг/кг топл., H = 0,126 кг/кг топл., О = 0,004 кг/кг топл.;

молекулярная масса топлива mТ = 190;

низшая теплота сгорания Hu =42,5 МДж/кг;

степень сжатия ε = 16;

коэффициент избытка воздуха α =1,8;

давление наддува PkN = 0,18.

5.1. Определение параметров рабочего тела

Теоретический расход воздуха, необходимый для сгорания 1 кг топ-

лива

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Lo

1

 

 

 

 

O

 

1

 

 

 

C 3 H

 

 

 

 

 

12 0,209

 

 

 

 

 

 

8

 

 

12 0,209

 

 

 

 

 

0,004

 

 

 

 

 

 

0,87 3

0,126

 

 

0,497 кмоль/кг.

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Так как при работе двигателя по внешней скоростной характеристике изменяется интенсивность трубонаддува, то коэффициент избытка воздуха для различных скоростных режимов можно определять по формуле

N 0,6

 

n

 

0,75

 

n

 

 

 

0,3

 

 

0,3

 

 

 

 

 

 

0,2357

 

.

 

nN

 

 

nN

 

 

Действительный расход воздуха для номинального режима работы двигателя

L = αLо = 1,8 0,497 = 0,8946 кмоль.

Количество свежего заряда

M1 = L + 1/mТ = 0,8946 + 1/190 = 0,8998 кмоль.

Количество отдельных компонентов, входящих в состав продуктов сгорания:

Mco2 = C / 12 = 0,87/12 = 0,0725 кмоль; MH2O =H / 2 = 0,126/2 = 0,063 кмоль;

MN = 0,79α Lо = 0,79 1,8 0,497 = 0,7067 кмоль;

2

MO = 0,209(α-1) L = 0,209 (1,8-1) 0,497 = 0,0831 кмоль.

2

Количество продуктов сгорания

M2 = MCO +MH O+MN +MO = 2 2 2 2

= 0,0725+0,063+0,7067+0,0831= 0,9253 кмоль.

Химический коэффициент молекулярного изменения

β = М2 / М1= 0,9253 / 0,8998 = 1,0283.

5.2. Процесс впуска

Параметры окружающей среды: Ро = 0,1 МПа, То = 293 K.

Степень подогрева свежего заряда на номинальном режиме двигателя ТN= 10 . Среднюю скорость поршня на этом же режиме принимаем CN= =10,4 м/с.

Температура воздуха после компрессора

 

 

 

nk 1

 

0,18

1,7 1

 

 

nk

 

 

 

 

 

1,7

 

 

 

Рk

 

 

ТkN То

 

 

 

 

293

 

 

 

 

373К,

 

 

 

 

 

 

 

Po

 

 

 

0,1

 

 

 

гдеnk показательполитропы сжатия компрессора,принимаем равным 1,7. Плотность воздуха, поступающего в двигатель на различных скорост-

ных режимах будет изменяться в зависимости от изменений значений Тk и

Pk, которые можно определять по формулам:

n

Тk = (tkN - 56)+112 ( nN - 0,5)+273; tkN = TkN - 273;

n

Pk = (PkN - 0,056)+0,112 ( nN - 0,5).

Плотность воздуха, поступающего в двигатель, на номинальном режиме будет равна

k

PkN 106

 

0,18 106

1,6814кг/м

3

 

 

 

 

.

R

T

287 373

 

 

B

kN

 

 

 

 

 

Ход поршня при номинальной частоте вращения коленчатого вала

Sp = 30 CN / nN = 30 10,4/2600 = 0,12 м.

Отношение площади поршня к площади клапана Fn / fкл = 6.

Максимальная скорость свежего заряда в проходном сечении клапана

Wвп = 0,05433 0,12 2600 6 = 101,7 м/с.

Сопротивление выпускаемой системы с учетом коэффициента затухания скорости

2+ ) = 2,7.

Давление в цилиндре двигателя в конце впуска

Pa =PkN 2+ ) Wвп2 ρk / (2 106) = 0,18 2,7101,72 1,6814/(2 106) = 0,1565 МПа.

Давление остаточных газов на номинальном режиме работы двигателя

PrN = 0,9 PkN = 0,9 0,18=0,162.

Давление остаточных газов для различных скоростных режимов в первом приближении будет изменяться по тому же закону как и давление наддува.

n

Pr =(PrN 0,056)+0,07 ( nN 0,2).

Температура остаточных газов для различных скоростных режимов

Tr = (trN + 45) 90 ( n 0,5) + 273. nN

Принимаем TrN = 780 К, тогда trN = 780 273 = 507 С.

Изменение степени подогрева свежего заряда в зависимости от скоростного режима двигателя можно принять таким же, как и для карбюраторных двигателей, т.е.

110 0,0125n

Т ТN 110 0,0125nN .

Коэффициент остаточных газов

r

 

TkN T

 

Pr

 

373 10

 

0,162

 

0,034.

 

 

Pa Pr

 

0,1565 16 0,162

 

 

 

 

TrN

780

 

 

Температура рабочего тела в конце наполнения

 

T

 

 

Tk T rTrN

 

 

373 10 1,14 0,034 780

400К,

 

 

 

a

 

 

1 r

 

 

1 0,034

 

 

 

 

 

 

 

 

здесь ν = Сpr / C= 1,14 (Срr теплоемкость продуктов сгорания при

постоянном давлении, C– теплоемкость воздуха при постоянном давлении).

Коэффициент наполнения

 

 

Tk

 

Pa Pr

 

 

373

 

0,1565 16 0,162

0,8447.

T T

P 1

373 10

0,18 16 1

V

 

 

 

 

 

 

 

k

 

k

 

 

 

 

 

При определении параметров рабочего тела в конце впуска не учитывались дозарядка и продувка.

5.3. Процесс сжатия

Для определения показателя адиабаты сжатия принимаем нижний предел температуры рабочего тела в конце сжатия tc1 = 700 C, расчетную температуру tс = 810 C.

Теплоемкость свежего заряда в точке С (см. рис.1) согласно таблицы 10 будет равна

(mcν)'c= 22,408+0,00299 (tc 700) = 22,408+ +0,00299 (810 700) = 22,7369 кДж/кмоль.

Теплоемкость свежего заряда в точке А

(mcν)'а = 20,838+0,00146 (tа 100) = 20,8380,00146 (127 100) = 20,878 кДж/кмоль.

Показатель адиабаты сжатия

К1

1 8,315

tc

ta

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

mcv ctc

mcv ata

1 8,315

 

810 127

1,36.

22,7369 810 20,878 127

 

 

 

 

Принимаем n1 = К1.

Температура рабочего тела в конце сжатия

Тс = Та ε n1 1 = 400 161,36 1 = 1085 К.

Ошибка в выборе расчетной температуры рабочего тела в конце сжа-тия составит

T

Tc 273 tc 100 1085 273 810 100 0,246%.

c

Tc 273

1085 273

 

Если ошибка будет больше 2 %, необходимо задать новое значение tс и расчет повторить.

Давление в конце сжатия

Рс = Ра εn1= 0,1565 161,36= 6,794 МПа.

В расчетах не учитывалась разница между теплоемкостью остаточных газов и теплоемкостью воздуха.

 

 

 

Таблица 10

 

 

 

 

 

Изохорная теплоемкость воздуха, кДж/кмоль С

 

 

 

 

ta1=100 С

 

(mcν)'a=20,838

(mcν)'a=20,838+0,00146 (ta-100)

ta2=200 С

 

(mcν)'a2=20,984

tc1=700 С

 

(mcν)'c1=22,408

(mcν)'c=22,408+0,00299 (tc-700)

tc2=800 С

 

(mcν)'c2=22,713

tb1=800 С

 

(mcν)'b1=22,713

(mcν)'b=22,713+0,00293 (tb-800)

tb2=900 С

 

(mcν)'b2=23,006

tz1=1800 С

 

(mcν)'z1=25,003

(mcν)'z=25,003+0,001615 (tz-1800)

tz2=2000 С

 

(mcν)'z2=25,326

 

 

Изобарная теплотность воздуха, кДж/кмоль

 

 

 

 

to1=0 С

 

(mcр)'o1=20,073

(mcр)'o=29,073+0,0008 to

to2=100 С

 

(mcр)'o2=29,153

tr1=500 С

 

(mcр)'r1=30,095

(mcр)'r=30,095+0,0031 (tr-500)

tr2=600 С

 

(mcр)'r2=30,405

Изохорная теплоемкость продуктов сгорания при α = 1, кДж/кмоль С

 

 

 

 

tb1=800 С

 

(mcν)''b1=25,498

(mcν)''1b=25,498+0,00376 (tb-500)

tb2=900 С

 

(mcν)''b2=25,874

tz1=1800 С

 

(mcν)''z1=28,638

(mcν)''1z=28,638+0,0023 (tz-1800)

tz2=2000 С

 

(mcν)''z2=29,098

Изобарная теплоемкость продуктов сгорания при α=1, кДж/кмоль С

 

 

 

 

tr1=500 С

 

(mcр)''r1=32,51

(mcр)''1r=32,51+0,00423 (tr-500)

tr2=600 С

 

(mcр)''r2=32,933

 

 

Внутренняя энергия воздуха, МДж/кмоль

 

 

 

 

tc1=700 С

 

U'с1=15,684

U'с =15,684+0,02496 (tc-700)

tc2=800 С

 

U'с2=18,171

tz1=1800 С

 

U'z1=45,008

U'z =45,008+0,02826 (tz-1800)

tz2=2000 С

 

U'z2=50,650

 

Внутренняя энергия продуктов сгорания при α=1, МДж/кмоль

 

 

 

 

tc1=700 С

 

U''с1=17,585

U''1c =17,585+0,02826 (tc-700)

tc2=800 С

 

U''с2=20,390

tz1=1800 С

U''z1=51,498

U''1z =51,498+0,0335 (tz-1800)

tz2=2000 С

U''z2=58,197

5.4. Процесс сгорания

При определении температуры рабочего тела в конце сгорания предполагаем, что процесс сгорания рабочего тела в начале проходит при постоянном объеме (участок С Z1), а затем при постоянном давлении (участок Z1 Z). Температуру рабочего тела в точке определяем на основании уравнения внутренних энергий для точки С и Z с учетом количества теплоты, выделенной при сгорании топлива.

Общее уравнение сгорания для дизельных двигателей имеет следующий вид

1

 

1

Hи

 

 

 

 

 

0,008315Tz.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L

Uc rUc

0,008315 Tc Uz

1 r

 

 

 

 

 

 

Действительный коэффициент молекулярного изменения

β = (β'+γr) / (1+γr) = (1,0283+0,0340) / (1+0,034) = 1,0274.

Коэффициент использования теплоты в диапазоне скоростного режима от 0,4 nN до nN можно определять по формуле

= ( N 0,2)+(

n

0,3)0,75 0,807 (

n

0,3).

nN

 

 

 

nN

При уменьшении частоты вращения коленчатого вала коэффициент использования теплоты уменьшается за счет уменьшения коэффициента избытка воздуха. Степень повышения давления на участке С Z1 прини-

маем =1,5.

Используя таблицу 10 определяем, значения внутренних энергий:воздуха в конце сжатия

U'с=15,684+0,02496 (tc 700) =15,684+ +0,02496 (812 700) =18,5294 МДж/кмоль;

продуктов сгорания в конце сжатия при α=1

U''с =17,585+0,02826 (tс 700) =17,585+ +0,02826 (812 700) = 20,8066 МДж/кмоль;

продуктов сгорания в конце сжатия с учетом коэффициента избытка воздуха

Uc

1

U1c

1

Uc

 

 

1

20,8066

1,8 1

18,5294 19,7945МДж/кмоль.

 

 

1,8

 

 

 

 

 

1,8

 

Левая часть уравнения сгорания будет иметь значение: 1/1,0274 [1/(1+0,034) (0,865 42,5/0,8946+18,5294+ +0,034 19,7945)+0,008315 1,5 1,085]=69,93=Н1.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]