Расчёт рабочего цикла и построение индикаторной диаграммы малооборотного дизеля «Буомейстер и Вайн» K90GF (ДКРН 90/180)

Расчёт рабочего цикла и построение индикаторной диаграммы малооборотного дизеля «Буомейстер и Вайн» K90GF (ДКРН 90/180)

Исходные данные:

Мощность одного цилиндра N_ец = 2300 кВт

Номинальная частота вращения вала n_н = 110 об/мин

Степень сжатия ε = 11, 51

Топливо – мазут флотский Ф-12

Перепад давления на воздухоохладителях (ТК) ∆ p_х = 1962 Па

Барометрическое давление p₀ = 1. 013*10⁵ Па

Температура воздуха в машинном отделении t₀ = 20°C

Температура забортной воды t_зв = 14°C

Давление воздуха перед органами впуска p_s = 1, 98*10⁵ Па

 

5. 1. Процесс наполнения

 Давление воздуха на входе в компрессор 

р₀´ = р₀ - ∆ p_ф

р0´ = 1. 013*105 – 392 = 1, 009*105 Па

Давление воздуха после компрессора

р_к = р_s - ∆ p_х

рк = 1, 98*105-1962=1, 960*105 Па

Степень повышения давления в компрессоре

π к = pк/ р0´

π к = 1, 960*105/1, 009*105 = 1, 943

Давление в цилиндре в конце процесса наполнения

p_а = (0. 96-1. 05) р_к – для дизелей с наддувом

p_а = (0. 96- 1. 05) р_s – для дизелей без наддува

pа = 1, 05*105*1, 98*105 = 2, 079*105 Па 

Температура воздуха в машинном отделении в °К

Т₀^´ = 273 + t₀

Т0´ =273+20=293°К

Температура воздуха после компрессора

Т_к = Т₀^´ * π _к^{(nк-1)/ nк}

Где n_{к –} показатель политропы сжатия в компрессоре (принято n_к =1, 373)

Тк = 293 * 1, 9430, 373/1, 373 = 350, 93 °К

Температура воздуха в ресивере

Тs = 273 + tзв + (15-20 °С)

Тs = 273+14+20=307 °К

Степень охлаждения воздуха

Еx = (Тк – Тs) / (Тк – Т0)

Еx =(350, 93-307) / (350, 93-293) = 0, 758

Температура воздуха в рабочем цилиндре с учётом подогрева (∆ t = 10°) от стенок камеры сгорания

Тs´ = Тs + ∆ t

Тs´ = 307 + 10 = 317 °К

Температура смеси воздуха и остаточных газов в конце процесса наполнения

Та = (Тs´ + ϒ r* Тг) / (1 + ϒ r)

Где ϒ _r = 0, 07 – коэффициент остаточных газов (принимается)

  Т_r = 649 °К – температура остаточных газов (принимается)

Та = (317+0, 07*649) / (1 + 0, 07) = 338, 72 °К

Коэффициент наполнения, отнесённый к полезному ходу поршня (действительный коэффициент наполнения)

Ƞ _н =    

Ƞ н =      = 0, 973

Коэффициент наполнения, отнесённый к полезному ходу поршня (условный коэффициент наполнения)

Ƞ н´ = Ƞ н* (1- ψ )

Где ψ = 0, 09 - потеряная доля хода поршня на открытие и закрытие выпускных окон (принимается)

Ƞ н´ = 0, 973 * 0, 91 = 0, 885

Рабочий объём цилиндра

v´ s = (π D2/4)*S

v´ _s = (3. 14*0. 9²)/4 * 1. 8 = 1. 145 м³

Плотность надувочного воздуха

vs = ps / (RTs)

v_s = 1. 98 * 10⁶ / (287 * 307) = 2. 25 кг/м³

Заряд воздуха, отнесённый к полному рабочему объёму цилиндра

G´ _в = v´ _s* Ƞ _н^´ * v_{s *}   

_{1, 145*0, 885*2, 25*(1/(1+1, 6*0, 01) = 2, 243 кг/цикл.}

Где d =0, 01– влагосодержание воздуха (принято по таб. 4)

5. 2. Процесс сжатия

Давление в цилиндре в конце процесса сжатия

p_с = p_а ε ⁿ¹

pс =2, 079*105*11. 511. 373 = 59. 52*105 Па

Где n¹ = 1, 373 – показатель политропы сжатия (принимается)

Температура воздуха в конце процесса сжатия

T_с = Та * ε ^n1-1

Tс = 338, 72*11. 510. 373 = 842, 6 °К

5. 3. Процесс сгорания

Максимальное давление сгорания

p_z = λ * p_c

pz = 1. 2 * 59. 52*105 = 71. 42 *105 Па

Где λ = 1, 2 – степень повышения давления (принимается)

Максимальная температура цикла определяется из уравнения сгорания

 + ( C_v´ + 8. 315 λ T_c)=β _z C_p´ ´ T_z

Где ξ _z = 0. 86 (принято)

Теоретически необходимое количество воздуха, необходимое для полного сжигания 1 кг топлива

L₀ =

L0 = = 0, 489 кмоль/кг

Где С= 0, 865; Н=0, 122; S=0. 008; O=0. 005 (принято по таб. 5)

Средняя мольная теплоёмкость заряда воздуха

С´ _v = 19. 27+0. 0025T_c

С´ v = 19. 27+0. 0025*842, 6 = 21. 377 кДж/(кмоль*°К)

C_p´ ´ – средняя молярная изобарная теплоёмкость смеси «чистых» продуктов сгорания с оставшимися в цилиндре после сгорания избыточным воздухом и остаточных газов в точке z.

Cp´ ´ =  +  Tz + 8. 315

Cp´ ´ =  +  Tz + 8. 315

Cp´ ´ =28, 2+0, 003Tz кДж/(кмоль*°К)

Действительный коэффициент молекулярного изменения

β z = ( β ₀ + ϒ _r)/(1+ ϒ _r),

β z = (1, 0314+0, 07)/(1+ 0, 07) = 1, 028

Где β ₀ – Теоретический коэффициент молекулярного изменения

β 0 =1+(8H+O)/(32*α *L0)

β 0 = 1+   = 1, 03

Подставив значение параметров в уравнение сгорания, получаем;

 + ( C_v´ + 8. 315 λ )*T_c=β _z C_p´ ´ T_z

 +(21, 377+8, 315*1, 2)*842, 6=1, 028*(28, 2+0, 003T_z)*T_z ;

0, 003*Tz2+28. 2* Tz – 58825 =0

Откуда;

Tz =  = 1756°К3

 

5. 4. Процесс расширения

Степень предварительного расширения

ρ = (β z/λ )(Tz/Tc)

ρ = (1, 028/1, 2)(1756/842, 6)= 1, 78

Степень последующего расширения

⇐ Предыдущая123456789Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: