Расчет РП СДВС
.pdfгде tво 10 13°С − минимальный температурный напор в воздухоохладителе.
Действительная степень сжатия д .
При выборе величины д следует принимать во внимание, что для су-
довых дизелей из условий обеспечения надежного пуска min = 10,5−11,0. Данных по степени сжатия двигателя-прототипа в документации нет,
этому оценим ее по значениям ps = 3,5 бар и pc = 125 бар:д = exp[ln(pc/ps)/1,36] = exp[ln(125/3,5)/1,36] = 13,86.
Окончательно принимаем д = 14. |
|
|
|
||||
Геометрическая степень сжатия: |
|
|
|
||||
0 |
д |
1 |
1 |
14 1 |
1 |
18,2 . |
|
1 a |
1 0,244 |
||||||
|
|
|
|
||||
Коэффициент остаточных газов для современных двухтактных дизелей лежит в диапазоне r = 0,04 − 0,08. Принимаем r = 0,05.
2.2.3. Исходные данные к расчету процесса сжатия
Показатель политропы сжатия n1. При выборе n1 (обычные пределы
1,34 – 1,36) следует исходить из интенсивности теплообмена между зарядом воздуха и стенками цилиндра в процессе сжатия, зависящей от типа двигателя, размеров D и S, частоты вращения, условий охлаждения поршня, крышки и втулки цилиндра [2, § 1.4]. Для рассчитываемого двигателя принимаем n1=1,36.
2.2.4. Исходные данные к расчету процесса сгорания
Коэффициент использования тепла в точке z. Для современных вы-
сокоэкономичных малооборотных дизелей характерна малая продолжительность сгорания топлива, поэтому принимаем значение z по верхнему
пределу − 0,92.
Максимальное давление сгорания pz=140 бар принимаем по данным двигателя-прототипа.
2.2.5. Исходные данные к расчету процесса расширения
Показатель политропы расширения газов в цилиндре п2. Величина п2
для судовых малооборотных и среднеоборотных дизелей лежит в пределах 1,2 −1,27 и зависит от интенсивности теплообмена газов со стенками цилиндра, от внутреннего теплопритока при догорании топлива на линии расширения,
21
обусловливающего качественную связь между величинами z и п2. С учетом рекомендаций в [2, §1.6] принимаем n2= 1,245.
2.2.6. Механический КПД ηm
Для судовых малооборотных двухтактных дизелей характерны следующие значения механического КПД ηm 0,88 0,94 [2, § 2.3]. Большие значения в указанных диапазонах соответствуют дизелям с высоким наддувом. С учетом высокого уровня форсировки рассчитываемого двигателя принимаем
ηm 0,935 .
2.3. Расчет составляющих цикл процессов
Процесс наполнения. Задача расчета − определение заряда свежего
воздуха и параметров газа в точке а.
Давление в цилиндре в начале сжатия выбираем из диапазона для двухтактных с изобарным наддувом . Принимаем pa=0,92∙ps=0,92∙3,7 = 3,4 бар.
Температуру смеси в начале сжатия определяем по формуле
T |
Ts tст rTr |
|
305 7 0,05 760 |
333 К. |
|
|
|
||||
a |
1 |
r |
|
1 0,05 |
|
|
|
||||
При расчете принято: tст 7 К − подогрев воздуха от стенок цилиндра (из диапазона 5 − 10 К); Тr = 760 К температура остаточных газов (из диапазона
7 5 0 − 800 К). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Коэффициент ηí |
определяем по формуле: |
|
|
|||||||||||||||||
|
н |
|
|
д |
|
Pa |
|
Ts |
|
1 |
1 |
a |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
д 1 Ps Ta |
1 r |
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
14 |
|
|
3,4 |
|
|
305 |
|
|
1 |
(1 0,244) 0,653. |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
14 1 |
3,7 |
|
333 |
1 0,05 |
|
|
|
||||||||||||
Полученное значение коэффициента наполнения соответствует рекомендованным пределам для двухтактных малооборотных дизелей с изобарным наддувом ηн 0,65 0,75.
Для определения массы свежего заряда воздуха рассчитываем: − рабочий объем цилиндра
Vh=πD2S/4 = 3,1416∙0,62∙2,292/4 = 0,648 м3;
22
− плотность воздуха |
при параметрах ps и Ts |
||||||
|
s |
|
100 ps |
|
100 3,7 |
4,23 кг/м3. |
|
R Ts |
0,287 305 |
||||||
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|||
Свежий заряд воздуха
Gв Vh ρsηн 0,648 4,23 0,653 1,79 кг.
Для окончательной проверки правильности расчета показателей процесса наполнения определяем коэффициента избытка воздуха при сгорании:
|
Gв |
|
1,79 |
2,1. |
G g |
14,33 0,059 |
|||
|
0 |
ц |
|
|
В формуле gц=Ne∙ge∙m/(60ni) = 12800∙0,175∙1/(60∙105∙6) = 0,059 кг/цикл –
цикловая подача топлива; G0 = 14,33 кг − масса воздуха, теоретически необходимая для сгорания 1 кг топлива.
Значение лежит в допустимых пределах для малооборотных дизелей ( =l,9 − 2,2), поэтому полученные параметры процесса наполнения цилиндра принимаем как окончательные.
Процесс сжатия. Задачей расчета процесса сжатия является определение давления и температуры рабочего тела (смесь свежего заряда воздуха и остаточных газов) в конце сжатия.
Определим давление и температуру в конце сжатия: pc pa дn1 3,7 141,36 123 бар;
Tc Ta дn1 1 333 141,36 1 861 К.
Степень повышения давления при сгорании топлива λ=pz/pc = 140/123 = =1,138. У двигателя-прототипа λ=pz/pc = 140/125 =1,12. Отличия не выходят за допуски, поэтому нет необходимости корректировать степень сжатия.
Процесс сгорания. В принятой схеме расчета по методу Гриневецко- го-Мазинга [2, § 1.5] необходимо определить температуру Tz и объем рабочего тела Vz в точке z расчетного цикла. Величина pz = 140 бар принята по прототипу.
Определим химический и действительный коэффициенты молекулярного изменения по формулам:
23
|
|
|
|
|
|
0 |
1 |
8H O |
1 |
8 0,126 0,004 |
1,033 ; |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
32 2,1 0,495 |
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
32 L0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
r |
|
1,033 0,05 |
|
1,031 . |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 r |
|
|
|
|
1 0,05 |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
1 |
C |
|
H |
|
O |
|
|
1 |
|
0,87 |
|
0,126 |
|
|
0,004 |
|
||||||
L0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,495 |
кмоль − |
||
0,21 |
|
4 |
32 |
0,21 |
12 |
|
4 |
32 |
|
|||||||||||||||
|
|
12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
теоретически необходимая масса воздуха для сжигания 1 кг топлива. Определяем среднюю мольную изохорную теплоемкость в точке с:
cvc 20 0,0024 Tc 20 0,0024 861 22,07 кДж/(кмоль∙К).
Теплоемкость в конце сгорания определяем с учетом изменения состава рабочего тела в конце сгорания:
|
|
|
1 |
|
|
1 |
|
|
|
||
cvz 1 |
|
|
|
(20 |
0,0024 Tz ) |
|
|
(21,5 |
0,0035 Tz ) |
||
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
1 |
|
|
|
1 |
|
|
1 |
|
(20 |
0,0024 T ) |
|
(21,5 |
0,0035 T ) |
|
|
|
||||||
|
2,1 |
|
z |
|
2,1 |
|
z |
|
|
|
|
|
|
||
20,71 0,00292 Tz .
Температуру Tz рассчитываем по уравнению сгорания (1.15):
z Qí |
|
|
|
|
|
|
|
|
cvc 8,314 |
Tc cvz 8,314 Tz . |
|||||||
L0 1 r |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|||
Левая часть уравнения после подстановки параметров дает число:
|
ξzQн |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
cvc 8,314 λ Tc |
|
|
||||
α L0 1 |
γr |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
||||
|
0,92 42700 |
(22,07 8,314 |
1,138) |
861 63139. |
|||||
|
|||||||||
2,1 0,495 (1 0,05) |
|||||||||
Правая часть уравнения после подстановки параметров запишется следующим образом:
cvz 8,314 Tz 1,031 (20,77 0,00297 Tz 8,314) Tz
(29,9 0,003 Tz ) Tz .
Окончательно уравнение сгорания запишется в следующем виде:
(29,9 0,003Tz ) Tz 63139 .
Приведем это уравнение к виду:
24
Tz |
|
63139 |
|
|
|
|
|
|
0,003 Tz |
||
29,9 |
|||
и решим его методом последовательных приближений. |
|||
Решение: |
|
|
|
подставив Tz = 1800 К, получим Tz =1788 К. подставив Tz =1788 К, получим Tz =1789 К. подставив Tz =1789 К, получим Tz =1789 К.
Полученное значение в результате расчета Tz лежит в рекомендованном диапазоне (Tz 1700 1900 К).
Объем в точке z определяем из уравнения состояния рабочего для начальной и конечной точек процесса сгорания:
|
|
|
Tz |
|
1,031 |
|
1789 |
1,88 . |
||
|
|
|
|
|
|
|||||
|
T |
1,138 |
|
861 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
c |
|
|
|
|
|
|
|
Объем рабочего тела в точке с:
Vc = Vh1/(εД -1)= Vh∙(1-ψa )/(εД -1)= 0,648∙(1-0,244)/(14-1) = 0,0377 м3.
Объем рабочего тела в точке z:
Vz = ρ∙Vc=1,88∙0,0377 = 0,0709 м3.
Процесс расширения. Задачей расчета является определение давления и
температуры рабочего тела в конце расширения.
Для расчетного цикла принимаем Vbрасч=Va = εд∙Vc = 14∙0,0377 = 0,5276 м3. В действительном цикле, из-за несимметричного газообмена, Vb=Vс+Vh(1−ψb)=
0,0377+0,648∙(1− 0,216) = 0,5457 м3.
Определив степень последующего расширения рабочего тела в расчетном цикле δ=Vbрасч/Vz = 0,5276/0,0709 = 7,44 и параметры в точке bрасч, получим:
pрасч |
pz |
|
140 |
11,53 бар; |
T расч |
Tz |
|
1789 |
1094 К. |
|
|
|
|
||||||||
b |
δn2 |
7,441,245 |
|
b |
n2 |
1 |
|
7,440,245 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Действительные параметры рабочего тела в момент открытия выпускного клапана:
|
|
|
|
|
|
V |
n2 |
|
|
0,0709 |
1,245 |
|||
|
pb pz |
|
z |
|
140 |
|
|
|
11,06; |
|||||
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
V |
|
|
|
0,5457 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
b |
|
|
|
|
|
|
|
|
b |
z |
V |
n2 1 |
|
|
0,0709 |
0,245 |
|
||||||
|
z |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
T |
T |
|
|
|
1789 |
|
|
|
|
|
1084 К. |
|||
|
|
V |
|
|
|
|
|
0,5457 |
|
|
|
|||
|
|
|
b |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
25
Полученные значения параметров лежат в допустимых пределах: для современных высокофорсированных дизелей pb = 9 ÷ 12 бар; температура рабочего тела в конце расширения составляет 900 ÷ 1100 К.
2.4. Определение индикаторных и эффективных показателей
Среднее индикаторное давление расчетного
параметрам рабочего тела в основных точках: |
|
|
|||||||||||||
|
p |
|
λρ |
|
|
1 |
|
|
1 |
|
|
|
|||
piрасч |
c |
|
λ(ρ 1) |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
εд 1 |
n2 1 |
δn2 1 |
n1 1 |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
123 |
|
|
|
|
1,1381,88 |
|
|
1 |
|
|
||
|
|
|
|
|
1,138 |
(1,88 |
1) |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7,440,245 |
||||||||
|
14 |
1 |
|
|
|
1,245 1 |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
цикла рассчитывается по
εn1 1
1 |
|
|
|
1 |
|
25,44 бар . |
|
|
|
1 |
|
|
|||
1,36 1 |
140,36 |
||||||
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Предполагаемое значение среднего индикаторного давления рассчитываем по формулам:
|
|
|
|
|
|
|
|
( pрасч |
p ) |
|
|
|
|
ψ |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
p |
|
|
|
b |
|
|
b |
|
p |
|
|
ψ |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
i |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
a |
|
a |
|
b |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(11,53 11,06) |
|
3,4 |
0,244 0,216 0,221 бар; |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
p pрасч |
(1 |
a |
) p 25,44 (1 0,244) 0,221 19,45 бар. |
||||||||||||||||||||
i |
|
i |
|
|
|
|
|
i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Индикаторную мощность определяем по формуле |
|||||||||||||||||||||||
N |
i |
|
10Vh |
i p n |
10 0,648 |
6 19,45 105 13233 кВт. |
|||||||||||||||||
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
6 m |
i |
|
|
|
|
|
6 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Индикаторный КПД |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
100 pi Vh |
|
|
100 19,45 0,648 |
0,50 . |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
i |
|
|
|
gц Qн |
|
|
|
0,059 42700 |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
Удельный индикаторный расход топлива определяем по формуле
gi |
3600 |
|
3600 |
0,1686 кг/кВт∙ч. |
|
|
|||
|
i Qн |
0,50 42700 |
|
|
Значения эффективных энергетических и экономических показателей определяем с учетом принятого механического КПД:
Ne=Niηm = 13233∙0,935 = 12373 кВт; pe=piηm = 19,72∙0,935 = 18,2 бар; ge=gi/ηm= 0,166/0,935 = 0,180 кг/кВт∙ч.
26
Полученные в результате расчета значения pe и Ne меньше заданных на 3,2 %. Значение ge больше заданного на 2,8 %. Так как для этих показателей допускаются отклонения в пределах 3,5 %, они принимаются как окончательные.
2.5.Построение индикаторной диаграммы
Сучетом размещения графика на листе миллиметровки формата А4 в
альбомном формате страницы выбираем масштабы: по давлению mp = 1 мм/бар; по объему mv = 300 мм/м3.
Для построения диаграммы рассчитаем ординаты точек политроп сжатия
ирасширения по следующим формулам:
для процесса сжатия p |
|
123 |
; |
||
|
|
|
|||
|
V |
1,36 |
|||
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Vc |
|
|||
|
|
для процесса расширения |
p |
|
|
140 |
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
V |
1,245 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Vz |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
Расчет политроп сжатия и расширения выполняем, соответственно, в |
|||||||||||||||||||||||||||
форме табл. 2.2 и 2.3. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 2.2 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
Расчет политропы сжатия |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Расчетная |
|
1 |
|
2 |
3 |
4 |
|
|
5 |
|
6 |
|
7 |
|
|
8 |
|
9 |
|
10 |
|
||||||||
|
точка |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
V/Vc |
|
1 |
|
1,5 |
2 |
3 |
|
|
4 |
|
5 |
|
7 |
|
|
9 |
|
11 |
|
14 |
|
|||||||
V |
|
м3 |
|
0,0377 |
0,05655 |
0,0754 |
0,1131 |
0,1508 |
0,1885 |
0,2639 |
|
0,3393 |
|
0,4147 |
|
0,5276 |
|
||||||||||||
|
мм |
|
11,3 |
|
17 |
22,6 |
34 |
|
|
45,2 |
56,5 |
|
79,2 |
|
|
102 |
|
124,4 |
|
158,3 |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
p |
|
бар |
|
123 |
|
71 |
48 |
27,6 |
|
|
18,7 |
13,8 |
|
8,7 |
|
|
6,2 |
|
4,7 |
|
3,4 |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
мм |
|
123 |
|
71 |
48 |
27,6 |
|
|
18,7 |
13,8 |
|
8,7 |
|
|
6,2 |
|
4,7 |
|
3,4 |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 2.3 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
Расчет политропы расширения |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Расчетная |
1 |
|
2 |
3 |
4 |
|
|
5 |
|
6 |
|
|
7 |
|
|
|
8 |
|
|
9 |
|
|
10 |
|
|||||
точка |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
V/Vz |
1 |
|
1,5 |
2 |
2,5 |
|
|
3 |
|
4 |
|
|
5 |
|
|
|
6 |
|
|
7 |
|
|
7,44 |
|
||||
V |
м3 |
0,0709 |
|
0,1074 |
0,1432 |
0,179 |
|
|
0,2148 |
|
0,2864 |
|
0,358 |
|
0,4296 |
0,5012 |
0,5276 |
|
|||||||||||
|
мм |
21,4 |
|
32,2 |
43 |
53,7 |
|
|
64,4 |
|
86 |
|
|
107,4 |
|
129 |
|
150,4 |
|
158,3 |
|
||||||||
p |
бар |
140 |
|
84,3 |
58,9 |
44,5 |
|
|
35,5 |
|
24,7 |
|
|
18,7 |
|
|
14,9 |
|
12,3 |
|
11,53 |
|
|||||||
|
мм |
140 |
|
84,3 |
58,9 |
44,5 |
|
|
35,5 |
|
24,7 |
|
|
18,7 |
|
|
14,9 |
|
12,3 |
|
11,53 |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
27 |
||
Определим объемы цилиндра для построения участка газообмена на индикаторной диаграмме:
V |
f |
V V 0,648 0,0377 0,6857 м3 (206 мм в масштабе чертежа); |
|||||
|
|
h |
c |
|
|
|
|
V |
|
|
V |
a |
0,648 0,244 0,158 м3 |
|
(47,4 мм в масштабе чертежа); |
|
ha |
h |
|
|
|
||
V |
|
|
V |
b |
0,648 0,216 0,14 м3 |
(42 мм в масштабе чертежа); |
|
|
hb |
h |
|
|
|
||
V |
|
|
V |
d |
0,648 0,074 0,048 м3 |
(14,4 мм в масштабе чертежа); |
|
|
hd |
h |
|
|
|
||
По точкам a, c, z′, z, bрасч и данным, приведенным табл. 2.2 и 2.3., строим расчетную индикаторную диаграмму, аналогичную приведенной на рисунке. Затем наносим на график точки b, d(e) и f. Выполнив скругление верхней части расчетной диаграммы и достроив участок газообмена, получим предполагаемую индикаторную диаграмму:
Индикаторная диаграмма дизеля 6ДКРН 60/229 (6S60MC)
28
3. РАСЧЕТ ПРОЦЕССА ГАЗООБМЕНА ДВУХТАКТНОГО ДИЗЕЛЯ
3.1. Исходные положения
Исходным уравнением для расчета процессов газообмена служит урав-
нение секундного расхода газа [3] − dGd , кг/с,
dG |
|
|
|
|
|
|
|
|
fc |
2 |
|
|
p f , |
(3.1) |
|||
|
||||||||
d |
|
1 |
1 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|||
где μ − коэффициент истечения органов газораспределения;
f − открытое сечение органов газораспределения, через которое осуществляется расход газа (в процессе газообмена меняется), м2;
с − скорость истечения газа, м/с; ρ1, ρ2 − плотность газа, соответственно, до и после органа газораспреде-
ления, кг/м3;
p1, p2 − давление газа, соответственно, до и после органа газораспределения Па.
Функция отношения давлений определяется выражением
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
k 1 |
|
|
|
|
|
k |
|
p |
|
k |
|
p |
|
|
k |
|
|
|
||
|
|
|
2 |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|||||
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
(3.2) |
|||
k 1 |
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
p |
|
|
p |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где k − показатель адиабаты.
При значениях k =1,4 для воздуха и k = 1,35 для отработавших газов расчет зависимости f ( p2 / p1 ) по формуле (3.2) дает практически оди-
наковые результаты для диапазона отношения давлений 0,85 − 1,0. Кривая функции отношения давлений приведена на рис. 3.1.
После подстановки в уравнение (3.1) |
|
|
p1 |
и решения его относи- |
|
1 |
RT1 |
||||
|
|
|
|||
|
|
|
|
тельно G, получим уравнение для расчета массы газа, прошедшего через органы газораспределения на участке газообмена за период времени от τ1 до
τ2−G1-2, кг:
|
|
|
|
RT |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
G |
105 |
|
|
p1 |
|
fd , |
(3.3) |
|
|
|
|||||
1 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
1 |
|
|
||
В уравнении (25) R=287 Дж/(кг∙К); p1 подставляется в барах.
29
Рис. 3.1. График для определения перепадов давления во впускных и выпускных органах
|
|
2 |
2 |
|
|||
Обозначим A1 2 |
fd |
1 |
fd |
A 1 2 |
, |
(3.4) |
|
|
|
||||||
|
|
|
6n |
|
6n |
|
|
|
|
1 |
1 |
|
|||
где A |
− время-сечение органов газораспределения на участке от τ1 |
до τ2, м2∙с; |
|||||
1 2 |
|
|
|
|
|
|
|
A 1 2 − угол-сечение органов газораспределения на участке от |
φ1 до φ2, |
||||||
м2∙оп.к.в. |
|
|
|
|
|
|
|
Величина A 1 2 |
для каждой фазы газообмена определяется по постро- |
||||||
енной графоаналитическим методом диаграмме угол-сечение (см. рисунок с. 45), затем по формуле (3.4) определяется время-сечение.
Расчет газообмена является поверочным. Геометрические размеры органов газораспределения и фазы газообмена принимаются по двигате- лю-прототипу. Давление, температура, масса воздуха, поступившего в цилиндр, и масса газа, поступившего из цилиндра в процессе газообмена, известны по результатам расчета рабочего цикла.
Задачами расчета являются:
−определение величины перепада давления во впускных окнах в фазе продувки цилиндра (фаза III);
−определение величины перепада давления в выпускном клапане (окнах)
вфазе принудительного выпуска (фаза II);
−определение величины давления газов в цилиндре в момент открытия продувочных окон (фаза I).
30