1528

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 )

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)

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

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-

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

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

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

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

(β2+ ) = 2,7.

Давление в цилиндре двигателя в конце впуска

Pa =PkN (β2+ ) 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

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

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

Коэффициент наполнения

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

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

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.

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

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

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

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.