
- •Московский государственный университет путей сообщения (миит)
- •0,130; 0,140, 0,150; 0,160; 0,170; 0,180; 0,190; 0,210; 0,230, 0,240; 0,250; 0,260; 0,280; 0,300, 0,320; 0,340, М.
- •Длина лэу
- •Ширина двигателя
- •Высота двигателя
- •Занятие №2 «выбор типа лэу для заданной массы состава поезда»
- •Занятие №3 «Определение среднеэксплуатационной экономичности тепловозного лэу»
- •Занятие №4 «построение расчётной индикаторной диаграммы» (процессы наполнения и сжатия)
- •Занятие № 5 «построение расчётной индикаторной диаграммы» (процессы сгорания и расширения)
- •Занятие № 6 «Анализ теплового баланса лэу для заданного типа тепловоза»
Занятие № 5 «построение расчётной индикаторной диаграммы» (процессы сгорания и расширения)
Цель занятия
Определение в
точке «»
контрольных значений давления и
температуры
,
и степени предварительного и последующего
расширения
и
.
Построение
индикаторной диаграммы в координатах
и
,
то есть необходимых для реализации
заданной мощности двигателя (использовать
результаты практического занятия №4
по расчёту процессов наполнения и
сжатия).
Методика исследования
Все расчёты проводятся при нормальных внешних атмосферных условиях, то есть температуре окружающего дизель воздуха То = 293 К и барометрическом давлении Ро = 0,105 мПа.
Процесс сгорания
Весовой элементарный состав дизельного топлива принимаем равным:
С = 0,86, Н = 0,13 и О = 0,01
Для определения
используем известное уравнение сгорания
где -
коэффициент использования теплоты в
точке z;
Величина
(величина
=
0,8 – 0,9, а
= 0,75 – 0,9)
-
коэффициент молекулярного изменения
в точке z,
равный
,
где -
теоретический коэффициент молекулярного
изменения
- коэффициент
избытка продувочного воздуха ( см.
занятие №4)
- коэффициент
выделения теплоты в точке (z).
Можно принять 0,85.
Из курса теплотехники известно, что средняя молярная теплоёмкость равна
,
где коэффициенты определяются по
известным формулам:
,
Тогда величину
найдём по уравнению сгорания:
Необходимо иметь в виду, что для эффективного сгорания величина должна удовлетворять условию:
Далее определяются максимальное давление
сгорания ()
и степень предварительного расширения
(
):
2.2. Процесс расширения
Необходимо найти
параметры
и
в конце расширения, и затем построить
политропу расширения.
Степень последующего
расширения равна:
Величина ,
К (1)
где
- среднее значение показателя политропы
расширения
В уравнении (1) два
неизвестных
и
, поэтому для его решения используем
дополнительно уравнение теплового
баланса на линии расширения:
(2), где
-коэффициент
молекулярного изменения при полном
сгорании
=
0,486,
Величину -
среднюю теплоёмкость продуктов сгорания
приравниваем теплоёмкости свежего
заряда (
),
равной
,
где
Коэффициенты
и
определяются по формулам:
и
Далее решаем уравнения (1) и (2) методом итераций:
1). Задаёмся
значением
в диапазоне 900 – 1200 К
2). Находим
из уравнения (1).
3). Подставляем
в уравнение (2) и определяем
.
4). Если
получается более 0,01, то расчёт
рекомендуется повторить.
Для тепловозных
ЛЭУ обычно =
1,21 – 1,28, а
= 900-1200К
Определяем давление в конце процесса расширения:
(для справки
обычно
= 0,5 – 1,0).
Промежуточные
значения давлений газов в цилиндре ЛЭУ
в процессе расширения можно найти по
уравнению политропы расширения
Задавшись
несколькими значениями объёма ,
найдём соответствующие величины
.
Далее на миллиметровой
бумаге дополнительно к итогам по заданию
№4 вычерчивается индикаторная диаграмма
в координатах
и
для процессов сгорания и расширения.