М1 = α*L0 = 1,3 * 0,50655= 0,643
2.1.2 Кількість окремих компонентів продуктів сгорання при обраному α
МСО2 = gc/12 = 0,87/12 = 0,072 кмоль/кг пал;
МН2О = gн/2 = 0,126/2 = 0,063 кмоль/кг пал;
МО2 = 0,21 * (α – 1) * L0 = 0,21 * (1,3 – 1) * 0,495 = 0,031 кмоль/кг пал;
МN2 = 0,79 * α * L0 = 0,79 * 1,3 * 0,495 = 0,508 кмоль/кг пал.
Загальна кількість продуктів згоряння, кмоль пр. зг. /кг палива
М2 = МСО2 + МН2О + МО2 + МN2 = 0,072 + 0,063 + 0,031 + 0,508 = 0,675
Параметри навколишнього середовища і залишкові гази
Атмосферні умови Р0 = 0,1 МПа; Т0 = 288º К;
Величина підігріву свіжого повітря ΔТа = 20 К;
Температура залишкових газів Тr = 800 К;
Тиск залишкових газів Р r = (1,05...1,25) * Р0 = 1,15 * 0,1 = 0,115 МПа
Процес наповнення (впуску)
Щільність заряду на впуску, кг/м3
ρ0=р0*106/(В*Т0),де
В=287 Дж/(кг*К)- питома газова постійна повітря.
ρ0=0,1*106/(287*288)=1,21 кг/м3
Витрати тиску на впуску: ΔРа = (0,03....0,18) Р0 = 0,08 * 0,1 = 0,008 МПа
Тиск в кінці пуска у точці “а”: Ра = Р0 – ΔРа = 0,1 – 0,008 = 0,092 МПа
Коефіцієнт залишкових газів в кінці впуску в точці “r”:
γr = [(Т0 + ΔТа)/Тr] * [Рr/((ε * Ра) – Р r)] = [(288 + 20)/800] * [0,115/((23 * 0,092) – 0,115)] = 0,022
Температура у кінці процесу пуска в точці “а”
Та = (Т0 + ΔТа + γr * Тr)/(1 + γr)=(288 + 20 + 0,022 * 800)/(1 + 0,022) =318,63 К
Коєфіцієнт наповнення
ηv = [Т0 * (φдоз * ε * Ра]/[(Т0 + ΔТа) * (ε – 1) * Р0] = 288 * [ (1,05 * 23 * 0,092 – 0,115)]/[(288 + 20) * (23 – 1) * 0,1] = 0,852
К1 = 1,375 – приймаємо по номограмі
n 1 = К1 – 0,022 = 1,372 – 0,022 = 1,35
Процес стиску
Тиск наприкінці стискання у точці “с”
Рс = Ра * εn1 = 0,092 * 231,35 = 0,092 * 68,918 = 6,352 МПа
Тс = Та * εn1-1 = 318,63 * 231,35-1 = 954,76 К
Середня мольна теплоємкість горючої суміші наприкінці процеса стискання точці “с”
μС ́vm = μСvm = 20,6 + 0,002638 * t˚с = 20,6 * 0,00263 * 681,76 = 36,937 кДж/(кмоль*град).
Тс = tc + 273 → tc = Тс – 273 = 954,76 – 273 = 681,76 К
Коефіцієнт використання теплоти ξz на ділянці сгорання с – z: ξz = 0,85
Процес згоряння
Коефіцієнт молекулярної зміни горючої суміші:
µ0 = М2/М1 = 0,675/0,643 = 1,05
Коефіцієнт молекулярної зміни робочої суміші:
µ = (µ0 + γr)/(1 + γr) = (1,05 + 0,022)/(1 + 0,022) = 1,072/1,022 =1,048
Кількість теплоти, втраченої внаслідок неповного згоряння палива,кДж/кг:
;
Середня молна телоємкість продуктів сгоряння,(кДж/моль·град):
Коефіціент використання теплоти 
;
Ступінь підвищення тиску 
;
Температура наприкинці видимого процесу згоряння визначаємо:
Tz=2086,741,К
Максимальний тиск газів у циліндрі наприкінці згоряння, Мпа
Рz = λ * Рс = 1,5 * 6,35 = 9,527 Мпа
Процес розширення і випуску
Вибираємо показник політропи розширення n 2 по номограмі
Ступінь попереднього розширення на ділянці z-c:
ρzc =(μ * Тz)/ (λ * Тс) = (1,048 * 2086,741)/(1,5 * 954,76) = 1,527
Ступінь послідовного розширення
δ = ε/ ρzc = 23/1,527 = 15,06
Температура у точці “в”
Тв = Тz * [1/ δ(n2-1)] = 2086,741 * [1/15,06(1,18-1)] = 1280,733 К
Тиск у точці “в”
Рв = Рz * (1/ δn2) = 9,527 * (1/15,061,18) = 0,388 МПа
Процес випуска відпрацювавших газів
Перевірим коректність вибору Тr при розрахунку процеса впуску
Тr = Тв/ ( Рв/Р r) = 1280,733/(0,388/0,115) = 376 К
Індикаторні параметри робочого циклу
Середній теоретичний (розрахунковий) індикаторний тиск, МПа.
Р́і = [Рс/(ε – 1)] * [λ * (ρzc – 1) + {(λ * ρzc)/(n 2 – 1)} * ((1 – 1/δ(n2-1)) – (1/(n 1 – 1)) * (1 – 1/ε(n1-1) = [6,352/(23 – 1)] * [1,5 * (1,527 – 1) + {(1,5 * 1,527)/(1,18 – 1)} * ((1 – 1/15,06(1,18-1)) – (1/(1,35 – 1)) * ((1 – 1/23^( 1,35 – 1)) = 1,098 МПа
Середній індикаторний тиск дійсного циклу, МПа
Рі = Р́і * φ. Приймаємо φ = 1,105 → Рі = 1,098 * 0,92 = 1,01 Мпа.
Індикаторний ККД
ηі = (Рі * l0 * α)/ (Ни * ρ0 * ηv) = (1,01 * 14,452 * 1,3)/(42,5 * 1,21 * 0,852) = 0,433
Індикаторна дійсна витрата палива, г/(кВт * ч)
gі = 3600/(Ни * ηі) = 3600/(42,5 * 0,433) = 195,554 г/(кВт * ч)
Ефективні показники двигуна
Середній тиск механічних втрат, МПа
Рм = 0,089 * 0,0135 * Vп.ср. = 0,089 + 0,0135 * 13,057 = 0,224 МПа
Середня швидкість поршня
Vп.ср. = (S * n)/30 = (0,0784 * 5000)/30 = 13,057 м/с
Середній ефективний тиск, МПа
Ре = Рі – Рм = 1,01 – 0,224 = 0,786 МПа
Механічний ККД
ηм = Ре/ Рі = 0,786/1,01 = 0,778
Ефективний ККД
ηе = ηм * ηі = 0,778 * 0,433 = 0,337
Ефективна витрата палива, г/(кВт * ч)
gе = 3600/(Ни * ηе) = 3600/(42,5 * 0,337) = 251,28
Годинна витрата палива, кг/год
Gп = gе *Nе = 251,28 * 40,5/1000 = 10,177 кг/год
Визначення основних розмірів двигуна
Літраж двигуна, л
Vл = ΣVh = (30*τ*Nе)/(Ре*n) = (30 * 4 * 40,5)/(0,77 * 5000) = 1,237 л.
Дата: 2019-07-24, просмотров: 258.
