Тепловой расчет ДВС

    где (β²+ξ_вп)=2,7 и ω_вп=70 м/с приняты в соответствии со скоростным режимом двигателей и с учетом небольших гидравлических сопротивлений во впускной системе дизелей.

     МПа.

    Давление  в конце впуска:

     , МПа;                                                                                                  (19)

     МПа.

    Коэффициент остаточных газов:

     ;                                                                                                 (20)

     .

    Температура в конце впуска:

     , К;                                                                              (21)

      К.

    Коэффициент наполнения:

     ;                                                                   (22)

     . 

    1.6.Процесс  сжатия.

    Средние показатели адиабаты и политропы  сжатия. При работе дизеля на номинальном  режиме можно с достаточной степенью точности принять показатель политропы  сжатия приблизительно равным показателю адиабаты. При ε=17 и Т_а=326 К n₁≈k₁=1,37.

    Давление  и температура в конце сжатия:

     _{, МПа;                                                                                       (23)}

      МПа.

     ,К;                                                                                           (24)

     К.                      

    Средняя мольная теплоемкость в конце  сжатия:

    а) воздуха , кДж/(кмоль град);                    (25)

                      кДж/(кмоль град)

    где ,t°C;                                                                                  (26)

          ° C.

    б) остаточных газов при α=1,4 и t_c=657°С:

           кДж/(кмоль град);

    в) рабочей смеси:

     , кДж/(кмоль град);                  (27)

      кДж/(кмоль град). 

    1.7.Процесс  сгорания.

    Коэффициент молекулярного изменения свежей смеси в дизелях:

     ;                                                                                                (28)

    

    Коэффициент молекулярного изменения рабочей  смеси в дизелях:

                                                                                         (29)

    

    Теплота сгорания рабочей смеси в дизелях:

кДж/кмоль раб.см ;                                            (30)                              кДж/кмоль раб.см.

    Средняя мольная теплоемкость продуктов  сгорания в дизелях:

              (31)

    

                                                                                            (32)

     .                              

    Коэффициент использования теплоты для современных  дизелей с неразделенными камерами сгорания и хорошо организованным струйным смесеобразованием можно принять для двигателей без наддува ξ_z=0,82.

    Степень повышения давления в дизеле в  основном зависит от величины цикловой подачи топлива. С целью снижения газовых нагрузок на детали кривошипно-шатунного механизма целесообразно иметь максимальное давление сгорания не выше 11-12 МПа. В связи с этим целесообразно принять для дизеля без наддува λ=2,0.

    Температура в конце видимого процесса сгорания:

                                (33)

    

    откуда:

    

     .

Максимальное  давление сгорания:                                                                                         МПа;                                                                                                               (34)

     МПа.

    Степень предварительного расширения:

                                                                                                                   (35)

     . 

    1.8.Процесс  расширения.

    Степень последующего расширения:

                                                                                                            (36)

     .                               

    Средние показатели адиабаты и политропы расширения для дизелей выбираются следующим образом. На номинальном режиме можно принять показатель политропы расширения с учетом достаточно больших размеров цилиндра, несколько меньше показателя адиабаты расширения. Для дизелей без наддува при δ=13,28; Т_z=2280 и α=1,4,  k₂=1,2728, а n₂ принимаем равным 1,260.

    Давление  и температура  в конце расширения:

     МПа;                                                                                                      (37)

      МПа;

     K;                                                                                                            (38)

     K.

    Проверка  ранее принятой температуры остаточных газов:

      K;                                                                                      (39)

      K.

     ,что допустимо.  

    1.9.Индикаторные  параметры рабочего цикла.

    Теоретическое среднее индикаторное давление:

     МПа;                     (40)

    

    Среднее индикаторное давление для дизелей:

      МПа,                                                                                           (41)

    где φ_и – коэффициент полноты диаграммы, 0,95;

     МПа.

    Индикаторный  КПД:

                                                                                                        (42)

    

    Индикаторный  удельный расход топлива:

     г/(кВт ч);                                                                         (43)                      

      г/(кВт ч). 

    1.10.Эффективные  показатели двигателя.

    Среднее давление механических потерь:

     МПа;                                                                   (44)

где υ_п.ср. – средняя скорость поршня, предварительно принята равной 11,73 м/с.

     МПа.

    Среднее эффективное давление и механический КПД:

     МПа;                                                                                        (45)

     МПа;

     ;                                                                                                   (46)

     .

    Эффективный КПД и эффективный удельный расход топлива:

     ;                                                                                                    (47)

     ;

     , г/ (кВт^.ч) ;                                                                   (48)

      г/(кВт^.ч) . 

    1.11.Основные параметры двигателя.

    Литраж  двигателя:

     , л;                                                                              (49)

      л.

    Рабочий объем цилиндра:

      л;                                                                                                 (50)

      л.

    Диаметр и ход поршня дизеля, как правило, выполняются с отношением хода поршня к диаметру цилиндра S/D≥1. Однако уменьшение S/D для дизеля, так же и как для карбюраторного двигателя, снижает скорость поршня и повышает η_м. В связи с этим целесообразно принять S/D=1:

     ;                                                                          (51)

     мм.

    Окончательно  принимаем D=87 мм; S=87 мм.

    По  окончательно принятым значениям D и S определяются основные параметры и показатели двигателя:

     , л;                                                                         (52)

      л;

     , см²;                                                                                       (53)

      см².

     , м/с;                                                                               (54)