Рабочий объем цилиндра 
в дм³ определяется по формуле:
дм³.
где 
- коэффициент тактности рабочего процесса двигателя.
Отношение хода поршня S к диаметру цилиндра D примем равным 
=1,11.
Диаметр цилиндра D в мм определяется по формуле:
, 
мм.
Ход поршня двигателя S в мм определяется по формуле:
, 
мм.
Полученные значения S и D округляем в большую сторону до целых четных чисел.
В результате получаем следующие значения: 
.
Расчетная средняя скорость поршня 
в м/с определяется по формуле:
, 
м/с.
Ошибка между принятой величиной 
и рассчитанной , в процентах определяется по формуле:
, 
.
Так как 
5%, то принимаем в расчетах 
.
По принятым значениям D и S определяем окончательные основные параметры и показатели двигателя.
Рабочий объем одного цилиндра 
в дм³ определяем по формуле:
, 
дм³.
Литраж двигателя 
в дм³ определяется по формуле:
, 
дм³.
Объем камеры сгорания 
в дм 
определяется по формуле:
, 
дм .
Полный объем цилиндра 
в дм определяется по формуле:
, 
дм .
Мощность двигателя 
в кВт определяется по формуле:
, 
кВт.
Поршневая мощность двигателя 
в кВт/дм 
определяется по формуле:
, 
кВт/дм .
Эффективный крутящий момент 
в Н·м определяется по формуле:
, 
Н·м.
Часовой расход топлива 
в кг/ч 
определяется по формуле:
, 
.
Масса двигателя 
в кг определяется по формуле:
, 
где 
=4 - удельная масса двигателя, кг/кВт, для газового двигателя с V-образным расположением цилиндров.
кг/кВт.
Тепловой баланс
Для анализа характера теплоиспользования и путей его улучшения при расчете двигателя определяются составляющие теплового баланса.
Уравнение теплового баланса
Уравнение теплового баланса имеет вид:
, 
где 
- общее количество теплоты, введенное в цилиндр, Дж/с;
- теплота, эквивалентная эффективной работе двигателя, Дж/с;
- теплота, отданная охлаждающей среде, Дж/с;
- теплота, уносимая из двигателя с отработавшими газами, Дж/с;
- теплота, потерянная при неполном сгорании топлива, Дж/с;
- неучтенные потери теплоты, Дж/с.
Общее количество теплоты
Общее количество теплоты в Дж/с определяется по формуле:
, 
Дж/с.
Теплота, эквивалентная эффективной работе
Теплота , эквивалентная эффективной работе, в Дж/с определяется по формуле:
, 
Дж/с.
Теплота, отданная охлаждающей среде
Теплота , отданная охлаждающей среде, для газовых двигателей с воздушным охлаждением, в Дж/с определяется по формуле:
, 
Дж/с
Теплота, унесенная из двигателя с отработавшими газами
Теплота , унесенная из двигателя с отработавшими газами, в Дж/с определяется по формуле:
, 
где 
- температура остаточных газов, °С
°С.
- теплоемкость остаточных газов в кДж/(кмоль·град)
, 
кДж/(кмоль·град).
- теплоемкость свежего заряда в кДж/(кмоль·град)
, 
кДж/(кмоль·град).
здесь 
=20°C.
Теплота, потерянная при неполном сгорании топлива
Теплота , потерянная при неполном сгорании топлива, в Дж/с определяется по формуле:
, 
Дж/с.
Относительные значения составляющих теплового баланса
Тепловой баланс определяется также в процентах от всего количества введенной теплоты по следующим формулам:
, 
;
;
;
;
Очевидно, что должно выполняться условие
.
Рассчитанные параметры заносим в таблицу 11.
Таблица 11. - Значения составляющих теплового баланса в процентах
| Тип двигателя | Составляющие теплового баланса в процентах | |||
| 
| 
| 
| |
| газовый | 35.9 | 27,99 | 35.9 | 7,9 |
| ориентировочные значения | 23…38 | 24…32 | 30…55 | 0…21 |
10 ГРАФИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.
10.1 Схема когенерационных установок.
Когенерационные установки - это оборудование, позволяющее вырабатывать электроэнергию и тепло одновременно.
Составные части когенерационных установок
Когенерационная установка состоит из четырех основных частей:
—Первичный двигатель (поршневой двигатель, паровая или газовая турбина);
—Электрогенератор (предназначены для преобразования механической энергии вращающегося вала двигателя в электроэнергию.Генераторы могут быть синхронными или асинхронными);
—Система утилизации тепла (использовании энергии отходящих горячих газов двигателя электрогенератора (турбины или поршневого двигателя);
— Система контроля и управления;
Когенерационная установка на основе поршневого двигателя
Наиболее часто встречающиеся установки использующие тепловую энергию отходящих газов поршневых двигателей включают производство пара с давлением до 15 кг/см2 или горячей воды с температурой до 100°С или прямое использование тепла отходящих газов в процессах сушки. Помимо отходящих газов можно использовать воду из системы охлаждения двигателя, но она обладает низкой энергетической способностью (температура 80°С — 90°С).
На рис. 2 приведена одна из возможных схем когенерационной установки на базе поршневых двигателей внутреннего сгорания.
Рис3. Принципиальная схема когенерационной установки
11. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Шевченко, П.Л. Тепловые расчеты автомобильных двигателей / П.Л. Шевченко. – Омск: Изд-во СибАДИ, 2007. – 187 с.
2. Автомобильные двигатели. Под ред. М.С. Ховаха. – М.: Машиностроение, 1977. – 591 с.
3.Барков В.М. Когенераторные технологии: возможности и перспективы.// «ЭСКО» электронный журнал энергосервисной компании «Экологические системы».- №7.-2004
4.Замоторин Р. В. Малые теплоэлектроцентрали — поршневые или турбинные // Энергосбережение в Саратовской области. 2001. № 2
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В работе была рассмотрена методика теплового расчета двигателя когенерационной установки, работающей на природном газе.
Были описаны основные понятия, принцип работы и преимущества когенерационной установки.
В графической части была представлена принципиальная схема когенерационной установки.