Навигация:

Главная Случайная страница Обратная связь ТОП Интересно знать Избранные Новые материалы

Топ:

Комплексной системы оценки состояния охраны труда на производственном объекте (КСОТ-П): Цели и задачи Комплексной системы оценки состояния охраны труда и определению факторов рисков по охране труда...

Характеристика АТП и сварочно-жестяницкого участка: Транспорт в настоящее время является одной из важнейших отраслей народного хозяйства...

Марксистская теория происхождения государства: По мнению Маркса и Энгельса, в основе развития общества, происходящих в нем изменений лежит...

Интересное:

Подходы к решению темы фильма: Существует три основных типа исторического фильма, имеющих между собой много общего...

Искусственное повышение поверхности территории: Варианты искусственного повышения поверхности территории необходимо выбирать на основе анализа следующих характеристик защищаемой территории...

Лечение прогрессирующих форм рака: Одним из наиболее важных достижений экспериментальной химиотерапии опухолей, начатой в 60-х и реализованной в 70-х годах, является...

Дисциплины:

Автоматизация Антропология Археология Архитектура Аудит Биология Бухгалтерия Военная наука Генетика География Геология Демография Журналистика Зоология Иностранные языки Информатика Искусство История Кинематография Компьютеризация Кораблестроение Кулинария Культура Лексикология Лингвистика Литература Логика Маркетинг Математика Машиностроение Медицина Менеджмент Металлургия Метрология Механика Музыкология Науковедение Образование Охрана Труда Педагогика Политология Правоотношение Предпринимательство Приборостроение Программирование Производство Промышленность Психология Радиосвязь Религия Риторика Социология Спорт Стандартизация Статистика Строительство Теология Технологии Торговля Транспорт Фармакология Физика Физиология Философия Финансы Химия Хозяйство Черчение Экология Экономика Электроника Энергетика Юриспруденция

Расчёт рабочего цикла двухтактного двигателя.

2021-03-17

109

0.00 из 5.00 0 оценок

Заказать работу

Тепловой расчёт главного двигателя.

Расчёт рабочего цикла двухтактного двигателя.

Прототипный дизель 8TAD-48.

Задание: Рассчитать рабочий цикл главного судового дизеля с петлевой продувкой.

Эффективная мощность N_e = 3000 э.л.с. (2200кВт) при частоте вращения n = 225об/мин (3,75об/сек), число цилиндров i = 8.

Расчёт производить для топлива марки Л ГОСТ 305-82, средний весовой состав топлива: С = 0,87; H = 0,126; О = 0,004.

Низшую теплоту сгорания топлива Q_H находим по формуле Д.И.Менделеева:

Q _н = 8100·С+30000·Н–2600·(О-S)–600·(9·Н–W) = 8100·0,87+30000·0,126–2600·0,004–600·9·0,126 = = 7047+3780–10,4–680,4 = 10136,2 Ккал/кг. = 42470кДж/кг.

Исходные данные расчёта.

Максимальное давление цикла P_z, кгс/см² 65

Степень сжатия ε 11,5

Давление окружающей среды P_o, кгс/см² 1,02

Температура окружающей среды T_o, ⁰К 293

Коэффициент избытка воздуха α 1,8

Температура остальных газов Т _Г, ⁰К 700

Давление после нагнетания P _к, кгс/см² 2,06

Коэффициент остаточных газов γ _Г 0,06

Коэффициент использования тепла в точке «z» ξ_z 0,8

Коэффициент использования тепла в точке «в» ξ _В 0,86

Доля хода поршня, соответствующая

продувочным окнам ψ П 0,09

Механический КПД двигателя η_м 0,94

Расчёт.

Теоретическое количество молей воздуха, необходимое для сгорания 1 кг. Топлива:

L ₀ = 1/0,21∙ (C /12 + H /4 + O /32) = 1/0,21 ∙ (0,87/12 + 0,126/4 + 0,004/32) = 0,495моль/кг.

Действительное количество воздуха, необходимое для сгорания 1 кг топлива:

L = α ∙ L ₀ = 1,8 ∙ 0,495 = 0,89моль/кг.

Параметры наполнения рабочего цилиндра.

Температура воздуха после надувочного насоса: n _н = 1,4 – 1,8.

Принимаем n _н = 1,6.

Т_к = Т_о ∙ (Р_к /Р_о) ⁿ _н -1/ n _н = 293 ∙ 2,02^0,375 = 381,4⁰К

Температура воздуха после охладителя при Т_к = 381,4⁰К:

Принимаем: ∆Т_охл = 134⁰

T_s = Т_к - ∆Т_охл= 381 – 134 = 247⁰К

Температура воздуха в рабочем цилиндре с учётом подогрева от стенок цилиндра (∆ t примем 10⁰С):

T ^’ _s = T_s + ∆ t = 247 + 10 = 2570 K

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

T_a = T ^’ _s + γ _Г ∙ Т _Г / 1 + γ _Г = 257 + 0,06 ∙ 700 / 1 + 0,06 = 282⁰К

Давление продувочного воздуха после холодильника:

P _s = P _к - ∆Р = 2,06 – 0,05 = 2,01кгс/см²

где ∆Р – потеря давления в холодильнике, принимаем ∆Р = 0,05

Давление в начале сжатия:

P_a = 0,96 ∙ P_s = 0,96 ∙ 2,01 = 1,93кгс/см²

Коэффициент наполнения:

η_н= ε / (ε – 1) ∙ ((P _a ∙ T_s) /(P_s ∙ T_a)) ∙ (1 / 1 + γ _Г) ∙ (1 – ψ _n) =

= 11,5/(11,5 – 1)∙((1,93 ∙ 247)/(2,01 ∙ 282))∙(1/1+ 0,06) ∙ (1– 0,09) = 0,79

Параметры процесса сжатия.

Средний показатель политропы сжатия определяем методом последовательных приближений по формуле:

n ₁ – 1 = 1,986 / 4,6 + 0,0006 ∙ T_a ∙ (1 + ε ⁿ ₁ ^-1),

приняв первое приближение n ₁ = 1,383

1,383 – 1 = 1,986 / 4,6 + 0,0006 ∙ 282 ∙ (1 + 11,5^{1,383 – 1}) = 0,38

0,383 ≠ 0,38

принимаем второе приближение n ₁ = 1,38

1,38 – 1 = 1,986 / 4,6 + 0,0006 ∙ 282 ∙ (1 + 11,5^{1,38 – 1}) = 0,38

окончательно принимаем n ₁ = 1,38

Давление в конце сжатия:

Р_с = Р_а∙ ε ⁿ ₁ = 1,93 ∙ 11,5^1,38 = 56,15кгс/см²

Температура смеси в конце сжатия:

Т_с = Т_а ∙ ε ⁿ ₁ ^{- 1} = 282 ∙ 11,5^{1,38 – 1} = 713⁰К

Параметры процесса сгорания.

Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания:

L₀ = 1/0,21 ∙ (C/12 + H/4 + S/32 – O/32) = 1/0,21 ∙ (0,87/12 + 0,126/4 + 0/32 - 0,004/32) = 0,4945 кмоль / кг

Действительное количество воздуха для сгорания:

L = α ∙ L ₀ = 1,8 ∙ 0,4945 = 0,8901кмоль/кг

Теоретический коэффициент молекулярного изменения:

β₀ = 1 +(8Н + О /32L) = 1 + (8 ∙ 0,126 + 0,004 /32 ∙ 0,8901) = 1,036

Расчётный коэффициент молекулярного изменения:

β _z = β = β ₀ + γ _Г / 1 + γ _Г = 1,036 + 0,06 / 1 + 0,06 = 1,034

Степень повышения давления:

λ = P_z / P_c = 65 / 56,15 = 1,158

Средняя теплоёмкость продуктов сгорания:

C_vcm = 4,89 + (α – 1) ∙ 4,6 / α = (86 + (α – 1) ∙ 60 / α ∙ 10⁵) ∙ Т

C_vcm = 4,89 + (1,8 – 1) ∙ 4,6 / 1,8 = (86 + (1,8 – 1) ∙ 60 / 1,8 ∙ 10⁵) ∙ Т =

= (8,57 / 1,8 + 134 / 1,8 ∙ 10⁵) ∙ Т = 4,761 + 0,00074 ∙ Т

Уравнение сгорания для смешанного цикла:

ξ _z ∙ Q _н / L + (C ^/ _v + 1,986 ∙ λ) ∙ T_c + γ _Г ∙ (С^// _v + 1,986 ∙ λ) ∙ T_c =

= β _z ∙ (1+ γ _Г) ∙ C ^// _p ∙ T_z,

где: C ^// _v = C_vcm; C ^// _p = C_pcm + 1,986

Средняя мольная теплоёмкость сухого воздуха:

C ^/ _v = 4,6 + 0,0006 ∙ T_c = 4,6 + 0,0006 ∙ 713 = 5,028 ккал/моль⁰К

Средняя мольная теплоёмкость продуктов сгорания:

С^// _v = 4,761 + 0,00074 ∙ T_c = 4,761 + 0,00074 ∙ 713 = 5,29 ккал/моль⁰К

C ^// _p = 1,986 + 4,761 + 0,00074 ∙ T_z = 6,747 + 0,00074 ∙ T_z ккал/моль⁰К

тогда

0,84 ∙ 10136,2 / 0,89 + (5,028 + 1,986 ∙ 1,158) ∙ 713 + 0,06 ∙ (5,29 + 1,986 ∙ ∙ 1,158) ∙ 713 = 1,034 ∙ (1 + 0,06) ∙ (6,747 + 0,00074 ∙ T_z) ∙ T_z

15116,15 = 7,395 T_z + 0,000811∙ T_z ²

0,000811∙ T_z ² + 7,395 T_z – 15116,15 = 0

Решая полученное квадратное уравнение относительно + T_z получаем:

T_z = -7,395 + 7,395² + 4 ∙ 0,000811 ∙ 15116,15 / 2 ∙ 0,000811 =

= -7,395 + 54,686025 + 49,0367906 / 0,001622 = 1720⁰К