Определение индикаторных и эффективных показателей.

Государственная морская академия имени

Адмирала С.О. Макарова

КАФЕДРА ДВС и АСЭУ

РАСЧЁТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА №1

на тему: ”Расчёт рабочего цикла судового двухтактного дизеля”

по дисциплине: “СУДОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ ”

Выполнил:

Курсант гр.451

Васильков А.И.
Проверил:

Преподаватель

Пилецкий А.Е.

РАСЧЕТ РАБОЧЕГО ЦИКЛА

Исходные данные:

Тип двигателя прототип 7ДКРН 35/140

Эффективная номинальная мощность N_e=4888кВт

Номинальная частота вращения n = 170 об/мин

Удельный эффективный расход топлива g_e^зад = 0,175 кг/кВт·ч

Среднее эффективное давление P_e^зад = 18,3 бар

Число цилиндров i = 7

Угол закрытия выпускного клапана j_а = 78°ПКВ после НМТ

Угол открытия выпускного клапана j_b = 66°ПКВ до НМТ

Угол открытия продувочных окон j_d = 41°ПКВ до НМТ

Постоянная КШМ l_ш = 0,43

Механический КПД h_м = 0,96

Коэффициент тактности (2^х-тактного) двигателя m = 1

Диапазон значений средней скорости поршня С_m=7,93м/с

Отношение хода поршня к диаметру цилиндра S/D=4

Топливо (Мазут M-40)

Массовое содержание углерода С = 0,87

Массовое содержание водорода Н = 0,126

Массовое содержание кислорода O = 0,004

Массовое содержание воды W = 0

Низшая теплота сгорания топлива Q_н=42700кДж/кг

Давление окружающей среды p_o=1.0 бар

Температура окружающей среды T_o=300К

Минимальный температурный напор в вохдухоохладителе t_во=10⁰C

Определение размеров цилиндров дизеля.

Находим диаметр цилиндра, приняв p_e=18,3 бар:

Ход поршня:

Уточненное значение хода поршня:

S=D(S/D)=0,35*5

1 - (180-j_а) l_ш sin²(180-j_а)=

=1-

1 - (180-j_b) l_ш sin²(180-j_b)=

=1-

1 - (180-j_d) l_ш sin²(180-j_d)=

=1-

Процесс наполнения цилиндра.

Температура воздуха, поступающего в цилиндр из ресивера T_s (K): T_s=t_w+273+ t_во=20+273+10=303K

Dt_во = 8¸15°C – минимальный температурный напор в воздухоохладителе. (принимаем Dt_во = 10°C).

t_w=(t_w₁+t_w₂)/2=20⁰C

Данных по степени сжатия двигателя-прототипа нет, поэтому оценим ее по значениям P_c=127 бар; P_s=3,3

_д=exp[ln(P_c/P_s)/1,36]= exp[ln(127/3,3)/1,36]=14,64

Берем 12,5 для расчета

Геометрическая степень сжатия:

_o =

g_r – коэффициент остаточных газов. (принимаем g_r = 0,03)

Исходные данные к расчету процесса сжатия

Показатель политропы сжатия n₁=1,34

Исходные данные к расчету процесса сгорания

x_z=0,88- коэффициент использования теплоты в точке z;

Максимальное давление сгорания p_z=146 бар принимаем по данным двигателя-прототипа.

Исходные данные к расчету процесса расширения

n₂= 1,2 - показатель политропы расширения газов в цилиндре.

Механический КПД

ῃ _m=0,95 – механический КПД

Процесс наполнения.

Давление в цилиндре в начале сжатия выбираем из диапазона для двухтактных с изобарным наддувом: p_a=1,0 p_s=1,0 3,3=3,3 бар

Температура смеси в начале сжатия:

T_a = = = 321,46 К

Коэффициент наполнения:

ῃ_н=

Для определения массы свежего заряда воздуха рассчитываем:

- рабочий объем цилиндра

V_h=ПD²(S/4)=3,1416 0,35^2 (1,4/4)=0,1347м³;

- плотность воздуха при параметрах p_s и T_s

_s= кг/м³;

Свежий заряд воздуха:

G_в = V_h·r_s·h_н = 0,1347·3,79·0,6942= 0,355кг

Цикловая подача топлива:

g_ц = = = 0,01198кг/цикл

Коэффициент избытка воздуха при сгорании:

a = = = 2,067

G_o=14.33кг- масса воздуха теоретически необходимая для сгорания 1 кг топлива.

Процесс сжатия.

Определим температуру и давление в конце сжатия:

Т_с = Т_а · e_дⁿ1^-1 = 321,46· 14,64^1,34–1 = 800,6 К

P_c = P_a · e_дⁿ¹ = 3,3 · 14,64^1,34 = 120,4 бар

Степень повышения давления при сгорании топлива:

l=P_z/P_c=146/120,4=1,21

Процесс сгорания.

Определим химический и действительный коэффициенты:

b_o = 1 + = 1 + = 1,0309

b = = = 1,03

L_о = = = 0,495кмоль

L_о – теоретически необходимая масса воздуха для сжатия 1 кг топлива.

Определим среднюю мольную изохорную теплоемкость в точке с:

С_vc=20+0.0024 Tc=20+0.0024 800,65=21,92 кДж/(кмоль К)

C_vz= )

= )

C_vz+8,314) T_z=1,03(20,7257+0,00292*T_z+8,314)T_z=(29,9112+0,003T_z)*T_z

(29,9112+0,003*T_z)*T_z=60860,4

T_z=

При T_z=1732, T_z=1732К

Объем в точке z определяем из уравнение состояния рабочего для начальной и конечной точек процесса сгорания:

r = = = 1,9382.

Объем рабочего тела в точке с:

V_c = = = 0,007м³

Объем рабочего тела в точке z:

V_z=r V_c=1,9382 0,007=0,0135 м³

Процесс расширения.

V_b^расч=V_a= _д V_c=14,64 0,007=0,1022 м³