2.2. Процесс сжатия

Определяем параметры процесса сжатия: n₁; р_с; Т_с, .

а) Показатель политропы сжатия определяем из соотношения:

n₁ = 1,41 – 100/n_н =1,41-100/1900=1,3574

б) Давление конца сжатия:

= 0,1639·15,88^1,3574 = 6,9949МПа

в) Температура конца сжатия:

 387,42·15,88^1,3574-1 = 1040,8К

г) Масса рабочей смеси в конце сжатия :

=0,9·(1+0,0321) =0,9289кмоль

д) Теплоемкость рабочей смеси в конце сжатия:

С_vc=20,16+1,7410^-3Т_с = 20,16+1,74·10^-3·1040,8=20,162 кДж/(кмоль^.град)

2.3. Процесс сгорания

а) Определяем массу продуктов сгорания в цилиндрах двигателя:

+М₁ _r ,

б) Определяем температуру газов в цилиндре в конце процесса сгорания из уравнения:

,

С_z – теплоемкость продуктов сгорания при постоянном давлении:

 -коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси в ходе сгорания

==

 - коэффициент использования теплоты в ходе сгорания, принимаем равным 0,9.

Н_н- низшая теплотворная способность топлива:

для дизтоплива -

Степень повышения давления –λ принимаем равным 1,8.

Уравнения сгорания после подстановки соответствующих значений решается как квадратное уравнение:

А Т_z² + В Т_z + C =0,

T_z =

совместно решаем два полученных уравнения и вычисляем T_z

T_z=2206 K

в) Определяем максимальное давление газов в цилиндре:

р_z =   р_c =1,8·6,9949=12,59 МПа

2.4. Процесс расширения

Определяем параметры процесса расширения: n₂; р_b; Т_b.

а) Показатель политропы расширения определяем из соотношения:

n₂ = 1,22 + 130/n_н =1,22+130/1900=1,2884.

б) Давление и температура конца расширения:

=МПа.

=К

где - степень последующего расширения,- степень предварительного расширения. .

Полученные значения соответствуют предельным значения параметров процессов цикла.

5. Индикаторные показатели цикла

а) Определяем среднее индикаторное давление (теоретическое) газов:



б) Среднее индикаторное давление (действительное) газов:

в) индикаторный КПД цикла:

=

г) индикаторный удельный расход топлива:

5. Эффективные показатели двигателя

а) Определяем среднее давление механических потерь:

=0,105+0,012·8=0,201 МПа,

принимаем среднюю скорость поршня с_п=8 м/с

б) среднее эффективное давление газов:

=1,1017 - 0,201=0,9007 МПа

в) механический КПД двигателя:

г) эффективный КПД двигателя:

=

д) удельный эффективный расход топлива:

.

Полученные эффективные показатели двигателя соответствуют предельным значениям.

5. Определение основных размеров двигателя

а) Определяем рабочий объем одного цилиндра по заданным значениям мощности, частоты вращения и расчетному значению среднего эффективного давления газов (р_е):

л

б) Принимаем отношение хода (S) поршня к диаметру (D) равным 1,077 и определяем:

мм

S = (S/D)  D=1,0769мм.

Результаты теплового расчета сводим в таблицу и проводим анализ с точки зрения соответствия показателей рассчитываемого двигателя показателям прототипа.

Характеристика двигателей

Модель двигателя	Ре кВт	nн		D мм	S мм		Vл Л	Рл	bе
Прототип ЯМЗ-238	176,5	2100	16,5	130	140	1,077	14,86	11,88	238,00
Проектир.	177,95	1900	15,88	123	132	1,077	12,48	14,26	233,68

2. Построение индикаторной диаграммы

При построении диаграммы рекомендуются выбирать следующие масштабы: МS=S:АБ = 1 (S-ход поршня по результатам расчета двигателя, мм:мм); Мр = 0,1 МПа:мм

Величины в приведенном масштабе, соответствующие рабочему объему цилиндра и объему камеры сгорания:

AB=S/Ms=132/1 = 132 мм.

Максимальная высота диаграммы (точка г) p_z/M_p =106,3 мм.

Ординаты характерных точек:

p_а/M_p =0,1639/0,1= 1,639 мм;

р_с/М_р= 6,9949/0,1=69,949 мм;

р_b/М_р=0,4407/0,1= 4,407 мм;

р_г/М_р =0,157/0,1= 1,57 мм;

р_к/М_р=0,1744/0,1=1,744 мм.

Для построения политропы сжатия и расширения необходимо рабочий объем Vh разделить на интервалы и определить соответствующие величины давлений рх, заменив отношение объемов отношением отрезков в мм по уравнениям:

для процесса сжатия

для процесса расширения

Таблица 1

S, мм	Процесс сжатия	Процесс расширения
8,877118	12,59078	12,59078
10,14268	5,837337	12,59078
13,87727	3,814232	8,739784
19,89937	2,338467	5,493099
27,92173	1,476584	3,550479
37,57268	0,986854	2,421982
48,42289	0,699359	1,746685
Продолжение таблицы 1
60,01477	0,522617	1,32472
71,89183	0,409012	1,049746
83,62515	0,333131	0,863953
94,83458	0,280842	0,73469
105,2032	0,243948	0,642754
114,4839	0,2175	0,576421
122,4991	0,198413	0,528293
129,1331	0,184705	0,493588
134,3204	0,17509	0,469166
138,0314	0,168732	0,452978
140,2575	0,165107	0,443736
140,9991	0,163929	0,440731

Рис.1. Индикаторная диаграмма расчетного цикла дизеля

2. Расчет и построение эксплуатационной характеристики двигателя

В основу определения энергетических и экономических показателей двигателя положены следующие эмпирические зависимости:

(3.0)

(3.1)

Численные значения коэффициентов в уравнениях (3.0) и (3.1) приведены в таблице 7

Таблица 2

Коэффициенты для построения регуляторной характеристики

Тип двигателя
Дизель с неразделенной камерой сгорания	0,7	1,3	1	1,55	1,55	1

Задаваться частотой вращения необходимо из расчета, чтобы отношениебыло кратным 0,1 т.е.=0,2; 0,3; 0,4…1,0.

Для дизеля строится регуляторная ветвь скоростной характеристики из условия, что на этом участке мощность, момент и часовой расход топлива изменяются по линейному закону. При работе на регуляторе частота вращения изменяется от до(максимальной частоты вращения на холостом ходу)

=(1+δ)n_н=(1+0,07)*1900=2033 об/мин (3.2)

где - коэффициент неравномерности регулятора, принимается в пределах 0,07…0,08=0,07

Вращающий момент и часовой расход топлива подсчитываются по формулам:

кНм, (3.3)

где - частота вращения коленчатого вала в,-мощность в кВт.

(3.4)

Результаты расчетов приведены в таблице 5 и по результатам расчетов построена внешняя регуляторная характеристика двигателя:

Таблица 3

Результаты для построения регуляторной характеристики

Показатели	Размерн.	n380	n570	n760	n950	n1140	n1330	n1520	n1710	n1900	n2033
	КВт	32,74	53,38	75,45	97,87	119,58	139,51	156,6	169,76	177,95	0
	КНм	0,823	0,894	0,948	0,984	1,002	1,002	0,984	0,948	0,894	0
		299,11	274,57	254,71	239,52	229,00	223,16	221,99	225,50	233,08	242,186
		9,793	14,658	19,218	23,443	27,385	31,135	34,764	38,283	41,584	166,33

Рис. 2. Регуляторная характеристика дизеля

По формуле (3.5) определяется коэффициент приспособляемости двигателя, который характеризуется запасом крутящего момента:

; (3.5)