Розрахунoк робочого циклу чотирьохтактного двигуна 6ЧН26/27 та турбіни його турбокомпресора

 

1.5 Розрахунок  процесу ефективного згоряння

 

Повний  коефіцієнт молекулярного змінення:

 

 ,                                             (50)

 

де γ– з формули (37);

β_от - з формули (4).

 

b=1+(1,0316-1)/(1+0,0122)=1,03198

 

Ступінь підвищення тиску при згорянні:

 

_,                                                  (51)

 

де Р_z  – з вихідних даних;

Р_с  -  з формули (46).

 

l= 12,7 /8,55566=1,4844

 

Визначення температури в точці z , вирішуючи квадратне рівняння:

 

_,                                              (52)

 

а=b(213,7+ 92,18/a)×10^-5           

                                    (53)

 

де β -  з формули (50).

 

а=1,03198(213,7+ 92,18/2,1)×10^-5=0,002658

 

_,                                        (54)

 

в=1,03198(28,154+1,632/2,1)=29,8564

 

 

  с=[(19,84+213,7×10^-5T_c)+8,314l]T_c+xQ_нр/[aM_o(1+g)],

               (55)

_де    – з вихідних даних;

- приймаємо  .

с=[(19,84+213,7×10^-5·907,09)+8,314·1,4844]907,09+

+0,78·42500/[2,1·0,4945(1+0,0122)]=62484,744

 

  ,                                           (56)

 

Т_z=(-29,8564+√1555,82)/2×0,002658=1803,3 К

 

Ступінь попереднього розширення:

 

 ,                                                 (57)

 

 

де Т_Z  -  з формули (56) ;

λ -  з формули (51).

 

r = 1,03198×1803,3 /907,09 /1,4844=1,3821

 

Об’єм циліндру в точці z:

 

_,                                                (58)

 

_де    -  з формули (57);

V_c– з формули (7).

 

V_z=1,3821·0,001194=0,0016502  м³

 

1.6 Розрахунок  процесу розширення робочого  тіла у циліндрі ДВЗ

 

Геометрична ступінь розширення:

 

  ,                                                  (59)

 

де V_а – з формули (5);

V_z – з формули (6).

 

δ=0,01552/ 0,0016502 =9,41

 

 

Молярна об’ємна теплоємність:

 

                 ,                        (60)

 

де Т_Z  -  з формули (56).

 

mС_vmz=19,84+1,632/2,1+(213,5+92,18 /2,1)10^-5 1803,3=

=25,26 кДж/(кмоль×К)

 

_,                                                            (61)

 

_,                                                         (62)

 

 ,                                            (63)

 

Результати  розрахунків заносимо в таблицю 5.

 

_{,                                     (64)}

 

_де  - з формули (60);

Wг-р –  відносні підсумкові втрати теплоти  при горінні (приймаємо).

 

C=25,47925·1803,3+42500(1-0,78-0,1)/

/[1,03198·2,1·0,4945(1+0,0122)]=50260,04

 

 

 

 

 

Таблиця 5. - Визначення показника політропи процесу розширення

Np	Tв	µсvмв	А	В	А+В
1,2	1151,83005	23,58530	27166,25646	27081,77210	54248,02856
1,21	1126,30077	23,51951	26490,04510	26802,88062	53292,92572
1,22	1101,33731	23,45518	25832,06949	26527,95952	52360,02901
1,23	1076,92715	23,39228	25191,78305	26256,94428	51448,72733
1,24	1053,05802	23,33077	24568,65758	25989,77147	50558,42905
1,25	1029,71792	23,27063	23962,18254	25726,37880	49688,56134
1,26	1006,89514	23,21182	23371,86441	25466,70504	48838,56945
1,27	984,57820	23,15431	22797,22609	25210,69005	48007,91613
1,28	962,75590	23,09807	22237,80623	24958,27471	47196,08094

 

Показники політропи розширення n_p=1,243.

 

 Тиск  газу в циліндрі в кінці  розширення:

 

                                    ,                                                (65)

 

де δ - з формули (59).

 

р_в=12,7/9,41^1,243 =0,7832 МПа

 

Температура газу в циліндрі в кінці розширення:

 

 ,                                                 (66)

 

Т_в= 1803,3 /9,41^{1,243 –1}=1046 К

 

Залежність Рj та Тj від кута повороту колінчастого вала та від величини об’єму циліндра:

 

 ,                                                 (67)

 

 ,                                              (68)

 

Розрахунок  вводиться у таблицю 6.

 

Таблиця 6. - Розрахунок поточних параметрів у процесі розширення

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.7 Побудова  розгорнутої та згорнутої індикаторної  діаграми робочого процесу дизеля

По таблиці 6 та 4 будуємо розгорнуту в Р-φ координатах та згорнуту в Р-V та Т-φ координатах індикаторні діаграми.

 

1.8 Визначення  середньо індикаторного тиску,  а також індикаторних та ефективних  показників робочого циклу ДВЗ

 

Індикаторна робота реального циклу дизеля

Масштаб:

 

 

Площа: S=17,93

 

_,                                             (69)

 

Індикаторну роботу ДВЗ для обраного ідеального циклу можна уявити, як підсумок:

 

₍₇₀)

                                                                                                              ,

 

 

 

 

Коефіцієнт повноти індикаторної діаграми:

 

 ,                                                        (71)

 

m =23780/24410=0,98

 

Середньоіндикаторний тиск:

 

 ,                                                    (72)

 

де L_IS– з формули (69).

 

Р_і = МПа.

 

Індикаторна потужність:

 

                    ,                                              (73)

 

де P_i – з формули (47);

i–  з вихідних даних;

z– з вихідних даних;

n–  з вихідних даних.

 

 

N_i= 1702604,59×0,01433×750×6 /(30·4)= 914797,95 Вт

 

Індикаторний ККД:

 

  ,                                       (74)

 

де η_VS -  з формули (34).

 

h_і=8,314×1702604,59×338,36×2,1×0,4945 /(267500×0,9785×42500)=0,4472

 

Годинна витрата палива:

 

 ,                                            (75)

 

В_Ц – з формули (49).

В_год=120·0,0012837·750×6/ 4=173,294 кг

 

 

Питома індикаторна витрата палива:

 

                   ,                                                    (76)

 

_де  - приймаємо, ;

η_і – з формули (74).

 

g_i = 3600 /(0,4472× 42500)=0,1894 кг/(кВт·год)

 

Витрата продуктів згоряння через турбіну:

 

 ,                                           (77)

 

де В_г – з формули (75);

Gs – з формули (39).

 

G_T=1,555293+173,29/3600=1,6034 кг/с

 

Середній ефективний тиск:

 

 ,                                              (78)

 

де P_i – з формули (72);

η_мех –  з вихідних даних.

 

P_е = 1,702605 · 0,8 = 1362084,0 МПа.

 

Ефективна потужність:

 

_,                                             (79)

 

де P_е – з формули (78);

η_мех –  з вихідних даних.

 

N_e= 1566396,12×0,01433 ×750×6 /(30·4)= 841614,12 Вт

 

Питомий ефективний розхід палива.

 

 ,                                                     (80)

 

g_i– з формули (76).

 

g_e=0,1894 /0,92=0,2059 кг/(кВт·год)

 

Ефективний ККД:

 

 ,                                              (81)

 

η_е = 0,4438 · 0,8 = 0,355.

 

 

1.9 Визначення температури  випускних газів Т_Т

 

Рівняння внутрішнього теплового балансу циліндра:

 

_,                                     (82)

 

Теплота хімічна, яка внесена  у циліндр ДВЗ в результаті згоряння палива:

 

 ,                                            (83)

 

 Q_т=0,0012837·42500=54,5556   кДж

 

Теплота фізична, яка внесена у циліндр ДВЗ з паливом:

 

_,                                         (84)

 

С_рm –масова теплоємкість дизельного палива при Т_mo.

 

Q_то=0,0012837·1,9·303=0,739 кДж

 

Теплота, яка внесена у циліндр ДВЗ з повітрям:

 

_,                                    (85)

 

Середня теплоємність  газів при температурі Т_s:

 

_{,                                         (86)}

 

mC_pms = 28,154 + 427·10 ^-5 ·338,36=28,88 кДж/(кг·К)

 

Теплота, яка втрачена в результаті теплообміну  робочого тіла зі стінками циліндра:

 

Q_S=aM_oВ_Цmс_рmsT_S ,                                             (87)

 

Q_S=2,1·0,4945·0,0012837·28,88·338,36=13,026 кДж

 

Теплота, яка у циліндрі перетворена у індикаторну роботу:

 

_,                                                (88)

Q_i=0,4472·0,0012837·42500=24,3946 кДж

 

Теплота, яка покинула циліндр з випускними газами:

 

 _{,                                       (89)}

 

Q_вг=54,5556+0,739+ 13,0256– 9,3811 – 24,3946 =34,5445 кДж

 

Відносна витрата теплоти  у процесі стискування:

 

_,                              (90)

 

W_ст=2,1·0,4945·(1+0,0122)·28,88·(907,09- 361,46)·

·0,01/(1,35872-1)/42500=0,00819 кДж

 

Відносна втрата теплоти у процесі наповнення:

 

              _,                                        (91)

 

W_нап=2,1·0,4945 ·28,88·15,927/42500=0,0112·

 

Теплота, яка втрачена в  результаті теплообміну робочого тіла зі стінками циліндра:

 

_{,                                  (92)}

 

де Wг-р – береться з  розрахунку процесу розширення;

Wст - відносна витрата  теплоти у процесі стискування.

 

Q_тв=0,0012837·42500·(0,1+0,00819-0,0112·+0,075)=

=9,3811 кДж

 

Для уточнення знаходимо  величину Т_Т. Складаємо квадратне рівняння відносно Т_Т:

 

_,                                            (93)

 

a = (213,5 + 92.18 / a)·10 ^–5,                                     (94)

 

a = (213.5 + 92.18 / 2,26)  10^–5 = 0,0025432

 

b = (8,314 + 19,84 + 1,632 / a),                                     (95)

 

b = (8.314 + 19.84 + 1.632 / 2,26)=28,8767

 

c = Qвг / (βot · a · Mo ·Bc,                                      (96)

 

c = ( 34,5445 / (1,0316·2,1·0,4945·0,0012837))=23351,5863

 

Знаходимо дискримінант:

 

 

D =b²- 4ac,                                                 (97)