3.1.6. Давление pb и температура Tb в конце расширения.

Значения p_b и T_b вычисляются по формулам (2.18) и (2.19). Для современных карбюраторных двигателей показатель политропы расширения n₂=1,23…1,30, а степень предварительного расширения =1. Оценка правильности выбора температуры T_r проверяется по формуле (2.20).

3.2. Построение и анализ индикаторной диаграммы.

Теоретическая индикаторная диаграмма карбюраторного двигателя (рис. 3.1) строится в координатах p-Vпо методике, приведенной для дизелей. При этом учитывается, что у карбюраторных двигателей степень предварительного расширения=1. Рекомендуемые масштабы: 1мм=0,025 МПа; 15...20мм =V_c.

Рис. 3.1. Теоретическая индикаторная диаграмма карбюраторного двигателя.

Из построенной индикаторной диаграммы находится теоретическое индикаторное давление p’_i. Полученное значение проверяется аналитическим путем

. (3.2)

Точность построения индикаторной диаграммы оценивается коэффициентом погрешности (2.22), величина которого не должна превышать 3...5%, в противном случае необходимо повысить точность построения индикаторной диаграммы путем увеличения количества промежуточных точек диаграммы.

Дальнейший расчет основных размеров двигателя и показателей его топливной экономичности проводится по методике, приведенной для дизельных двигателей.

Результаты теплового расчета двигателей и его основных размеров заносится в таблицу по форме, приведенной при расчете дизеля.

3. Особенности теплового расчета двигателя, работающего

на газообразном топливе.

Методика расчета параметров впуска и выпуска газовых двигателей не отличается от рассмотренных выше. Значения p₀, T₀ принимаются такими же, как и для бензиновых двигателей. Величина T_r=750...1000 K, а =7...8,5. Параметры конца впуска p_а и T_а подсчитываются по формулам (2.6) и (2.9). Коэффициенты наполнения _v и остаточных газов _r - по формулам (2.10) и (2.8).

В качестве топлива для газовых двигателей используются сжиженные газы: СПБТЛ - смесь пропана и бутана техническая летняя и СПБТЗ - зимняя, хранящиеся под давлением 2 МПа. Основными компонентами этих смесей являются: пропан C₃H₆(H_u=85500 кДж/м³) и бутан C₄H₁₀(H_u=112000 кДж/м³), октановое число которых составляет 90...98. До 6% (по массе) в составе смеси могут присутствовать и другие газы: метан CH₄(H_u=35000 кДж/м³), этан и этилен. Теоретическое количество воздуха в молях, необходимое для сгорания 1 моля газового топлива

,

где C_n, H_m, O_r - объемная доля данного компонента в газообразном топливе.

Для сжиженного газа, содержащего 52% пропана C₃H₈ и 48% бутана C₄H₁₀ (смесь СПБТЛ, H_u=98220 кДж/м³), r=0, а

.

Количество свежего заряда (горючей смеси) определяется по формуле:

.

Коэффициент избытка воздуха для газовых двигателей =1...1,3.

Количество молей продуктов сгорания (при 1)

М₂=М₁+М;

.

Для сжиженного газа принятого состава M=1,24.

Коэффициент молекулярного изменения горючей смеси

₀=M₂/M₁,

а коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси определяется по формуле

.

В уравнении сгорания (3.1) теплота сгорания должна быть отнесена к 1 молю газообразного топлива. Значение H_u, отнесенной к 1м³топлива следует умножить на 22,4 (объём одного киломоля топлива составляет 22,4 м³). Уравнение сгорания для газовых дизелей принимает вид

.

Значение коэффициента использования теплоты _Т для газовых двигателей принимается в пределах 0,80...0,85, а значения теплоёмкостей свежего заряда и продуктов сгорания определяются по формулам для карбюраторных (бензиновых) двигателей.

При расчёте параметров в конце расширения значение показателя политропы расширения для газовых двигателей выбирается в пределах n₂=1,25...1,30.

Индикаторный КПД газового двигателя определяется по формуле

,

здесь H_u - в МДж/м³.

Индикаторный удельный расход газового топлива:

, м³/(кВтч,)

а индикаторный удельный расход теплоты

g_i=V_iH_u, МДж/(кВтч).

Соответствующие эффективные показатели V_i и g_i определяются путем деления индикаторных показателей на механический КПД, величина которого для газовых двигателей выбирается в пределах _m=0,76...0,85. Эффективный удельный расход теплоты g_i для современных газовых двигателей находится в пределах 12...17 МДж/(кВтч).

Остальные параметры, не упомянутые в данном разделе, для газовых двигателей рассчитываются по методике расчета карбюраторных (бензиновых) двигателей.