Параметры наполнения рабочего цилиндра.

Температура воздуха после нагнетателя, показатель политропы сжатия принят л = 1.8 :

Температура воздуха после холодильника:

Температура воздуха в рабочем цилиндре с учетом подогрева от стенок цилиндра (∆_t = 10 °С):

Температура смеси свежего заряда воздуха с остаточными газами к началу процесса сжатия:

где принято:

Давление продувочного воздуха в ресивере ( после холодильника):

где - потеря давления в холодильнике.

Давление в начеле сжатия:

Коефициент наполнения:

Объем цилиндра:

Масса заряда воздуха:

где:

Параметры процесса сжатия

Средний показатель политропы сжатия:

Зададимся показателем политропы сжатия n₁ = 1.370

Принимаем n₁ =1.355

Температура в конце сжатия:

Давление в конце сжатия:

Параметры процесса сгорания.

Теоретический коэффициент молекулярного изменения:

Расчетный коэффициент молекулярного изменения:

Степень повышения давления λ:

Средняя теплоемкость продуктов сгорания:

Уравнение сгорания для смешанного цикла:

Средняя мольная теплоемкость сухого воздуха:

Средние мольные теплоемкости продуктов сгорания:

Тогда:

Откуда:

Параметры процесса расширения

Степень предварительного расширения:

Степень последующего расширения:

Средний показатель политропы расширения n₂:

Первое приближение: п₂ = 1.28 .

Второе приближение: п₂ = 1.2714

Принимаем п₂ = 1.271

Температура газов в конце расширения:

Давление газов в конце расширения:

Параметры характеризующие цикл в делом.

Среднее индикаторное давление:

Среднее индикаторное давление, отнесенное ко всему ходу поршня:

Среднее эффективное давление:

Индикаторная и эффективная мощность двигателя:

Расход топлива.

Индикаторный расход топлива:

Эффективный расход топлива:

Коэффициент полезного действия.

Индикаторный К.П.Д.:

Эффективный К.П.Д.:

Расчет подтвердил, что выбранные исходные данные обеспечивают двигателю Р_e = 10.53 кг/ см² при сохранении относительно невысокой

температуры T_z = 2102 °К и давении Р₂ = 150 кг/см², в то же время удельный эффективный расход топлива находится на современном техническом уровне

для класса мощных дизелей

Основные размеры цилиндра двигателя.

Средняя скорость поршня: С = 7.2 м/с.

Ход поршня:

Диаметр цилиндра по формуле Регистра:

Принимаем значение из стандартного ряда: D = 0.7 м.

Отношение:

Построение индикаторной диаграммы.

Индикаторная диаграмма в координатах Р-V представляет собой зависимость давления от объема нилиндра за рабочий цикл.

Индикаторную диаграмму снимают практическим путем или строят по результатам расчета.

Малооборотные двигатели, как правило, обеспечивают соответствующим индикаторным приводом, который позволяет снимать индикаторную диаграмму с каждого цилиндра при помощи индикатора. Индикаторная диаграмма, снятая на рабочем двигателе называется индикаторной.

Для индикаторной диаграммы двухтактного дизеля характерна заостренная хвостовая часть, соответствующая процессам газообмена в цилиндре. Чем больше относительная длина хвостовой части диаграммы, тем при равных других условиях меньшей будет удельная мощность цилиндра.

Объемы цилиндра в характерных точках индикаторной диаграммы соответственные этим объемам, вычисляют в зависимости от объема рабочего цилиндра.

Объем цилиндра в конце расширения в расчетном цикле принимают равным объему в начале сжатия V_b = V_a .

Полезный объем цилиндра:

Масштабы.

Принимаем: h = 130 мм.

В соответствии с μ_p получим узловые точки диаграммы:

Построение политроп сжатия и расширения.

Запишем уравнения:

Построение политропы сжатия.

Давления в соответствующих точках:

Построение политропы расширения.

Давления в соответствующих точках:

Расчет коленчатого вала.

Анализ ГТН

Наддув двухтактных двигателей имеет следующие три особенности.

1. В двухтактных двигателях, в отличие от четырехтактных, отсутствуют «насосные» хода поршня — впуск и выпуск. Отработавшие газы вытесняются из цилиндра продувочным воздухом. При этом часть воздуха уходит из цилиндра вместе с газами, что увеличивает расход воздуха на продувку и вызывает необходимость установки нагнетателя большей производительности, чем у четырехтактных двигателей.

2. Тепловая энергия газов, поступающих на турбину, у двухтактных двигателей меньше, чем у четырехтактных, так как отработавшие газы во время продувки смешиваются с холодным воздухом.

3. Запуск четырехтактных двигателей и их работа на малых оборотах осуществляются за счет двух «насосных» ходов — впуска и выпуска. Во время впуска двигатель засасывает из атмосферы необходимое количество воздуха и вытесняет продукты сгорания во время выпуска. У двухтактных двигателей «насосных» ходов нет, поэтому необходимо, чтобы газотурбонагнетатель сразу при пуске начал подавать необходимое количество воздуха. Но при пуске двигателя и при работе на малых ходах. турбонагнетатель не получает достаточной энергии от выпускных газов. Сравнительно большое количество воздуха, которое должен подать нагнетатель, меньший теплоперепад, используемый на лопатках турбины, и проблема пуска делают осуществление наддува в двухтактных двигателях более сложным, чем в четырехтактных.

Системы наддува двухтактных двигателей подразделяют на четыре группы.

1 Газотурбинный наддув с импульсным подводом газа к турбине Газы через выпускной клапан / по короткому выпускному патрубку подходят к газовой турбине 2 и затем поступают в утилизационный котел 4. Центробежный нагнетатель 3 сидит на одном валу с турбиной. Сжатый воздух после нагнетателя поступает через воздухоохладитель 5 в ресивер продувочного воздуха б.

Газотурбонагнетатели обеспечивают работу двигателя на всех режимах. При пуске дизеля турбины раскручиваются сжатым воздухом, поступающим из цилиндров. В зависимости от числа цилиндров на двигателе устанавливаются два, три и четыре ИГТН (импульсный газотурбонагнетатель).

2. Комбинированный двухступенчатый наддув с последовательным включением продувочного насоса. Первая ступень наддува — газотурбонагнетатель с подводом газа при постоянном или переменном давлении; вторая ступень — навешенный поршневой или ротативный насос, или подпоршневые полости рабочих цилиндров. Такой наддув применяют в двигателях МАН, Зульцер, Фиат, Гёта-веркен.

3. Комбинированный наддув одноступенчатый, параллельный. Турбокомпрессоры подают основное количество наддувочного воздуха. Дополнительное количество воздуха в ресивер подает навешенный на двигатель поршневой продувочный насос или подпоршневые полости рабочих цилиндров. Применяется на двигателях МАН.

4. Комбинированный наддув с последовательно-параллельным включением подпоршневых полостей. Применяется на двигателях МАН.

На дизелях МАН применяют комбинированный наддув с использованием одной группы подпоршневых полостей цилиндров для параллельной работы с газотурбонагнетателями, а другой для последовательной. Подвод газа к турбине осуществляли от общего выпускного коллектора при постоянном давлении. Ресивер продувочного воздуха продольной перегородкой был разделен на две части: ресивер первой ступени 4 и ресивер второй ступени 5. Между первой и второй ступенями ресивера устанавливались пластинчатые клапаны 3. ПГТН подавали воздух через холодильник 2 в ресивер 4, откуда при работе двигателя на малых и средних оборотах воздух поступал в подпоршневые полости 6 , работающие последовательно с ПГТН. После дополнительного сжатия в подпоршневой полости воздух направлялся в ресивер второй ступени 5 и через продувочные окна — в цилиндры двигателя. Две-три подпоршневые полости 9 работали параллельно с ПГТН; через клапан 8 они засасывали воздух из атмосферы, сжимали его и нагнетали сразу в ресивер 5. При повышении частоты вращения двигателя увеличивается количество газов, поступающих к ПГТН, их давление и температура возросли. ПГТН увеличивают частоту вращения, при этом возрастает количество воздуха, нагнетаемого газотурбонагнетателями , и повышается его давление. При повышении давления воздуха в ресивере 4 открываются пластинчатые клапаны 5 и воздух от газотурбонагнетателя

поступает в ресивер 5 и в цилиндры двигателя. Подпоршневые полости 6 начинают работать вхолостую. Цилиндры обеспечиваются воздухом, который подают газотурбонагнетатели и подпоршневые полости 9, работающие параллельно с ПГТН. Холостая работа подпоршневых полостей на режимах, близких к номинальному, повышает механический к. п. д. двигателя. На режимах малого хода за счет работы всех подпор работать устойчиво.