Материал: 1524
Для различных скоростных режимов давления и температуру остаточных газов можно определить по формулам:
Pr 1,035 Pо (PrN 1,035 Pо) ( n )2; nN
T |
T |
0,77 ( |
n |
0,3)0,29 0,955( |
n |
0,3) . |
|
|
|||||
r |
rN |
nN |
|
nN |
|
|
|
|
|
|
|
||
Принимаем температуру остаточных газов на номинальном режиме
работы двигателя ТrN = 820 К.
Изменение степени подогрева свежего заряда в зависимости от скоростного режима двигателя можно определить по формуле
110 0,0125n
T TN 110 0,0125nN .
Степень подогрева свежего заряда на номинальном режиме принимаем равным ТN =15 С.
Коэффициент остаточных газов
r |
To T |
|
Pr |
|
293 15 |
|
0.1123 |
|
0,0318. |
||||
|
|
Pa Pr |
|
|
|
0,0845 17 0,1123 |
|||||||
|
TrN |
820 |
|
|
|
||||||||
|
|
Температура рабочего тела в конце наполнения |
|||||||||||
T |
To T rνTrN |
|
293 15 0,0318 1,14 820 |
327К. |
|||||||||
|
|
||||||||||||
|
a |
1 r |
|
|
|
|
|
1 0,0318 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Коэффициент = Сpr /Cpo=1,14, где Сpr теплоемкость продуктов
сгорания при постоянном давлении для отработавших газов, Cpo – изобарная теплоемкость воздуха, поступающего в цилиндр двигателя.
Коэффициент наполнения
|
|
To |
|
Pa Pr |
|
293 |
|
|
0,0845 17 0,1125 |
0,777. |
T T |
P ( 1) |
293 15 |
|
|||||||
V |
|
|
|
|
0,1013(17 1) |
|||||
|
|
o |
|
o |
|
|
|
|
|
|
6.3. Процесс сжатия
Показатель адиабаты сжатия определяем на основании значений теплоемкостей рабочего тела в начале сжатия (точка А) и в конце сжатия (точка С). Температуру рабочего тела в конце сжатия принимаем равной t = 660 С.
Теплоемкость свежего заряда в точке А
(mcv)a 20,758 0,0008ta 20,758 0,0008 54 20,8012кДж /моль C,
где ta = Ta 273 = 32273 =54 C.
Теплоемкость рабочего тела в точке С без учета коэффициента остаточных газов
(mcv)c 22,09 0,00318(tc tc1) 22,09
0,00318(660 600) 22,2808кДж/(кмоль оС).
Показатель адиабаты сжатия |
|
||||
K1 1 8,315 |
tc ta |
|
|||
(mcv) ctc (mcv)a ta |
|||||
|
|
|
|||
1 8,315 |
|
660 54 |
|
1,371. |
|
22,280 660 20,8012 54 |
|||||
|
|
||||
Показатель политропы сжатия принимаем равным показателю адиабаты, т.е. n1 = К1.
Температура рабочего тела в конце сжатия составит:
Tc = Ta n1-1 = 327 171,317-1 = 935,5 K.
Ошибка в выборе температуры рабочего тела в конце сжатия
T |
|
(Tc 273) tc |
100 |
(935 273) 660 |
100 0,302%. |
|
|
||||
c |
|
Tc 273 |
|
935 273 |
|
|
|
|
|||
Если ошибка составит больше двух процентов, необходимо задать новое значение tc и расчет повторить.
Давление в конце сжатия
Рс= Ра n1 = 0,0845 171,371 = 4,11 МПа.
6.4. Процесс сгорания
При определении температуры рабочего тела в конце сгорания предполагаем, что процесс сгорания происходит вначале при постоянном объеме (участок С Z1), затем при постоянном давлении (участок Z1 Z). Температуру рабочего тела в точке Z определяем на основании уравнения внутренних энергий для точек С и Z с учетом количества теплоты, выделенной при сгорании топлива.
Общее уравнение сгорания для дизельных двигателей имеет вид:
1 |
|
1 |
|
Hu |
Uc |
rUc |
|
Uz 0,008315 Tz. |
|
|
( |
) 0,008315λTc |
|||||||
|
|
|
|||||||
1 r |
|
M1 |
|
|
|
||||
Действительный коэффициент молекулярного изменения
r 1,034 0,0318 1,033.
1 r |
1 0,0318 |
Степень повышения давления зависит от цикловой подачи топлива, от закона подачи и целого ряда других факторов.
Для рассматриваемого двигателя принимаем: = 1,8.
Коэффициент использования теплоты принимаем равным N = 0,88. Для различных скоростных режимов изменение коэффициента использования теплоты можно принять идентичным изменению коэффициента избытка воздуха, однако, с поправкой на большую теплоотдачу в стенки камеры сгорания при уменьшении скоростного режима двигателя.
С учетом указанных поправок уравнение будет иметь вид:
( N |
0,15) ( |
n |
0,3)0,75 0,0878( |
n |
0,3). |
|
nN |
nN |
|||||
|
|
|
|
Используя таблицу 10, определяем значение внутренних энергий:воздуха в конце сжатия
Uc 13,255 0,0243(tc 600) 13,255
0,0243(662 600) 14,762МДж / кмоль;
tc = Tc 273 = 935 273 = 662 C;
продуктов сгорания в конце сжатия при =1
U1b 14,779 0,02806(tc 600) 14,779
0,02806(662 600) 16,5187 МДж / кмоль;
продуктов сгорания с учетом принятого коэффициента избытка воздуха:
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
1 |
|
1 |
|
|
|||
|
|
|
|
Uc |
|
U1c |
|
|
|
Uc |
|
|
16,5187 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,5 |
|
||||||||
|
|
|
|
|
1,5 1 |
14,762 15,933 |
МДж / кмоль. |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
1,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Левая часть уравнения |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
1 |
|
|
0,88 42,5 |
|
|
|
|
|
|
|
||||
1 |
|
|
|
|
( |
|
|
|
|
|
14,762 0,0318 15,933) |
74,615. |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
1 0,0318 |
|
0,7507 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
1,033 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,008315 1,8 935 |
|
|
|||||||
Правую часть уравнения с учетом данных, приведенных в таблице 10, преобразуем следующим образом:
определяем внутреннюю энергию рабочего тела в точке Z при =1
U1z 51,498 0,0375(tz 1800) 0,035tz 8,802;
определяем внутреннюю энергию воздуха в точке Z
Uz 45,008 0,0826(tz 1800) 0,02826tz 5,86.
Внутренняя энергия рабочего тела в точке Z с учетом принятого значения коэффициента избытка воздуха
Uz |
1 |
U1z |
1 |
Uz |
|
1 |
(0,0335tz 8,802) |
1 |
(0,02826tz 5,86). |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
||||
После некоторых преобразований
Uz (0,02826 0,0524)tz (5,86 2,942).
Подставив полученное выражение в правую часть общего уравнения сгорания и обозначив левую часть через Н1, будем иметь
H1 (0,02826 0,00524 )tz (5,86 2,942 ) 0,008315 (tz 273).
Решая полученное уравнение относительно tz , получим
|
|
|
H1 |
(3,59 |
2,942 |
) |
|
|
74,615 (3,59 |
2,942 |
) |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
t |
z |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,5 |
2001 oC, Т = t |
z |
+273. |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
0,036575 |
0,00524 |
|
|
0,036575 |
0,00524 |
|
|
z |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,5 |
|
|
|
|
|
|||
Давление в конце сгорания
Рz = Pc = 1,8 4,11 = 7,398 МПа.
Степень предварительного расширения
= Тz / ( Tc) = 1,033 2274 / (1,8 935) = 1,395
Степень последующего расширения
= / = 17 / 1,396 = 12,186
6.5.Процесс расширения и выпуска
Показатель политропы расширения определяем на основании значений теплоемкостей рабочего тела в начале расширения (точка Z) и в конце расширения (точка В). Для определения теплоемкостей используем таблицу. Температуру рабочего тела в конце расширения принимаем равной tb = 870 C.
Теплоемкость рабочего тела в точке Z при =1
(mcv)1r 28,638 0,0023(tz 1800) 28,638 0,0023(2001 1800)
= 29,098 кДж /(кмоль С).
Теплоемкость воздуха в точке Z
(mcv)z 25,003 0,001617(tz 1800) 25,003 0,001615(2001 1800) = 25,326 кДж / (кмоль С).
Теплоемкость рабочего тела в точке Z с учетом принятого
значения коэффициента избытка воздуха |
|
|
|
|
|
|
||||||
(mcv)z |
|
1 |
(mcv)1z |
1 |
(mcv)z |
1 |
|
29,098 |
1,5 1 |
25,326 |
||
|
|
|
1,5 |
|
1,5 |
|
||||||
= 27,8406 кДж / (кмоль С).
Теплоемкость продуктов сгорания в точке В при =1 при температуре
870 С
(mcv)1b 25,498 0,00376(tb 800) 25,498 0,00376(870 800)
= 25,7612 кДж / (кмоль С).
Теплоемкость воздуха для принятой температуры рабочего тела в конце расширения
(mcv)b 22,713 0,00293(tb 800) 22,713 0,00293(870 800) = 22,9181 кДж / (кмоль С).
Теплоемкость рабочего тела с учетом принятого значения коэффициента избытка воздуха
|
|
1 |
|
|
|
1 |
1 |
|
|
|
1 |
|
||||
(mcv)b |
|
|
(mcv)1b |
|
|
|
(mcv)b |
|
25,716 |
|
|
22,9181 |
||||
|
|
|
1,5 |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
= 24,8135 кДж / (кмоль С). |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
Показатель адиабаты расширения |
|
|||||||||||
|
|
K2 |
1 8,315 |
|
|
tz tb |
|
1 |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
(mcv)ztz (mcv)btb |
|
|
|
||||||
|
|
8,315 |
|
|
2000 870 |
|
|
1,275. |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
27,8406 2000 24,8135 870 |
|
|
|
||||||||
Принимаем n2 = K2.
Температура рабочего тела в конце расширения
T |
T |
|
|
1 |
|
|
1 |
2274 1142 К. |
||
|
n |
|
|
|
1,275 1 |
|||||
b |
z |
|
|
2 |
1 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
12,186 |
|
|||
Ошибка в выборе температуры составит
T |
|
(Tb 273) tb |
100 |
(1142 273) 870 |
100 0,115%. |
|
|
||||
b |
|
Tb 273 |
|
1142 273 |
|
|
|
|
|||
Если ошибка составит более 2 %, задают новое значение tb и расчет повторяют.
Давление рабочего тела в конце расширения
P P |
|
1 |
|
7,398 |
|
1 |
0,305МПа. |
|
|
n |
|
|
1,275 |
||||
b z |
2 |
1 |
|
|||||
|
|
|
|
|
12,186 |
|
||
Проверка выбранной температуры остаточных газов