Материал: 1524
|
|
|
|
|
|
Таблица 7 |
|
|
|
|
|
|
|
||
Теплоемкость воздуха, КДж/кмоль град |
|
|
|
|
|||
ta1 0 С |
(mcv)a1=20,759 |
(mcv)a = 20,759 + 0,0008ta |
|||||
ta2= 100 С |
(mcv)a2 = 20,839 |
||||||
tc1= 400 С |
(mcv)c1= 21,475 |
(mcv)c = 21,475 + 0,00306(tc 400) |
|||||
tc2= 500 С |
(mcv)c2= 21,781 |
|
|
|
|
||
Теплоемкость продуктов сгорания, КДж/кмоль град |
|
|
|||||
ta1 0 С |
|
= MCO (20,808+0,00055ta) MCO |
|
(27,545+0,02552ta)+ |
|||
|
(mcv)a |
|
|||||
ta2= 100 С |
|
|
|
|
2 |
||
MH |
(20,302+0,00318ta) MH O (25,184+0,00242ta) MN |
||||||
|
|||||||
|
2 |
|
2 |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
(20,704+0,00029ta)]/ M2 |
|
|
|
|||
tc1= 400 С |
(mcv)c |
= [MCO (0,234 0,0031tc) MCO2 |
(29,643 0,01323tc) |
||||
tc2= 500 С |
+MH |
(20,619 0,00063tc) MH O (24,945 0,00549tc) |
|||||
|
2 |
|
2 |
|
|
|
|
|
+MN |
(20,922 0,00209tc)]/ M2 |
|
|
|
||
tr1= 700 С |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
=[MCO (20,211 0,00318tr ) MCO |
(31,848 0,0095tr) |
|||||
|
(mcv)r |
||||||
tr2= 800 С |
|
|
|
2 |
|
|
|
+MH |
(20,33 0,00109tr) MH O (24,253 0,00603tr ) |
||||||
|
|||||||
|
2 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
+MN |
(19,976 0,00293tr)]/ M2 |
|
|
|
||
|
2 |
|
|
|
|
|
|
tb1= 1400 С |
(mcv)b |
= [MCO (21,468 0,00205tb) MCO2 |
(36,683 0,0049tb) |
||||
tb2 = 1500 С +MH2 (19,632 0,0018tb MH2O (24,975 0,000549tb)
+MN2 (20,922 0,00209tb)]/ M2
tz1= 2400 С |
(mcv)z=[MCO |
(23,196 0,0113tz MCO (41,652 0,00226tz) |
|||
tz2 = 2600 С |
|
|
2 |
|
|
+MH |
(19,995 0,000162tz) MH O (28,402 0,00372tz) |
||||
|
|
2 |
2 |
|
|
|
+MN2 (22,735 0,00113tz)]/ M2 |
|
|||
|
Внутренняя энергия воздуха,МДж/кмоль |
|
|||
tc1= 400 С |
Uс1=8,591 |
|
Uc= 8,591+0,02299 (to |
tc1) |
|
tc1= 500 С |
Uс2 = 10,890 |
|
|
|
|
Внутренняя энергия продуктов сгорания, МДж/кмоль
tc1=400 С U c=[MCO(0,02199tc-0,205)+MCO2(0,0415tc-2,641)+MH2(0,02119tc-1,28)+ tc2 =500 С +MH2O(0,0294tc –1,078)+MN 2(0,02252tc - 0,534)]/M2
A=(0,02889MCO+0,05275MCO2+0,02805MH2+0,046480 MH2O +02805MN2)/M2
B=(7,162 MCO+13,598 MCO2+9,061 MH2+21,955 MH2O+6,232 MN2)/ M2
Пояснение к таблице 7. Внутренняя энергия продуктов сгорания в интервале температур tz1 tz может быть определена по уравнению
U z1=U z1+ Uz(tz tz1) .
Минимальную температуру рабочего тела в конце сгорания для двигателя, работающего на сжиженном газе принимаем равной tz1=2300 С.
Uz изменение внутренней энергии продуктов сгорания за 1 С в заданном интервале температур, которое имеет практически прямолинейный характер. Uz1 значение внутренней энергии продуктов сгорания при температуре tz1= 2300 С.
После некоторых преобразований расчетная температура рабочего тела в конце сгорания может быть определена по уравнению
tz Uz ( Uz tz1 Uz1 .Uz
Изменение внутренней энергии на один градус каждого компонента продуктов сгорания в заданном интервале температура определяется по формуле
Uz (Uz2 Uz1)/(tz2 tz1).
Изменение внутренней энергии для продуктов сгорания после подста-новки численных значений, может быть определено по уравнению
Uz A (0,02889MСО 0,05275MСО2 0,02805MH2
0,04648MH2O 0,02805MN2 )/M2 .
После подстановки численных значений для каждого компонента получим значение коэффициента B для продуктов сгорания
B ( Uztz Uz1) Mi (7,162MСО 13,548MСО2
9,961MH2 21,955MH2O 6,232MN2 )/M2 .
Расчетная температура рабочего тела в конце сгорания может быть определена по уравнению
tz (Uz B)/ A.
4.4. Процесс сгорания
Температура рабочего тела в конце сгорания определяется на основании значений внутренних энергий в точках Cи Z (см. рис.1), с учетом количества теплоты, подведенной к рабочему телу на этом участке.
Общее уравнение сгорания имеет вид
(Ни Hи) |
Uc |
r Uc |
|
|
1 |
Uz ; |
||
|
|
|
|
|||||
L |
(1 r ) |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|||
= (N/N1)0,4 0,49(N/N1) + ( 1 0,51).
Коэффициент использования теплоты принимаем равным 1=0,9. Теплотворная способность топлива Hu = 45,41 МДж/кг.
Потери теплоты за счет недогорания топлива при 1
Hu 114(1 )Lo 114(1 0,95) 0,5373 3,0626 МДж.
Внутренняя энергия свежего заряда в точке С:
Uc 8,591 0,02299(tc 400); tc Tc 273 760 273 487 С; Uc 8,591 0,02299(487 400) 10,591 МДж/кмоль.
Внутренняя энергия продуктов сгорания в точке С:
Uc [MСО (0,02199tc 0,205) MСО2 (0,04154tc 2,641) MH2 (0,02119tc
1,28)+MH2O(0,0294tc 1,078) MN2 (0,02252tc 0,534)]/M2=
=0,00742(0,02199 487 0,205)+0,0616(0,0415 487 2,641)+
+0,00386(0,02119 487 1,28)+0,0847(0,02947 487 1,078)+
+0,4032(0,02252 487 0,534) /0,5608= 11,6394 МДж/кмоль.
Действительный коэффициент молекулярного изменения
( r)/(1 r) = (1,058+0,05)/(1+0,05) = 1,0553.
Для различных скоростных режимов коэффициент использования теп-лоты можно определять по уравнению
|
|
|
( |
n |
)0,4 0,49( |
n |
) ( |
0,51). |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
nN |
1 |
|
|
|||
|
|
|
|
nN |
|
|
||||
Внутренняя энергия рабочего тела в точке Z |
|
|||||||||
|
|
0,9(45,41 3,0626) |
|
|
|
|
||||
Uz |
|
|
|
|
|
|
10,591 0,05 11,6394 |
|
||
|
0,5104 |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
1/1,0553(1 0,05)=74,45 МДж/кмоль.
Коэффициент A
A(0,02889MСО 0,05273MСО2 0,02805MH2 0,04648MH2O
0,02805MN2 )/M2 (0,02889 0,00742 0,05275 0,0616
+0,02805 0,00386+0,04648 0,0847+0,02805 0,4032)/0,5608 = 0,033557.
Коэффициент B
B (7,162MСО 13,598MСО2 9,961MH2 21,955MH2O 6,232MN2 )/M2
=(7,162 0,00742+13,598 0,0616+9,961 0,00386+21,955 0,0847+
+6,232 0,4032) / 0,5608 =
9,45356.
Температура рабочего тела в конце сгорания
|
|
B |
74,45 9,45356 |
|
|
Uz |
|
||||
tz |
|
|
= |
|
= 2500 С, |
|
|
0,033557 |
|||
|
|
A |
|
||
Tz tz +273 = 2500+273= 2773 К.
Давление рабочего тела в конце сгорания
Рz Рc T z = 1,0553 1,599 2773= 6,157.
Tc 760
Степень повышения давления
Рz /Рc=6,157/1,599 = 3,85.
4.5.Процесс расширения и выпуска
Показатель адиабаты расширения определяем на основании теплоемкостей рабочего тела в начале и в конце расширения по уравнению
K2 1 8,315 |
tz tb |
. |
|
(mcv)ztz (mcv)btb |
|||
|
|
Теплоемкость рабочего тела в точке Z
(mcv)z [MCO (23,196 0,00113tz) MCO2 (41,652 0,00226tz)
+MH2 (19,995 0,00163tz) MH2O (28,402 0,,00372tz) MN2 (22,735
+0,00113tz)]/M2 = 0,00742(23,196+0,00113 2500)+0,0616(41,652+
+0,00226 2500)+0,00386(19,995+0,00163 2500)+0,0847 (28,402+ +0,00372 2500)+0,4032(22,735+0,00113 2500)/0,5608 = 29,800 КДж/кмоль.
Теплоемкость рабочего тела в точкеВ
(mcv)b [MCO (21,468 0,0205tb) MCO2 (36,682 0,0049tb) MH2 (19,632
+0,0018tb) MH2O (24,975+0,00549tb) MN2 (20,922 0,00209tb)]/M2=
= 0,00742 (21,468+0,00205 1390)+0,0616 (36,683+0,0049 1390)+0,00386 (19,632+0,00018 1390)+0,0847 (24,975+0,00549 1390)+0,4032 (20,922+
+0,00209 1390) / 0,5608 = 27,3073 КДж/кмоль.
Показатель адиабаты сжатия
K2 1 8,315 |
2500 1390 |
1,2526. |
|
29,800 2500 27,3073 1390 |
|||
|
|
Показатель политропы расширения принимаем равным показателю адиабаты, т.е.n2 К2 .
Расчетная температура рабочего тела в конце расширения
T |
T |
z |
/ n2 1 |
2773 |
1 |
1615 К. |
|
||||||
b |
|
|
|
8,51,2526 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ошибка в выборе температуры составит: |
|
|||||
tb (Tb 273) tb 100 (1615 273) 1390 100 3,57%; |
|
Tb 273 |
1615 273 |
расчетную принимаем tb Tb 273= 1615 273= 1342 С. Давление рабочего тела в конце расширения:
P P |
|
1 |
= 6,157 |
1 |
0,4219МПа. |
|
n |
1,2526 |
|||
b z |
|
|
|||
|
|
2 |
|
8,5 |
|
Проверка правильности выбора температуры остаточных газов
T r = |
|
Tb |
|
|
|
|
1615 |
|
|
1048K. |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
3 P / P |
|
0,4219/0,1152 |
|
||||||||||
|
|
|
3 |
|
|
||||||||
|
|
|
|
b |
r |
|
|
|
|
|
|||
|
|
Tr Tr |
|
|
Ошибка составит |
|
|||||||
T |
|
100= |
|
1070 1048 |
100= 2,05 %. |
||||||||
|
|||||||||||||
r |
|
|
Tr |
|
|
|
|
1070 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
4.6. Показатели работы цикла
Среднее теоретическое индикаторное давление
|
|
|
|
|
|
P |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
||||||
|
|
P |
c |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
n 1 |
|
|
n 1 |
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
i |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
n1 1 |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
n2 1 |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|||||||||||
|
1,599 |
|
|
3,85 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|||||
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
= |
|||
8,5 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,3572 1 |
|
|
1,3572 1 |
||||||||||||||||
|
1,2526 1 |
|
|
|
1,2526 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8,5 |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
= 1,038 МПа.
Принимаем коэффициент округления индикаторной диаграммы =0,93, коэффициент полноты насосных потерь =0,75.
Действительное среднее индикаторное давление
Pi Pi (Pr Pa)=0,93 1,038 0,75(0,1152 0,0876)=0,9446 МПа.