ГЕНЕРАТОРНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Частота вращения, / Мощность, Ne, кВт

Занятие №4

«ПОСТРОЕНИЕ РАСЧЁТНОЙ ИНДИКАТОРНОЙ ДИАГРАММЫ» (процессы наполнения и сжатия)

Цель занятия

Определение контрольных точек и построение индикаторной диаграммы для номинального режима в координатах Р(φ) и Р(V), то есть необходимых для реализации заданной мощности двигателя (целесообразно использовать результаты практического занятия №1 или задания по курсовому проекту).

Методика исследования

Все расчёты проводятся при нормальных внешних атмосферных условиях, то есть температуре окружающего дизель воздуха То = 293К и барометрическом давлении Ро = 0,105 мПа.

Процесс наполнения

Давление в конце процесса наполнения:

Ра = (0,85 – 0,9) Рs – для 2-тактного двигателя;

Ра = (0,9 – 0,96) Рs – для 4-такного двигателя.

Давление наддува Рs можно определить по формуле:

, мПа

где – температура воздуха на входе в двигатель.

Можно принять 370 – 400 К.

– газовая постоянная воздуха, равная 287, Дж/кг.К

, рад/с

- суммарный расход воздуха, кг/с

Величину расхода воздуха можно определить:

Расход топлива равен:

, кг/с

( для справки = 14,35 кг возд/кг топл., суммарный коэффициент избытка воздуха берётся для выбранного типа двигателя, а = 42500 кДж/кг).

Часть воздуха проходит через дизель во время продувки, поэтому в цилиндрах будет фактически находиться меньшее количество воздуха:

, кг/с,

где - коэффициент избытка продувочного воздуха (для 4-тактных можно принять равным 1,0, а для 2-тактных - 1,05 – 1,1).

После определения величины необходимо помнить, что предельная величина давления в одноступенчатом компрессоре не должна превышать 0,15 МПа. При большем давлении наддува целесообразно применять 2-ступенчатую схему наддува с охлаждением надувочного воздуха.

Температура воздуха в конце наполнения равна:

, К

где - приращение температуры воздуха в цилиндре, равное

, К

– температура остаточных газов, обычно равная (700-800), К

- коэффициент остаточных газов, принимаемый (0,02 – 0,05)

Уточняем коэффициент наполнения :

Следует помнить, что чем выше , тем меньше должна быть степень сжатия .

Величина коэффициента дозарядки обычно составляет 1,03 – 1,06.

Для 2-тактного двигателя с ПДП необходимо учитывать потерю хода поршня на продувку, то есть , где = 0,09 – 0,11

Процесс сжатия

Необходимо определить параметры конца процесса сжатия воздуха в цилиндре, то есть величины и .

Давление в конце сжатия

,

где - среднее значение показателя политропы сжатия, равное для ЛЭУ 1,32 – 1,39 (для справки, для дизелей типа Д49 величина показателя политропы равна 1,34 – 1,36).

Политропа сжатия показывает отличие реального процесса от идеального (адиабатного с показателем адиабаты 1,41), то есть без теплообмена с реальной средой.

При больших значениях наддува величины достигают значений 9,5 – 10,5 мПа.

Температура воздушного заряда в конце сжатия

, К

Следует помнить, что по условиям надёжного самовоспламенения величина .

Промежуточные значения давления процесса сжатия нужно определить по политропному уравнению

,

где – истинный показатель политропы сжатия, изменяющийся по ходу сжатия, что зависит от реального процесса теплообмена в цилиндре.

Следовательно, для подсчётов принимается ранее принятое значение.

Тогда величина .

Значения (не более 5-7 значений) берутся на участке сжатия.

Далее на миллиметровой бумаге вычерчивается индикаторная диаграмма в координатах и .

ЗАНЯТИЕ № 5

«ПОСТРОЕНИЕ РАСЧЁТНОЙ ИНДИКАТОРНОЙ ДИАГРАММЫ»

(процессы сгорания и расширения)

Цель занятия

Определение в точке « » контрольных значений давления и температуры , и степени предварительного и последующего расширения и .

Построение индикаторной диаграммы в координатах и , то есть необходимых для реализации заданной мощности двигателя (использовать результаты практического занятия №4 по расчёту процессов наполнения и сжатия).

Методика исследования

Все расчёты проводятся при нормальных внешних атмосферных условиях, то есть температуре окружающего дизель воздуха То = 293 К и барометрическом давлении Ро = 0,105 мПа.

Процесс сгорания

Весовой элементарный состав дизельного топлива принимаем равным:

С = 0,86, Н = 0,13 и О = 0,01

Для определения используем известное уравнение сгорания

где - коэффициент использования теплоты в точке z;

Величина (величина = 0,8 – 0,9, а = 0,75 – 0,9)

- коэффициент молекулярного изменения в точке z, равный

,

где - теоретический коэффициент молекулярного изменения

- коэффициент избытка продувочного воздуха ( см. занятие №4)

- коэффициент выделения теплоты в точке (z). Можно принять 0,85.

Из курса теплотехники известно, что средняя молярная теплоёмкость равна

, где коэффициенты определяются по известным формулам:

,

Тогда величину найдём по уравнению сгорания:

Необходимо иметь в виду, что для эффективного сгорания величина должна удовлетворять условию:

Далее определяются максимальное давление сгорания ( ) и степень предварительного расширения ( ):

2.2. Процесс расширения

Цель: необходимо оценить совершенство дизельной установки, рассчитать некоторые параметры вспомогательного оборудования и наметить пути повышения эффективности ЛЭУ

Методические указания

1. Для заданного тепловоза определяется приемлемый для использования тип дизеля (по литературным источникам).