Тепловой расчет и тепловой баланс дизеля

      =42400·52,76/3,6=621982 Дж/с;

     Теплота, эквивалентная эффективной работе за 1 с, для дизелей:

      =199,1·1000=199100 Дж/с;

     Теплота, передаваемая охлаждающей среде, для дизелей:

      0,48·6·18^1+2·0,67·1200^0,67(1/1,4)=204654 Дж/с;

где С- коэффициент пропорциональности, для четырехтактных двигателей С=0,48; i-число цилиндров; D- диаметр цилиндра ,см; m – показатель степени, для четырехтактных двигателей m=0,67 ; n- частота вращения коленчатого вала двигателя, об/мин.

      Теплота, унесенная с отработавшими газами

      

где  =23,852+8,315=32,167 кДж/кмоль·град

- определено по табл.8 методом  интерполяции при α = 1,4 и t_r=794-273=521⁰C; кДж/кмоль·град; =20,823 – определено по табл.5 при t_k=293-273=20⁰C

      Q_r= 52,76/3,6(0,7315·32,167·521-0,7·20,823·20)=175393 Дж/с

     Неучтенные потери теплоты

      

      Q_ост=621982-(199100+205886+175393)=21603 Дж/с;

      Составляющие  теплового баланса представлены в табл. 1

 
 

Расчет  внешней скоростной характеристики дизеля

      На  основании теплового расчета, проведенного для режима номинальной мощности, получены следующие параметры, необходимые  для расчета и построения внешней  скоростной характеристики дизеля:

      а) без наддува – эффективная  мощность N_е = 199,1 кВт; частота вращения коленчатого вала при максимальной мощности n_N = 1200 об/мин, тактность двигателя τ = 4; литраж V_л = 27,469 л; ход поршня S = 180 мм; теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива l₀ = 14,452 кг возд./кг топл.; плотность заряда на впуске ρ_к = 1,189 кг/м³; коэффициент избытка воздуха α_N = 1,4; удельный эффективный расход топлива g_eN = 265 г/(кВт*ч).

      Расчетные точки скоростной характеристики. Принимаем: n_min = 600об/мин; n_x1 – 700 об/мин; далее через каждые 100 об/мин и n_N = 1200 об/мин.

      Все расчетные данные заносятся в таблицу 2.

Таблица 2. 

1. Мощность в расчетных точках

N_eX = (N_en_x/n_N)[0,87 + 1,13n_x/n_N – (n_x/n_N)²]= (199,1·600/1200)[0,87 + 1,13·600/1200 + (600/1200)²] = 117,9 Квт; 

Эффективный крутящий момент

M_eX = N_eX·3·10⁴/(πn_x) = 9554·117,9/600=1878,4 Н·м.

Среднее эффективное давление

p_eX = N_eX·30τ / V_лn = 11,058·1878,4/600 = 34,6 МПа. 

Средняя скорость поршня

 υ_п.срX = Sn_X/3·10⁴ = 0,004·600=2,4 м/с. 

Среднее давление механических потерь

p_mX = 0,089 + 0,0118· υ_п.срX = 0,089 + 0,0118·2,4 = 0,117 МПа. 

Среднее индикаторное давление

p_iX = p_eX + p_mX = 34,6+0,117=34,717 МПа. 

Индикаторный  крутящий момент

M_iX = p_iX· V_л10³ /(π τ) = 864·34,717=29995 Н·м. 

Удельный  эффективный расход топлива для дизелей

g_eX = g_eN[1,55 – 1,55· n_X/ n_N + (n_x/n_N)²] = 265[1,55 – 1,55·600/1200 + +(600/1200)² = 271,625г/(кВт·ч). 

Часовой расход топлива

G_тX = 10^-3g_eXN_eX = 10^-3·271,625·117,9=32 кг/ч. 

Коэффициент избытка воздуха. Принимаем для  дизелей:

без наддува  α_nmin = 0,86* α_N = 0,86*1,4 ≈ 1,2.

Соединяя  точки  α_nmin и α_N прямой линией, получим значения α_X для всех расчетных точек дизелей без наддува. 

Коэффициент наполнения

η_VX = p_eX·l₀·α_X·g_eX/(3600·1,189) = 0,00338· p_eX·α_X ·g_eX =0,00338·34,6·1,2·271,625=38,1

2. Мощность в расчетных точках

N_eX = (N_en_x/n_N)[0,87 + 1,13n_x/n_N – (n_x/n_N)²]= (199,1·700/1200)[0,87 + 1,13·700/1200 + (700/1200)²] = 138 Квт; 

Эффективный крутящий момент

M_eX = N_eX·3·10⁴/(πn_x) = 9554·138/700=1883 Н·м.

Среднее эффективное давление

p_eX = N_eX·30τ / V_лn = 11,058·1883/700 = 29,7 МПа. 

Средняя скорость поршня

 υ_п.срX = Sn_X/3·10⁴ = 0,004·700=2,8 м/с. 
 

Среднее давление механических потерь

p_mX = 0,089 + 0,0118· υ_п.срX = 0,089 + 0,0118·2,8 = 0,122 МПа.

. 

Среднее индикаторное давление

p_iX = p_eX + p_mX = 29,7+0,112 = 29,812 МПа. 

Индикаторный  крутящий момент

M_iX = p_iX· V_л10³ /(π τ) = 864·29,812=25757,6 Н·м. 
 

Удельный  эффективный расход топлива для  дизелей

g_eX = g_eN[1,55 – 1,55· n_X/ n_N + (n_x/n_N)²] = 265[1,55 – 1,55·700/1200 + +(700/1200)² = 262,35 г/(кВт·ч). 

Часовой расход топлива

G_тX = 10^-3g_eXN_eX = 10^-3·262,35·138=36,2 кг/ч. 
 

Коэффициент избытка воздуха.

α_X = 1,23. 

Коэффициент наполнения

η_VX = p_eX·l₀·α_X·g_eX/(3600·1,189) = 0,00338· p_eX·α_X ·g_eX =0,00338·29,7·1,23·262,35=32,4 

3. Мощность в расчетных точках

N_eX = (N_en_x/n_N)[0,87 + 1,13n_x/n_N – (n_x/n_N)²]= (199,1·800/1200)[0,87 + 1,13·800/1200 + (800/1200)²] = 156,586 Квт; 

Эффективный крутящий момент

M_eX = N_eX·3·10⁴/(πn_x) = 9554·156,6/800=1870 Н·м. 

Среднее эффективное давление

p_eX = N_eX·30τ / V_лn = 11,058·1870/800 = 25,8 МПа. 

Средняя скорость поршня

υ_п.срX = Sn_X/3·10⁴ = 0,004·800=3.2 м/с. 

Среднее давление механических потерь

p_mX = 0,089 + 0,0118· υ_п.срX = 0,089 + 0,0118·3,2 = 0,127 МПа. 

Среднее индикаторное давление

p_iX = p_eX + p_mX = 25,8+0,127=25,927 МПа. 

Индикаторный  крутящий момент

M_iX = p_iX· V_л10³ /(π τ) = 864·25,927=22400,9 Н·м. 

Удельный  эффективный расход топлива для  дизелей

g_eX = g_eN[1,55 – 1,55· n_X/ n_N + (n_x/n_N)²] = 265[1,55 – 1,55·800/1200 + +(800/1200)² = 254,4 г/(кВт·ч). 

Часовой расход топлива

G_тX = 10^-3g_eXN_eX = 10^-3·156,6·254,4=39,8 кг/ч. 

Коэффициент избытка воздуха.

α_X = 1,26. 

Коэффициент наполнения

η_VX = p_eX·l₀·α_X·g_eX/(3600·1,189) = 0,00338· p_eX·α_X ·g_eX =0,00338·25,8·1,26·254,4=27,9 

4. Мощность в расчетных точках

N_eX = (N_en_x/n_N)[0,87 + 1,13n_x/n_N – (n_x/n_N)²]= (199,1·900/1200)[0,87 + 1,13·900/1200 + (900/1200)²] = 172,5 Квт; 

Эффективный крутящий момент

M_eX = N_eX·3·10⁴/(πn_x) = 9554·172,5/900=1831 Н·м. 

Среднее эффективное давление

p_eX = N_eX·30τ / V_лn = 11,058·1831/900 = 22,5 МПа. 

Средняя скорость поршня

υ_п.срX = Sn_X/3·10⁴ = 0,004·900=3,6 м/с. 

Среднее давление механических потерь

p_mX = 0,089 + 0,0118· υ_п.срX = 0,089 + 0,0118·3,6 = 0,131 МПа. 

Среднее индикаторное давление

p_iX = p_eX + p_mX = 22,5+0,131=22,631 МПа. 

Индикаторный  крутящий момент

M_iX = p_iX· V_л10³ /(π τ) = 864·22,631=19553,2 Н·м. 

Удельный  эффективный расход топлива для  дизелей

g_eX = g_eN[1,55 – 1,55· n_X/ n_N + (n_x/n_N)²] = 265[1,55 – 1,55·900/1200 + +(900/1200)² = 251,75 г/(кВт·ч). 

Часовой расход топлива

G_тX = 10^-3g_eXN_eX = 10^-3·172,5·251,75=43,4 кг/ч. 

Коэффициент избытка воздуха.

α_X = 1,3. 

Коэффициент наполнения