Материал: 1524
7.5. 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 tz 870 C.
Теплоемкость рабочего тела в точке Z при α 1
(mcv)1z 28,638 0,0023(tz 1800) 28,638
0,00231973 1800 29,0359кДж/кмоль С.
Теплоемкость воздуха в точке Z
(mcv)1z 25,003 0,001617(tz 1800) 25,0030,001617 1973 1800 25,2827кДж/кмоль С.
Теплоемкость рабочего тела с учетом принятого коэффициента избытка воздуха
|
|
1 |
|
α 1 |
|
1 |
|
|
||
mcv |
z |
|
mcv 1z |
|
|
mcv z |
|
|
|
29,0359 |
α |
α |
1,5 |
||||||||
1,5 125,2827 27,7848кДж/кмоль С. 1,5
Теплоемкость продуктов сгорания в точке В при α 1 и при температуре tb 840 С
(mcv)1b |
25,498 0,00376(tb 800) 25,498 |
0,00376(840 800) 25,648кДж/кмоль С.
Теплоемкость воздуха для принятой температуры в конце расширения
(mcv)b |
22,713 0,00293(tb 800) 22,713 |
0,00293(840 800) 22,805кДж/кмоль С.
Теплоемкость рабочего тела в точке В с учетом принятого значения коэффициента избытка воздуха
|
1 |
|
α 1 |
|
1 |
|
|
||
mcv b |
|
mcv b |
|
|
mcv b |
|
|
|
25,648 |
α |
α |
1,5 |
|||||||
1,5 122,805 24,7кДж/кмоль С. 1,5
Показатель адиабаты расширения |
|
|
||||
K2 |
1 8,315 |
tz tb |
|
|||
(mcv)ztz (mcv)btb |
||||||
|
|
|
|
|
||
1 8,315 |
|
1973 840 |
|
1,276. |
||
|
|
|
||||
27,7848 1973 24,7 840
Показатель политропы расширения равен показателю адиабаты расширения то есть n2 K2 .
Температура рабочего тела в конце расширения
Tb = Tz / δn2 1 = 2246,3 / 12,71,276-1 = 1113 K.
Ошибка в выборе температуры tb
t |
b |
|
(Tb 273) tb |
100 |
(1113 273) 840 |
|
100 0%. |
|
Tb 273 |
1113 273 |
|||||||
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
||||
Если ошибкасоставитболее2 %,задают новоезначениеtb иповторяют. Давление рабочего тела в конце расширения
Pb= Pz / δn2 = 8,024 / 12,71,276 = 0,313 МПа.
(mcv)b |
22,713 0,00293(850 800) 22,8595кДж/кмоль С. |
|||||||||||
|
|
|
1 |
|
|
1,5 1 |
|
|
|
|||
mcv |
b |
|
|
|
25,686 |
|
|
|
22,8595 24,7438кДж/кмоль С. |
|||
1,5 |
1,5 |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
K2 1 8,315 |
|
|
|
1973 |
850 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
1,2763. |
|||||
|
|
|
27,7848 1973 |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
24,7438 850 |
||||
Tb = Tz / δn2 1= 2246,3 / 12,71,276-1 = 1113 K.
Тb 1113 273 850100 1,19 %. 1113 273
Давление рабочего тела в конце расширения
Pb= Pz / δn2 = 8,024 / 12,71,276 = 0,313 МПа.
Проверка выбранной температуры остаточных газов
Tr Tr /3
Pb /Pr 1113/3
0,313/0,113 792,5K.
Ошибка составляет
T |
|
Tr Tr |
100 |
820 792,5 |
3,35%. |
|
|
||||
r |
|
Tr |
820 |
|
|
|
|
|
|||
7.6. Показатели работы цикла Среднее теоретическое индикаторное давление
|
|
|
|
|
P |
|
|
|
|
|
|
λρ |
|
|
1 |
|
|
1 |
|
|
1 |
|
|||||||||
|
P |
|
|
|
|
c |
|
|
λ ρ 1 |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|||||||
ε 1 |
|
|
|
|
δn2 1 |
|
|
εn1 1 |
|||||||||||||||||||||||
|
i |
|
|
|
n2 1 |
|
|
|
|
|
n1 1 |
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,7 1,44 |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
1,7 1,44 1 |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,276 1 |
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
4,72 |
|
|
|
|
|
|
1,276 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
12,7 |
|
|
|
0,938МПа. |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
18,3 1 |
|
|
|
1 |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,37 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
1,37 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
16,3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Для определения действительного среднего индикаторного давления принимаем коэффициент скругления индикаторной диаграммы μ 0,97, а коэффициент полноты насосных потерь 0,8.
Pi μPi' Pr Pa 0,97 0,938 0,8 0,113 0,88 0,89 МПа.
Индикаторный удельный расход топлива
g |
i |
|
3600ηV |
|
|
|
|
|
|
3600 0,813 |
|
|
170 |
гр/ кВт ч . |
|||||||||||||||||||||
24,4LP |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
24,4 0,7917 0,89 |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Индикаторный коэффициент полезного действия |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
η |
3600 |
|
|
|
|
|
|
3600 |
|
|
0,471. |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
giHu |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
i |
|
|
|
|
|
|
170 44,97 |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
Давление механических потерь |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
Pм 0,089 0,0118CN 0,089 0,0118 10,4 0,2117 МПа. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
Эффективное давление |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
Pe Pi Pм 0,89 0,2117 0,6783МПа. |
||||||||||||||||||||||||||||||||
Механический коэффициент полезного действия |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
ηм |
Pe |
|
0,6783 |
0,762. |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
P |
|
|
|
0,89 |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Эффективный коэффициент полезного действия |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
ηе ηi ηм 0,471 0,762 0,359. |
|||||||||||||||||||||||||||||||
Эффективный удельный расход топлива |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
gе |
|
gi |
|
|
|
|
170 |
|
223гр/ кВт ч . |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
ηм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
0,762 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
Индикаторная мощность двигателя |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
Ni |
|
|
Ne |
|
|
|
|
136 |
|
178,5кВт. |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
ηм |
0,762 |
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
Диаметр цилиндра двигателя |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
12Ni τ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Dц |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12 178,5 4 |
|
|
|
1,115дм. |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
3,14Pi nN i Sn |
|
|
|
3,14 0,89 2800 8 0,11 |
||||||||||||||||||||||||||||
Литраж двигателя |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
iVh 0,25πDц |
2 |
Sn i 0,25 3,14 1,1152 1,1 8 8,59 л. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
Расчетная мощность двигателя |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
Nе PiiVhηм 0,89 8,59 2800 0,762 135,9кВт. 300
Литровая мощность двигателя
Nл Nе 136 15,83кВт/л. iVh 8,59
Крутящий момент двигателя
М |
e |
|
3 104 Ne |
|
3 104 136 |
|
464Нм. |
|
3,14 2800 |
||||||
|
|
π n |
|
||||
Часовой расход топлива
GT geNe 223 136 30,328кг/ч. 1000 1000
7.7. Тепловой баланс двигателя
Общее количество теплоты, выделенной при сгорании топлива за один час
Q GT Нu 30,328 44,96 1363,55МДж/ч.
Теплота, эквивалентная эффективной мощности:
Qe 3,6Ne 3,6 136 489,6 МДж/ч;
qе Qe 100 489,6 100 35,9%. Q 1363,55
Теплота, эквивалентная механическим потерям:
Qм 3,6(Ni Ne) 3,6(178,5 136) 153МДж/ч;
qм Qм 100 153 100 11,22 %. Q 1363,55
Теплота, потерянная с отработавшими газами, определяется как разность между теплотой, унесенной с отработанными газами и теплотой, поступающей в цилиндре двигателя со свежим зарядом.
Температура отработавших газов в С
tr Tr 273 820 273 547 C.
Температура воздуха, поступающего в цилиндры двигателя
to To 273 393 273 20 C.
Изобарная теплоемкость воздуха при температуре tr 547 C
(mcp)r 30,095 0,0031(tr 500) 30,095
0,0031(547 500) 30,2407кДж/кмоль С.
Изобарная теплоемкость продуктов сгорания при температуре tr = 547 С и коэффициенте избытка воздуха α 1
(mcp)1r 32,515 0,00418(tr 500) 32,515
0,00418(547 500) 32,7114кДж/кмоль С.
Теплоемкость отработавших газов с учетом принятого значения коэффициента избытка воздуха
|
|
1 |
'' |
|
α 1 |
|
1 |
|
|
|||
mcp |
r |
|
mcp |
|
|
|
mcp r |
|
|
|
32,7114 |
|
α |
α |
1,5 |
||||||||||
|
|
1r |
|
|
|
|||||||
1,5 130,2407 31,8878кДж/кмоль С. 1,5
Изобарная теплоемкость воздуха, поступающего в цилиндры двигателя
(mcp)o 29,073 0,0008to 29,073 0,0008 20 29,089кДж/кмоль С.
Теплота, потерянная с отработавшими газами:
|
|
|
|
|
GТ H |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
Qог |
|
|
|
|
|
|
β mc p r tr mc p o to |
|
|
||||
|
1000 |
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
30,328 0,7917 |
1,039 31,8878 |
547 29,089 20 |
421,2 МДж/час; |
|||||||||||
1000 |
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
q |
|
Qог |
100 |
421,2 100 |
30,89 %. |
|
||||||
|
|
|
Q |
1363,55 |
|
||||||||||
|
|
|
ог |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
Теплота, передаваемая охлаждающей жидкостью: |
|
|
||||||||||||
|
Q |
сiDц1 2mnm |
|
|
0,35 8 1,1151 2 0,6 |
277,56МДж/час; |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
w |
α |
|
|
|
|
|
|
|
1,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
qw Qw 100 20,356%.
Q
Неучтенные потери:
Qs Q Qе Qм Qог Qw 1363,55
(489,6 153 421,2 277,56) 22,1855МДж;
qs Qs 100 22,1855 100 1,63%. Q 1363,55