Исходные данные для расчета рабочего цикла дизеля
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ
ОДЕССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ МОРСКОЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра "Судовые энергетические установки и техническая эксплуатация"
Конструктивный расчёт двигателя Внутреннего сгорания Методические указания к расчетно-графической работе по курсу «Судовые двигатели внутреннего сгорания и их эксплуатация»
Специальность 6.100300 «Эксплуатация судовых энергетических установок»
Одесса – 2006
Методические указания разработаны кандидатом технических наук Черемисиным Владимиром Ильичом – доцентом кафедры „Судовые энергетические установки и техническая эксплуатация” и Олевинским Евгением Борисовичем - старшим преподавателем той же кафедры Одеського национального морского университета в соответствии с рабочей программой дисциплины „Судовые двигатели внутреннего сгорания и их эксплуатация”, утвержденной Советом судомеханического факультета ОНМУ
Методические указания одобрены кафедрой „ Судовые энергетические установки и техническая эксплуатация ” ОНМУ 16 мая 2006 года (протокол № 16)
Рецензент: докт. техн. наук В.Г.Ивановский
ЗАДАНИЕ Расчет рабочего цикла двигателя внутреннего сгорания с построением и обработкой индикаторной диаграммы ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ 1. Марка двигателя (тип двигателя) _____________________________ 2. Выполнить расчет конструктивный, поверочный 3. Эффективная мощность двигателя Ne_______________________, кВт 4. Давление наддувочного воздуха ps__________________________, МПа 5. Отношение хода поршня S к диаметру цилиндра D: 6. Максимальное давление сгорания pz________________________, МПа 7. Частота вращения коленчатого вала n_______________________мин -1 8. Средняя скорость поршня cm_______________ м/с 9. Число цилиндров i_________ 10.Расчет выполнить для стандартных внешних условий: для средних широт, для тропиков (необходимое подчеркнуть)
В домашнем задании необходимо выполнить следующие разделы: 1. Изучить конструктивные особенности заданного дизеля по [1, 2, 3, 6] 2. Другие исходные данные выбрать из рекомендуемой литературы [2, 3, 4] 3. Марку топлива выбрать из [4] и записать основные характеристики топлива из табл. 6.4 [4, С. 266-269, 276-277] 4. Низшую теплоту сгорания топлива QH рассчитать по формуле Менделеева, выбрав элементарный состав топлива и по эмпирической формуле из [4, С. 252] 5. Стандартные внешние условия выбрать из [5, С. 7, 188] 6. Промежуточные результаты расчета рабочего цикла проанализировать, сравнив их со значениями для реального прототипа дизеля [2, 3, 6] 7. Расчет рабочего цикла считается завершенным, если полученный в расчете удельный эффективный расход топлива ge отличается на ±3 % от расхода топлива рассматриваемого типа дизеля [3,6] 8. Рассчитать термический КПД цикла, сравнить его с индикаторным и эффективным КПД двигателя. 9. Рассчитать данные для построения индикаторной диаграммы, построить индикаторную диаграмму на формате А-4, определить по построенной индикаторной диаграмме среднее индикаторное давление pi. 10. Используя исходные данные и результаты расчета построить на формате А-4 в выбранном масштабе схему кривошипно-шатунного механизма (КШМ) заданного дизеля с обязательным изображением на ней: - диафрагмы, разделяющей полость картера от подпоршневых полостей; - длины цилиндровой втулки с расположенными в ее нижней части продувочными окнами (в масштабе). ПЕРЕЧЕНЬ ЛИТЕРАТУРЫ 1. Фомин Ю.Я., Волошин А.А. Конструкция судовых дизелей. Методические указания. Одесса, ОГМУ, 1991. 2. Самсонов В.И., Худов НИ. ДВС морских судов: Учебник для ВУЗов. - М.: Транспорт, 1990. 3. Фомин Ю.Я. и др. Судовые ДВС: Учебник. - Л.: Судостроение, 1989. 4. Эксплуатация судовых дизельных энергетических установок : Учебник / Камкин С.В. и др. - М.: Транспорт, 1996. 5. Камкин С.В. и др. Эксплуатация судовых дизелей: Учебник - М.: Транспорт, 1990. 6. Фомин Ю.Я., Семенов B.C. СДВС: Методические указания. Одесса, КМП ОИИМФ, 1987. 7. Правила технической эксплуатации судовых технических средств. РД 31.21.30-83. – М.: в/о «Мортехинформреклама», 1984.
1. Выбор исходных данных
1.1 Выбор исходных данных, кроме указанных в задании, выполняется по технической документации, или литературным данным. Исходные данные рекомендуется записать в виде таблицы (табл. 1) с численными значениями. Таблица 1. Исходные данные для расчета рабочего цикла дизеля
Продолжение табл. 1
Примечание: · Величину ys необходимо выбирать в пределах от 0,07 до 0,1 для дизелей с прямоточно-клапанной продувкой или определять из чертежа.
2. Расчетные уравнения 2.1. Действительное количество воздуха, участвующее в сгорании 1 кг топлива, кмоль / (кг топлива) , где a – коэффициент избытка воздуха при сгорании; L0 – количество воздуха, теоретически необходимое для сгорания 1 кг топлива, кмоль /кгтоплива ; С,H,Sт и О – доли углерода, водорода, серы и кислорода в 1 кг топлива (принимаются для выбранного сорта топлива). 2.2. Давление начала сжатия, МПа рa=рs×xa , где рs – давление наддувочного воздуха, МПа, xa – коэффициент, учитывающий снижение давления воздушного заряда в цилиндре двигателя в начале сжатия из-за сопротивления во впускных органах (продувочных окнах). 2.3. Температура воздуха в продувочном ресивере, К где ро и То – давление и температура воздуха в МКО, К, (П.1); nк – показатель политропы сжатия воздуха в компрессоре, принимается от 1,45 до 1,6 – для поршневых компрессоров и от 1,7 до 1,8 – для центробежных компрессоров; ΔТохл – снижение температуры наддувочного воздуха в охладителе наддувочного воздуха (ОНВ) после турбокомпрессора, выбирается так, чтобы =( 310 – 315) К и =Тр+(3÷4 К), где Тр - температура точки росы для условий в МКО, К, рассчитывается по формуле, приведенной в ПТЭ судовых дизелей [7], Тр=0,9·tмко+0,3·j+10·рк–22+273 где tмко - температура воздуха в машинном отделении, 0С (П. 1); j - относительная влажность воздуха в машинном отделении, % (П. 1); рк - избыточное давление наддувочного воздуха перед ОНВ, кгс/см2.
2.4. Температура воздушного заряда цилиндра (смеси воздуха с остаточными газами) в момент начала сжатия, К , где ΔT - степень подогрева воздушного заряда от стенок цилиндра, К; γr - коэффициент остаточных газов; Tr - температура остаточных газов, К, принимается от 650 до 700 К; 2.5. Коэффициент наполнения, отнесенный к полезному ходу поршня , где ε - действительная степень сжатия. 2.6. Коэффициент наполнения, отнесенный к полному ходу поршня , где ys - потеря рабочего хода в долях от хода поршня. 2.7. Средний показатель политропы сжатия Уравнение решается методом последовательных приближений. В качестве первого приближения принимаем (n1-1)*= 0,37. Решение найдено, если , где Dn=0,0001 – погрешность вычисления показателя n1. 2.8. Температура воздушного заряда в конце сжатия, К Должно быть Тс ³ ( Тсв + (100¸200 К)) = 700 – 800 К, где Тсв – температура самовоспламенения топлива, указывается в сертификате на топливо, К. 2.9. Давление воздушного заряда в конце сжатия, МПа 2.10. Теплоемкость чистого воздуха в конце сжатия, кДж/(кмоль·К) =19,26+0,0025·Тс 2.11. Теоретический коэффициент молекулярного изменения 2.12. Доля топлива сгоревшего в точке z цикла где - коэффициент использования тепла в точке z; - коэффициент использования тепла в точке b цикла (в конце расширения газов). 2.13. Действительный коэффициент молекулярного изменения в точке z 2.14. Действительный коэффициент молекулярного изменения в конце сгорания 2.15. Коэффициенты уравнений теплоемкости в конце видимого сгорания ; в конце расширения
2.16. Степень повышения давления при сгорании где pz - максимальное давление при сгорании, МПа. 2.17. Уравнение сгорания где где Qн - низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг; необходимо рассчитать Qн по формуле после обоснования выбора сорта (марки) топлива (прил. 2). Уравнение решается методом последовательных приближений, причем в качестве первого приближения принимаем =2000 К. Решение найдено, если , где - погрешность вычисления температуры. 2.18. Степень предварительного расширения 2.19. Степень последующего расширения 2.20. Уравнения процесса догорания и расширения (1.1) , (1.2) где n2 - показатель политропы расширения; Tb - температура газов в конце расширения, К; aνz=apz - 8,314 Систему уравнений (1.1) и (1.2) решаем методом последовательных приближений. В качестве первого приближения принимаем =1000 К, которое подставляется в правую часть уравнения (1.1). В результате, получаем (n2 - 1), которое подставляем в уравнение (1.2). Система уравнений решена, если 2.21. Давление в конце расширения, МПа . 2.22. Среднее индикаторное давление расчётного цикла, отнесенное к полезному ходу поршня, МПа . 2.23. Среднее индикаторное давление, отнесенное к полному ходу поршня, МПа где φскр - коэффициент скругления индикаторной диаграммы. 2.24. Среднее эффективное давление, МПа ре=рi∙·ηм , где ηм - механический КПД двигателя. 2.25. Удельный индикаторный расход топлива, кг/(кВт·ч) 2.26. Удельный эффективный расход топлива, кг/(кВт·ч) gе=gi /ηм 2.27. Индикаторный КПД 2.28 Эффективный КПД
2.29. Размеры цилиндра Диаметр цилиндра, м , где Ne - эффективная мощность двигателя, кВт; C1 = 13,1 - для 2-х тактных и C1 = 6,55 - для 4-х тактных двигателей; S - ход поршня, м; n - частота вращения коленчатого вала, мин-1; i - число цилиндров. Так как средняя скорость поршня , то . Ход поршня, м S = d·D. После определения D и S их необходимо округлить до значений в миллиметрах, оканчивающихся на цифры «0» или «5». 2.30. Частота вращения коленчатого вала, мин-1 2.31. Уточненное значение эффективной мощности двигателя, кВт
Если расчетные параметры рабочего процесса двигателя по сравнению с данными прототипа признаны не удовлетворительными, то необходимо откорректировать ИД и повторить расчет.
3. Расчет и построение индикаторной диаграммы. Расчет рабочего цикла завершается построением диаграммы расчётного цикла. Однако диаграмма строится только для базового варианта расчёта, при котором решено, что полученные параметры двигателя удовлетворительно согласуются с данными прототипа. Полагаем, что объём Vs, описанный ходом поршня S, в некотором масштабе изображается отрезком А* = 250 мм. Тогда ,мм; , мм; , мм; , мм. Давление газов в период политропного сжатия, МПа , в период политропного расширения, МПа , где - текущеезначение степени сжатия в рабочем цилиндре (табл. 2). Таблица 2
Популярное: Почему человек чувствует себя несчастным?: Для начала определим, что такое несчастье. Несчастьем мы будем считать психологическое состояние... Как вы ведете себя при стрессе?: Вы можете самостоятельно управлять стрессом! Каждый из нас имеет право и возможность уменьшить его воздействие на нас... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (663)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |