- •Содержание
- •Ведение
- •1 . Расчет рабочего процесса двигателя
- •1.1. Расчет параметров рабочего процесса
- •1.1.2. Действительное количество свежего заряда воздуха:
- •1.2. Индикаторные и эффективные показатели рабочего цикла
- •2. Основные размеры двигателя
- •3. Внешний тепловой баланс двигателя
- •4. Построение расчетной индикаторной диаграммы
- •5 Динамический расчет
- •Заключение
- •Используемая литература
1.2. Индикаторные и эффективные показатели рабочего цикла
1.2.1. Средне индикаторное давление вычисляется по формуле:
где – коэффициент полноты индикаторной диаграммы, = 0,97…0,99 для 4-тактных двигателей:
1.2.2. Среднее эффективное давление:
– для 4-тактных двигателей, отнесенное к полезному ходу поршня:
МПа
где мех – механический кпд двигателя, который принимается по опытным данным двигателя-прототипа. Для 4-тактного двигателя мех =0,9.
1.2.3. Рабочий объем двигателя при заданной эффективной мощности вычисляется по формуле:
где Ne – эффективная мощность двигателя;
n – частота вращения коленчатого вала;
i –число цилиндров;
– тактность двигателя.
1.2.4. Коэффициенты полезного действия и удельные расходы топлива:
– индикаторные кпд двигателя и удельный расход топлива:
– эффективные кпд и удельный расход топлива:
2. Основные размеры двигателя
2.1. Диаметр цилиндра определяется по формуле:
где значение S/D для тепловозных двигателей это отношение изменяется в пределах S/D = 1,0…1,3, примем нижний предел, который характерен для 4-тактных:
– по выбранному значению S/D определяется ход поршня:
– по полученным значениям D, S и по заданному числу цилиндров i определяем основные габаритные размеры двигателя:
2.2. Длина дизеля:
где к =0,5* i –для V- образных двигателей;
С=1…1,5м–удлинение двигателя за счет размещения вспомогательных агрегатов и оборудования дизеля.
2.3. Ширина двигателя:
где А = 5,0…7,0 – для V-образных двигателей.
2.4. Высота двигателя:
где а =5,0…7,0 – для V-образных двигателей;
2.5. Высота двигателя от оси коленчатого вала:
3. Внешний тепловой баланс двигателя
По окончании расчета рабочего процесса двигателя может быть составлен ориентировочный тепловой баланс, дающий представление о распределении тепла, полученного при сгорании топлива. Обычно тепловой баланс представляется в виде:
где Qo – располагаемое тепло,при
А полезное тепло будет равным:
где
Потери тепла с выхлопными газами находим по формуле:
Определим
Вычислим среднюю мольную теплоёмкость смеси выхлопных газов и продувочного воздуха:
Для 4-тактных двигателей п =1,05…1,2;
Температура смеси выхлопных газов и продувочного воздуха Tr находится из предположения, что при истечении газов из цилиндра в выхлопной коллектор происходит политропическое расширение с условным показателем политропы m = 1,3…1,35. В этом случае температура выхлопных газов определяется из выражения:
При m=1,33
температура смеси:
где Рв и Рр – давление газов в конце расширения и в выхлопном коллекторе МПа;
Тв и Тк – температура газов в конце расширения и температура наддувочного воздуха, К;
То – температура окружающей среды, К.
Определим расход выхлопных газов;(При ) Мвых – расход выхлопных газов:
Определим расход воздуха через двигатель:
Рассчитаем мощность, потребляемую турбокомпрессором:
где ткм – механический кпд турбокомпрессора, равный 0,97…0,99;
Gв – секундный расход воздуха через двигатель:
Nтк – мощность, потребляемая турбокомпрессором:
Rо – газовая постоянная для воздуха; Rо = 287.
Потери тепла на излучение в окружающую среду по опытным данным не превышают 2…3% от располагаемого тепла, т.е.