СДВС для студентов ЗСМ / Судовые двигатели внутреннего сгорания
.pdfне поступает, так как давление в цилиндре |
(в точке d) выше, |
чем в продувочном ресивере. |
|
2. Принужденный выпуск (участок gef), |
соответствующий |
одновременному выпуску и продувке. Вначале наблюдается интенсивное нарастание давления вследствие поступления воздуха
при значительной площади открытия продувочных окон |
(уча- |
сток ge)> затем процесс приближается к установившемуся |
(уча- |
сток e f ) . |
|
В дальнейшем в зависимости от системы продувки |
проис- |
ходит либо потеря заряда, если выпускные органы закрываются после продувочных (например, в бесклапанных системах), либо дозарядка, если продувочные окна закрываются позже выпускных (например, в асимметричных системах продувки). Для упрощения процессов выпуска и продувки и разработки методики их расчета колебания давления в цилиндре и в выпускном трубопроводе не учитывают, предполагая, что с момента открытия выпускных окон и до момента открытия продувочных давление в цилиндре рц понижается от рв до рк. При дальнейшем нисходящем движении поршня оно становится ниже ра и несколько
выше давления |
в выпускном трубопроводе рг, |
т. е. рк> |
рц> |
> рг. Давления |
рКу рц, рг в течение продувки |
считают неизмен- |
|
ными. |
|
|
|
Процессы продувки и выпуска характеризуются рядом пара- |
|||
метров. |
|
|
|
Коэффициент |
избытка продувочного воздуха срк — это |
отно- |
|
шение объема VK, подаваемого компрессором продувочно-надду- вочного воздуха, к суммарному объему ходов поршней всех рабочих цилиндров:
|
|
|
™ |
|
- |
iVs |
|
|
|
|
|
|
|
фк |
— |
|
9 |
|
|
|
|
Где |
vK = Vo |
роТгк — объем воздуха, |
подаваемого |
в цилиндр, м3; |
||||||
|
|
Рк* о |
|
|
|
|
|
|
|
|
Ко — объем |
воздуха при параметрах /?0> То> м3; |
р0, |
То— пара- |
|||||||
метры окружающей среды, |
Па, |
К; |
рКу Тк — параметры надду- |
|||||||
вочного воздуха, Па, К; i — число цилиндров. |
|
|
|
|||||||
Значение |
фк зависит |
от |
совершенства |
системы |
продувки, |
|||||
фк = |
1 , 4 1 , 0 , причем меньшее |
|
значение относится к |
прямоточ- |
||||||
ным системам. Коэффициент |
продувки фа — это отношение мас- |
|||||||||
сового расхода GK, кг/с продувочного воздуха, проходящего че- |
||||||||||
рез |
рабочие |
цилиндры, к |
массовому расходу |
газа, оставшегося |
||||||
в цилиндрах:
|
_ |
— |
|
_ _ Фк |
ф а |
G a |
V S % P k |
^ н |
% |
Коэффициент фа — важнейший показатель совершенства системы продувки и наполнения рабочих цилиндров, фа = 2 ч- 1,4. Величина, обратная фа, называется коэффициентом использования
продувочного воздуха: г\ц = |
7 Г = = : 0 , 5 0 , 7 . |
120
Параметры в точке Ъ в момент открытия выпускных органов определяют при расчете рабочего цикла или экспериментально. Для МОД /?в = (2ч-4)/?к, для ВОД рв = (4 ч- 6)рк, Более высокие значения рв обусловлены более резким открытием выпускных органов. Температура выпускных газов в судовых дизелях составляет 7В = (1100 ч- 1200) К, где большие значения 7В соответствуют повышенным значениям ре% pZl меньшие значения Гв наблюдаются при повышенном избытке воздуха.
Тепловой расчет двухтактного дизеля выполняют методом последовательных приближений. В начале принимают значения
давления |
продувочного |
воздуха и высоту выпускных окон |
(рис. 66), |
а затем при |
расчете выпуска и продувки проверяют |
Рис. 66. Схема располо- |
Радиус |
||
цилиндра |
|||
жения |
продувочного ок- |
||
на в |
стенке цилиндра. |
|
|
значения этих величин. В расчете используют формулы расхода газа при истечении его через отверстие под влиянием разности давлений.
Количество вытекающего из цилиндра газа и входящего в него воздуха зависит от разности давлений, формы и размеров окон, скорости движения поршня. При заданном перепаде давлений оно будет пропорционально площади сечения окон и времени истечения, т. е. времени открытия окон. Увеличение живого сечения окон и уменьшение скорости движения поршня будут способствовать улучшению очистки цилиндра от газа и заполнения его свежим зарядом. Уменьшение размеров окон и увеличение быстроходности приведут к обратным результатам.
Ни сечение, ни время открытия окон в отдельности не могут характеризовать их пропускной способности, поэтому в расчет вводят величину время — сечение, представляющую собой произведение элемента времени на свободную площадь открытия окон для прохода газа (воздуха) через выпускные (продувочные) окна. Единица измерения величины время — сечение— квадратный сантиметр — секунда (см2-с). Расчет состоит в том, чтобы найти время — сечение, необходимое для выпуска газов, время — сечение — для продувки, а затем по полученным значениям определить конструктивные размеры выпускных и продувочных окон.
12!
Время — сечение органов газораспределения двухтактных дизелей определяют графическим способом (путем построения диаграмм время — сечение).
Построение диаграммы сводится к определению переменных значений линейного открытия и закрытия поршнем проходных сечений окон в функции от угла ПКВ, т. е. изменение проходных сечений окон определяется кривой пути поршня в функции qt угла ПКВ ф или времени т. Рассмотрим построение этой
|
|
|
О |
20 |
М |
60 |
|
|
|
нмт |
|
|
|
Рис. 67. |
К построению диаграммы h — а |
(а) и диаграммы |
вре- |
|||
|
мя— сечение (б). |
|
|
|
|
|
диаграммы |
применительно |
к бесклапанной |
поперечной про- |
|||
дувке цилиндра дизеля, |
характерные |
размеры |
продувочного |
|||
окна которого приведены на рис. 66. |
|
|
|
|
||
Выбор предварительных значений высоты h и ширины Ъ окон, необходимых для построения диаграммы, выполняют по опытным данным:
|
для |
контурной |
продувки |
hB/S |
= |
0,16-^0,30; |
hn/S |
— |
0,08-r |
||||||||
^ |
0,15; |
b*fnD |
= |
0,2 -=- 0,35; bn/nD |
= |
0,25^-0,4; |
|
|
|
|
|||||||
|
для |
прямоточной продувки hB/S |
|
— 0,2 |
|
0,25; |
hn/S |
= |
0,15 -r- |
||||||||
-т-0,2; |
b/tiD = |
0,55^0,75. |
|
|
|
R = S/2 |
(S — ход |
|
|
||||||||
|
Из |
центра |
О |
опишем |
радиусом |
поршня) |
|||||||||||
в |
произвольном |
|
масштабе |
окружность, |
|
соответствующую |
|||||||||||
~ср = 70 -т- 90° ПКВ |
(рис. 67). Введем поправку |
Брикса для учета |
|||||||||||||||
конечной длины шатуна ООх |
D2 |
|
|
|
шатуна) |
и отло- |
|||||||||||
= |
(L — длина |
||||||||||||||||
жим ее вниз от точки О. Из центра 0\ опишем |
произвольным |
||||||||||||||||
радиусом дугу BD. На оси ординат |
ВО\ |
(в том |
же |
масштабе) |
|||||||||||||
ОТЛОЖИМ |
высоту |
выпускного |
Лв, шах И ПрОДуВОЧНОГО |
Лп, шах ОКОН |
|||||||||||||
и проведем линию CD, параллельную оси абсцисс. На дуге BD |
|||||||||||||||||
нанесем |
деления |
|
через |
каждые |
5—10° |
(например, |
0, |
10, 20 |
|||||||||
ит.д.), причем количество участков должно быть не менее пяти
исоответствовать полному открытию выпускного окна.
Ординатами |
Аь h% Л3 и т. д. показаны высоты окон при со- |
|||
ответствующих |
положениях кривошипа коленчатого вала |
(60, |
||
50, 40 и т. д.). |
На оси абсцисс |
(см. |
рис. 67, а) откладываем |
|
в произвольном |
масштабе углы |
ПКВ |
по обе стороны от |
НМТ |
122
(О, 10, 20, 30 и т. д.). Из полученных точек проводим ряд перпендикуляров до пересечения с соответствующими положениями верхней кромки поршня (точки У, 2, Г). В результате получаем кривую перемещения поршня в зависимости от угла ПКВ, кривые на участках О — 7 и 2—7 дают зависимость высоты открытия выпускных и продувочных окон от угла ПКВ.
Если ширина окон по всей высоте остается постоянной, то полученный график представляет собой диаграмму время — сечение, при этом площадь О — 7 — О' относится к выпускным окнам, а площадь 2—7—2f — к продувочным окнам. Масштабы этих площадей различны и определяются следующим образом. Положению поршня в НМТ соответствует максимальное откры-
тие |
выпускного |
Нв, max и продувочного йп, max окон, |
а |
следова- |
||||||||
тельно, |
и максимальные |
проходные |
сечения |
F3i max , |
/ 4 max, |
см2, |
||||||
равные |
соответственно: |
FB, max = |
&вАв, max И |
/ у |
max = |
bnhn, max. |
||||||
Масштаб площадей по |
оси |
ординат |
определяют |
по |
формулам: |
|||||||
Д Л Я |
выпускных |
ОКОН |
FB > |
max/Ав, |
max, |
Д Л Я |
ПрОДуВОЧНЫХ |
ОКОН |
||||
Fn. max/An. max* |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
ние |
Значения К. max; An. max снимают с диаграммы |
время —сече- |
||||||||||
(см. рис. 67, б). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Масштаб площадей по оси абсцисс зависит от принятого угла ПКВ а, приходящегося на 1 см длины диаграммы, и частоты
вращения |
коленчатого |
вала п, об/мин, т. е. а/6 п, |
с/см. |
В ре- |
|||
зультате |
масштаб |
площадей диаграммы, см2с/см2; для выпуск- |
|||||
ных окон |
—г |
max |
^ |
для продувочных |
^"п max |
® |
|
|
• — ; |
—Т |
|
|
|||
|
К |
max |
|
|
h a m a x |
6п |
|
Диаграмма |
время — сечение позволяет |
определить распола- |
|||||
гаемое время — сечение |
отдельных стадий |
газообмена. |
Плани- |
||||
метрируя отдельные зоны диаграммы и умножив на масштаб, можно найти время — сечение свободного выпуска (площадь F\)> принужденного выпуска (площадь F2 + F$) продувки (F2), дозарядки или потери заряда, если продувочные окна закрываются раньше выпускных (площадь F±).
Если полученное планиметрированием диаграммы время — сечение для продувки меньше теоретически необходимого, определяемого на основе использования уравнений одномерного течения газа, следует изменить принятые в расчете величины, иначе продувка не будет осуществляться полностью. Значительное превышение располагаемого время — сечение над необходимым также нежелательно, так как приводит к уменьшению полезного объема цилиндра и потере продувочного воздуха.
§ 26. Основы теплового расчета двигателя
Тепловой расчет
Тепловой расчет позволяет определить основные параметры цикла и показатели рабочего процесса, характеризующие эффективность и экономичность работы двигателя. Задачей теп-
№
|
Т а б л и ц а |
4. Общая схема расчета двигателя |
|
||||
1 |
|
Обозначение |
Единица измерения |
|
|
|
Числовое значение |
1 |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Показатель |
|
|
Расчетная |
формула |
|
|
"к |
|
|
или |
источник |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
% |
|
|
4 |
|
|
|
6 |
1 |
2 |
3 |
|
5 |
|
||
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Исходные данные к тепловому
Номинальная |
мощ- |
Ne |
ность |
частота |
|
Номинальная |
СО |
|
вращения |
|
Z |
Тактность |
|
|
Тип продувки |
|
|
Схема наддува |
|
|
Давление |
окружаю- |
Ро |
щей среды |
|
|
Температура |
окружаю- |
to |
щей среды |
|
|
Давление |
продувки, |
Рк |
наддува |
|
е |
Степень сжатия |
||
Коэффициент |
избытка |
а |
воздуха |
|
|
Коэффициент продувки |
фа |
|
Коэффициент |
остаточ- |
Уг |
ных газов |
исполь- |
|
Коэффициент |
|
|
зования теплоты: |
|
|
в основной период |
lz |
|
сгорания |
|
|
кконцу сгорания 1
Доля хода |
поршня, Фп, фв |
потерянного |
на про- |
дувку |
|
кВт
с - 1
МПа
°С
МПа
—
расчету двигателя
Задано
Принимаем
Принимаем
|
|
Расчет |
процессов |
наполнения |
и сжатия |
|
|||
15 |
Степень |
повышения |
Як1 |
|
Рк/Ро |
|
|||
|
давления |
при |
над- |
|
|
|
|
|
|
|
дуве по условиям на |
|
|
|
|
|
|||
16 |
входе в двигатель |
|
Як2 |
|
Принимаем |
|
|||
Степень |
повышения |
— |
- |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
давления в привод- |
|
|
1,05-1,25 |
|
||||
|
ном компрессоре |
|
|
|
(меньшие зна- |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
чения для МОД) |
|
|
17 |
Давление |
воздуха |
пе- |
Pki |
МПа |
Ро |
ЯК1 |
|
|
|
ред приводным ком- |
|
|
|
|
||||
|
прессором |
|
|
|
МПа |
|
ЯК2 |
|
|
18 |
Потеря |
давления |
. в |
ЛРох |
Принимаем |
|
|||
|
воздухоохладителе |
|
|
|
|
||||
Примечание 7
д, дн чн, дн
Д, ДН, чн
чн, д, дн
д, дн
Только для KH
ЧН, ДН
124
Продолжение табл. 4
19 |
Давление |
воздуха |
за |
||
|
компрессором |
|
|||
|
(для КН—за компрес- |
||||
20 |
сором первой ступени) |
||||
Степень |
|
повышения |
|||
|
давления |
|
в компрес- |
||
|
соре |
|
|
|
|
|
(для |
КН — в |
ком- |
||
|
прессоре |
первой |
сту- |
||
|
пени) |
|
|
|
|
21 |
Адиабатный КПД ком- |
||||
|
прессора |
|
|
ком- |
|
|
для |
КН — для |
|||
|
прессора |
|
первой и |
||
22 |
второй ступеней) |
|
|||
Температура |
воздуха |
||||
|
за компрессором |
|
|||
|
(для |
КН — для |
ком- |
||
|
прессора |
первой |
сту- |
||
23 |
пени) |
|
|
температу- |
|
Понижение |
|
||||
|
ры воздуха в возду- |
||||
24 |
хоохладителе (ВО) |
||||
Температура |
воздуха |
||||
|
перед |
|
|
приводным |
|
25 |
компрессором |
|
|||
Температура |
воздуха |
||||
|
перед двигателем |
||||
/ |
МПа |
|
Рк |
||
МПа |
||
Рк\ |
||
лк |
|
|
ЯК1 |
|
|
Лак |
|
|
Лакь |
|
|
Лак2 |
|
|
1тк |
К |
|
'к1 |
К |
|
Гох |
к |
|
Ткх |
к |
|
Тк |
к |
26 |
Температура |
подогрева |
ATа |
к |
|
|
заряда от стенок ци- |
|
|
||
27 |
линдра |
|
воздуха |
т" |
К |
Температура |
|||||
28 |
в цилиндре |
* к |
|
||
Температура |
остаточ- |
Тг |
К |
||
39 |
ных газов |
|
Та |
|
|
Температура |
заряда в |
К |
|||
|
начале |
сжатия |
|
|
|
30 |
Давление |
в |
выпускном |
Рг |
МПа |
|
коллекторе |
за дви- |
|
|
|
31 |
гателем |
|
|
Ра |
|
Давление |
|
в начале |
МПа |
||
|
сжатия |
|
|
|
|
Рк + АРох
Pki + А/?ох
Рк/Ро
p'ki/P о
Принимаем
»
|
0,286 |
|
1 + ^к — |
-) |
|
( |
0,286 |
|
|
Лак |
|
(1+ Як1Лак!~-) |
||
Принимаем |
|
|
|
Ох |
|
1тк—Т1 к» |
|
|||
т'к |
= дгОх» |
|
||
KI(1+- |
л;0,286к2Лак2— 1 |
|||
Тк — Т0 |
|
) |
||
Принимаем |
|
|||
тк + |
д т а |
|
||
Принимаем |
|
|||
К + |
yJr |
|
||
1 |
+ |
уг |
|
|
0,85—0,94 |
|
|||
1,05-1,1 |
|
|
||
0,85—0,95 |
|
|||
0,9 |
-0,96 |
|
||
0,9 |
-1,05 |
|
||
Рк + Рг
МН, ГТН,
гтм
Только для КИ МН, ГТН, ГТМ
кн
МН, ГТН,
гтм
кн
МН, ГТН,
гтм
кн
чн, дн
кн
Без ВО
МН, ГТН,
гтм, кн
чн, дн ч, д, МН
ч
чн д, дн
Прямоточная продувка
Д, ДН Контурная продувка
125
Продолжение табл. 4
1 |
2 |
3 |
4 |
32 Коэффициент наполнения цилиндра
(для Д, ДН т|н> отнесенный к полезному ходу)
33Коэффициент наполнения Д-ДВС, отнесенный к полному ходу поршня
34Средний показатель
политропы сжатия 35 Параметры цикла в
конце процесса сжатия:
давление
температура
%
Лн —
П\
Рс |
МПа |
Тс |
К |
|
|
5 |
6 |
|
7 |
е |
ро |
То |
1 |
|
ч |
е — 1 |
р0 |
Ta |
1 + уг |
|
|
8 |
Pa |
Тк |
1 |
ч н |
|
8 - 1 рк |
Га |
1 + Yг |
д, |
|
|
8 |
pa |
Тк |
1 |
д н |
|
8 — 1 |
рк |
Т а |
1 + Yr |
|
|
Л н О - * ) |
|
Д, |
д н |
||
Принимаем
Ра*"1
Га еЛ | "1
Расчет процессов сгорания и расширения
36 Массовый состав топлива
37 Низшая теплота сгорания топлива
38 Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива
39Действительное количество воздуха
40Химический коэффициент молекулярного изменения
41 Действительный коэффициент молекулярного изменения
42Доля топлива, сгоревшего в точке Z
43Коэффициент молекулярного изменения в
точке Z
44 Средняя мольная изо-
хорная теплоемкость воздушного заряда в начале процесса сгорания (в конце процесса сжатия)
45 Степень повышения давления
с |
|
Принимаем |
0,87 |
||||
н |
|
0,126 |
|||||
О |
|
|
|
|
|
|
0,04 |
QH |
кДж |
Для топлива сред- 42320 |
|||||
|
КГ |
него |
состава |
|
|||
L о |
кмоль/кг |
1 |
|
/ С |
Н |
О 0,495 |
|
|
|
0,21 |
|
V 12 + |
4 |
32 |
|
L |
кмоль/кг |
aL0 |
|
|
|
|
|
Ро |
|
8Н+0 |
|
0,064 |
|||
|
|
+ |
32aL0 |
|
a |
||
Р |
|
Ро + |
Yr |
|
|
|
|
|
|
1 -f |
Yr |
|
|
|
|
Хг |
|
Ы 1 |
|
|
|
|
У |
Рг |
|
1 + |
|
f 0 |
" |
1 |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
1 + |
Yr |
|
|
кДж 20,77 + 0,00227ГС
кмоль - К
Я |
Принимаем |
•» » |
|
126
46 Средняя мольная изобарная теплоемкость продуктов сгорания в точке Z
47 Параметры конца процесса сгорания:
температура
давление
48Степень предварительного расширения
49Степень последующего расширения
50Средний показатель политропы расширения
51Параметры конца процесса расширения:
температура
давление
Продолжение табл. 4
\хср кДр |
29,8 + 0,003347; |
кмоль • К |
|
ргОн_ +
|
+ |
(Н^и + 8,314Я) Гс ] |
|
|
К |
р цср |
|
Рг |
МПа Яр с |
||
|
|||
Р |
Рг |
Т, |
|
б |
Я |
Тс |
|
е/р |
|
||
п2 |
Принимаем |
||
в |
К |
Р; |
6П2 |
-1 |
|
|
Р |
||
Рв |
МПа |
Рг!ЬПг |
|
|
Определение индикаторных |
и эффективных |
показателей работы ДВСУ |
Расчет |
основных размеров |
дизеля |
52 |
Среднее индикаторное |
/ |
МПа |
Рс Г |
|
Pi |
|||||
|
давление теоретиче- |
|
|
8—1 1П2 |
|
|
ского цикла |
(для Д |
|
|
х О - й1- ) |
|
и ДН — отнесенное к |
|
|
||
|
полезному ходу порш- |
|
|
г |
|
|
ня) |
|
|
|
х ( , |
|
|
|
|
|
|
53 |
Коэффициент |
полноты |
|
|
0,96-0,98 |
|
индикаторной диаг- |
|
|
|
|
|
раммы |
|
|
|
0,90—0,94 |
54 Среднее индикаторное |
Pi |
МПа |
||
давление |
действи- |
ipU i - Ф ) |
||
|
||||
тельного цикла |
|
|||
Pi (1 - ъ)
X
—
п{-1 I х
!* )] Тг
чн, чн, Д> дн
Ч с разделенными камерами сгорания
Ч, ЧН
д, д н
с прямо-
точно-
клапанной продувкой
Другие
Д, ДН
127
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Продолжение |
табл. 4 |
|
1 |
|
2 |
|
3 |
г |
|
|
|
5 |
6 |
7 |
55 |
Индикаторный |
расход |
Si |
кг/(кВт • ч) |
433г)н/?о |
|
Ч |
||||
|
топлива |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
LToPi |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
чн,д, |
||
|
|
|
|
|
|
|
433г|н/?к |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
LT |
к |
р. |
|
ДН |
56 |
Индикаторный |
кпд |
|
|
|
|
"t |
|
|
||
|
— |
|
3600 |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
двигателя |
|
|
|
|
Sfin |
|
|
|
|
|
57 |
Механический |
кпд |
"Пм |
|
|
|
|
|
|
||
— |
|
Принимаем |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
58 |
двигателя |
|
|
кг/(кВт • ч) |
|
|
|
|
|
||
Эффективный |
расход |
ge |
8tfrH |
|
|
|
|
||||
59 |
топлива |
|
|
МПа |
|
|
|
|
|
|
|
Среднее |
эффективное |
Ре |
|
V i |
|
|
|
|
|||
60 |
давление |
|
Ле |
|
|
Ч Д . |
|
|
|
|
|
Эффективный КПД |
— |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
61 |
Средняя |
скорость |
ст |
м/с |
|
Принимаем |
|
|
|||
62 |
поршня |
|
1 |
|
|
|
» |
|
|
||
Число цилиндров |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
9 |
|
|
|
|
|
|
|
63 |
Ход поршня |
|
S |
м |
|
Я С т / ( 0 |
|
|
|||
64 |
Цилиндровая |
мощ- |
Nen |
кВт |
|
Neli |
|
|
|
|
|
65 |
ность дизеля |
|
|
м |
|
См. таблицу ме- |
|
|
|||
Диаметр |
цилиндра |
D |
|
|
тодических |
|
|
||||
66 |
Отношение |
|
S/D |
|
|
указаний |
|
|
|||
с |
П р и м е ч а н и е . |
Д — двухтактные двигатели без наддува, ДН — двухтактные |
|||||||||
наддувом, |
Ч — четырехтактные без |
наддува, |
ЧН — четырехтактные с |
наддувом, |
|||||||
МН—механический наддув, ГТН — газотурбинный |
наддув, ГТМ — газотурбинный |
наддув |
|||||||||
с |
механической |
связью двигателя |
и турбокомпрессора, |
КН — комбинированный |
наддув |
||||||
(см. рис. 62). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
лового расчета является построение теоретической диаграммы цикла, при помощи которой можно установить основные размеры двигателя, обеспечивающие заданную мощность, найти усилия от давления газов, действующие на детали ДВС.
Последовательность выполнения расчетов как для номинального, так и для частичных режимов работы двигателя любого типа приведена в табл. 4. Перед выполнением расчета целесообразно подробно ознакомиться с материалом § 21 и 22. Расчет производят методом последовательных приближений, позволяющим за счет варьирования принимаемых величин (а, Рк, Yr ...) в достаточной степени удовлетворить условиям ограничения характеристик двигателя. Практические рекомендации и пояснения к проведению теплового расчета помещены в методических указаниях.
Методические указания к проведению теплового расчета
В табл. 4 приведена общая схема расчета двигателя. При выполнении конкретного задания в таблицу следует включать лишь те пункты, которые относятся к рассчитываемому двига-
128
телю. В примечаниях к отдельным пунктам указывается, к какому типу двигателя применима та или иная формула или порядок расчета. Поэтому следует внимательно ознакомиться с содержанием таблиц и пояснениям к ним. Применение метода последовательных приближений предполагает сохранение числовых результатов промежуточных вычислений. Их использование позволяет легко выявить ошибки, значительно экономить время для расчета нового варианта.
Методика составлена для расчета как двигателей без наддува, так и с наддувом.
'Пункты 6, 7. В обычных расчетах за параметры окружающей среды принимают стандартную атмосферу на уровне моря, что соответствует давлению ро = 0,1013 МПа и температуре t$ = = 15 °С.
Пункт 8. Давление наддува рк судовых дизелей составляет 0,13—0,3 МПа. Для приближенной оценки рк в дизелях с надду-
вом можно воспользоваться соотношением рк |
« Хнр0 (Ч—ДВС) |
|||||||
и рк ^ 0,12АН |
(Д—ДВС), где 0,12 МПа — давление |
продувочного |
||||||
воздуха; |
Кн = |
рен/ре — степень |
наддува; |
рен, |
Ре — среднее |
эф- |
||
фективное |
давление |
в ДВС с |
наддувом |
и |
без |
наддува. |
Для |
|
Ч—ДВС |
ре = 0,49 |
0,59 МПа, для |
Д—ДВС |
ре = 0,44 -г |
||||
-г 0,51 МПа. Оценивая по близкому прототипу размеры цилинд-
ра Z), 5, а также число цилиндров |
можно определить в |
первом |
||||
приближении |
ожидаемое значение |
peH. pgH = |
у 7 ^ * |
Оконча- |
||
|
|
|
|
|
s |
|
тельное значение рк выбирают с учетом типа двигателя, его на- |
||||||
значения, допустимой форсировки и схемы |
наддува. Для ДВС |
|||||
с механическим наддувом рк |
= 0,13 -г- 0,17 |
МПа, с газотурбин- |
||||
ным и комбинированным рк = |
0,13 -f- 0,3 МПа. |
|
|
|||
Пункт 9. Степень сжатия г у выполненных судовых ДВС |
||||||
составляет: у |
тихоходных |
12—14, средней |
быстроходности |
|||
12—15, быстроходных 13—18, с наддувом 11—13. |
|
|||||
Для двухтактных ДВС под е подразумевают |
действительную |
|||||
степень сжатия, отнесенную к моменту закрытия окон на ходе сжатия. Наибольшие значения е имеют место у быстроходных ДВС с разделенными камерами сгорания и малым диаметром цилиндра. При повышенном наддуве целесообразно выбирать меньшие значения г для снижения механической напряженности. Однако е <; 11 применяют редко из-за ухудшения условий пуска из холодного состояния. Выбранные значения Т0 и е должны обеспечить получение абсолютной температуры заряда в конце процесса сжатия Тс ^ (750 -I- 800) К.
Пункт 10. По опытным данным, коэффициент избытка воздуха а при сгорании на номинальном режиме принимают для ДВС тихоходных: 1,8—2,2; быстроходных 1,6—2,0; быстроходных с разделенными камерами 1,2—1,6; с наддувом 1,7—2,2. При наддуве принимают несколько большие значения с целью умень-
шения теплонапряженности |
двигателя. |
б Зак. 246 |
129 |