Конструктивные параметры и основные характеристики дизель-генератора 1А-9ДГ-2
Тип дизеля.............................................................................................. 16ЧН26/26
Условное обозначение дизеля............................................................... 1А-5Д49-2
Полная мощность дизеля при нормальных
условиях, кВт (л.с.).............................................................................. 2250 (3060)
Частота вращения коленчатого вала, с~' (об/мин):
соответствующая полной мощности............................................ 16,67 (1000)
минимально устойчивая ................................................................... 5,83 (350)
Удельный расход топлива дизелем,
г/кВт-ч (г/л. с-ч), при нормальных
условиях, 60—100 %-й полной мощности,
низшей теплоте сгорания топлива
42 700 кДж/кг и температуре масла
353 К (80 °С) ........................................................................... 204+10,2(150+7,5)
Удельный расход масла дизелем при
полной мощности, г/кВт-ч (г/л.с-ч),
не более...................................................................................................... 1,22(0,9)
Число цилиндров.......................................................................... 16сУ-образным
расположением
Рабочий объем цилиндров, дм3 (л).......................................................... 221 (221)
Порядок нумерации цилиндров.............................................. от переднего торца
Порядок работы цилиндров.................................................... 1п—4л—5п—2л—
7п—6л—Зп—1л— 8п—5л—4п—7 л— 2п—Зл—6п—8л
Диаметр цилиндра, мм....................................................................................... 260
Ход поршня, мм ................................................................................................ 260
Направление вращения коленчатого вала, если
смотреть со стороны генератора............................................ по часовой стрелке
Фазы газораспределения, град:
начало открытия впускных клапанов до ВМТ............................................. 55
конец закрытия впускных клапанов после НМТ......................................... 30
начало открытия выпускных клапанов до НМТ.......................................... 50
конец закрытия выпускных клапанов после ВМТ....................................... 35
Общий угол опережения подачи топлива, град,
поворота коленчатого вала, при ходе плунжера
топливного насоса на 5 мм.......................................................................... 25—27
Параметры дизеля при полной мощности
и нормальных условиях:
температура выпускных газов перед
турбокомпрессором, К (°С), не более............................................... 893 (620)
температура выпускных газов по цилиндрам, К (°С),
не более................................................................................................ 853 (580)
давление сгорания, МПа (кгс/см2), не более.................................... 11,9 (120)
давление наддувочного воздуха, МПа (кгс/см2)........................ 0,134—0,154
(1,35—1,55) температура воды на выходе из дизеля:
рекомендуемая, К (°С)...................................................... 348—363 (75—90)
наибольшая допустимая, К (°С)............................. 378±1,5 (105+1,5)
Давление масла на входе в дизель, МПа (кгс/см2),
при температуре масла 353 К (80 °С): при частоте вращения коленчатого
вала, соответствующей полной мощности........................................ 0,55 (5,5)
при минимально устойчивой частоте вращения 0,13 (1,3)
Габаритные размеры дизель-генератора, мм:
длина, мм.................................................................................................... 6188
ширина, мм................................................................................................. 1920
высота, мм.................................................................................................. 3083
Масса дизель-генератора, т............................................................................... 28,3
3.2. Тепловой процесс дизеля. Мощность и КПД дизеля
Основные термодинамические процессы
Термодинамические процессы, в результате которых рабочее тело (газы, получаемые при сгорании топлива в цилиндрах), проходя последовательно различные состояния, возвращается снова в первоначальное (исходное) состояние, называются замкнутыми процессами, или циклами.
Для того чтобы тепловой двигатель мог длительное время преобразовывать тепло в механическую работу, он должен работать по зам-
кнутому термодинамическому циклу — это первое условие преобразования тепла в механическую работу. Тепловая машина должна иметь теплоноситель — второе условие. В двигателях внутреннего сгорания теплоносителем является рабочее тело. Чтобы тепловая машина работала, необходимо наличие сред с разными температурными уровнями — это третье условие. В двигателях внутреннего сгорания рабочее тело имеет высокий уровень температур, а окружающая среда — низкий температурный уровень.
Только при соблюдении этих условий тепловая машина может длительное время преобразовывать тепло в механическую работу. Отсутствие любого из этих условий делает невозможным переход тепловой энергии в механическую работу.
Величины, характеризующие физическое состояние тела, называются термодинамическими параметрами состояния. Основными параметрами состояния рабочего тела являются удельный объем V, давлениер и температура Т. Удельный объем Fпредставляет собой объем единицы массы вещества, обычно 1 кг. Второй термодинамический параметр —давление — это сила, приходящаяся на единицу окружающей газ поверхности.
Третий параметр — температура (абсолютная) — характеризует степень нагретости тела и измеряется в градусах Кельвина (К). Между абсолютной температурой Г и температурой t °C, измеряемой по стоградусной шкале, существует зависимость: Т = t + 21Ъ.
Давление по международной системе СИ измеряется в паскалях [Па], килопаскалях [кПа] и мегапаскалях [МПа], но допускается временно применение в качестве единицы давления — килограмм-сила на квадратный сантиметр [кгс/см2]. Соотношение между этими единицами: 1 кгс/см2 = 98 000 Па = 98 кПа = 0,1 МПа.
Процесс изменения состояния рабочего тела можно изобразить графически в координатахр—К(рис. 3.7).
Рабочие тела, используемые в тепловых двигателях, находятся в газообразном состоянии. Для идеального газа при переходе его из одного состояния в другое существует зависимость
PVIT= const = R. 126
Величина R в этом уравнении называется газовой постоянной R = 29,3 кгс-м (кгтрад) или 287 Дж/(кгтрад). Уравнениер V- RTn&-зывается характеристическим, или уравнением состояния идеального газа Клайперона—Менделеева.
Непосредственным результатом большинства термодинамических процессов является деформация рабочего тела. Если при этом происходит увеличение его объема с преодолением внешних сил, то рабочее тело совершает работу. Чтобы уменьшить объем тела, необходимо затратить работу, которую совершают внешние силы.
Таким образом, при переходе рабочего тела из одного состояния в другое выполняется внешняя работа, которой в координатахр—Vсоответствует площадь, расположенная под линией процесса.
Пусть начальное состояние газа в цилиндре (см. рис. 3.7) изображено точкой 1, а конечное — точкой 2. В начальном состоянии газ занимал объем Vv имел давлениерх и температуру; после расширения до точки 2 он стал занимать больший объем V2, а давление газа/>2 и температура стали меньше. В точке 1 газ содержал запас тела Qv в точке 2 — Q2. Таким образом, изменение состояния рабочего тела (газа) в координатах/) F изображается в данном случае кривой 1—2. При этом объем газа увеличился, а давление и температура понизились. Количество тепла в газе уменьшилось на величину Q = Qx — Q2.
О
Рис. 3.7. Графическое изображение процесса изменения состояния рабочего
тела в координатахр—V: 1 — начальное состояние рабочего тела; 2 — конечное состояние рабочего тела
Если предположить, что пространство, в котором происходило расширение газа, изолировано от внешней среды, т.е. тепло к газу не подводилось и не отводилось (адиабатический процесс), то ясно, что тепло Si ~ S2 было израсходовано на совершение внешней работы L, которая в координатах/)—F изображается заштрихованной площадью, расположенной ниже линии 1—2.
Замкнутый цикл в координатах/)—Vбудет выглядеть как замкнутый контур (рис. 3.8). В процессе сжатия рабочего тела (адиабата ас) вся затраченная на сжатие работа расходуется на повышение внутренней энергии тела, т.е. его температуры. Подведенное тепло Qx расходуется частично на повышение температуры тела — процесс при постоянном объеме (изохорный) — су, а частично на выполнение внешней работы — процессу при постоянном давлении (изобарный). Чем выше наибольшая температура цикла, тем выше коэффициент полезного действия тепловой машины. В процессе расширения zb рабочего тела совершается работа по преодолению со-
|
V
Рис. 3.8. Диаграмма идеального термодинамического цикла двигателя внутреннего сгорания:
ас — сжатие рабочего тела; су — подвод тепла при постоянном объеме; yz -
подвод тепла при постоянном давлении; zb — расширение рабочего тела; Ъа -
отвод тепла при постоянном объеме
противления внешних сил. Процесс Ъа при постоянном объеме соответствует отнятию тепла Q2 от рабочего тела (отвод тепла к «холодильнику»).
Полезная работа L, полученная в идеальной тепловой машине, изображается площадью а—с—у—z—Ъ, расположенной внутри диаграммы термодинамического цикла.
Степень использования тепла в идеальном цикле называется термическим коэффициентом полезного действия тепловой машины:
r}t=(Ql-Q2)/Ql,
т.е. термический КПД есть отношение полезно использованного тепла к подведенному в идеальном термодинамическом цикле.
Термодинамические циклы описывают работу идеальных тепловых машин, в которых тепло превращается в механическую работу наиболее совершенно, так как предполагается, что они работают без трения, без охлаждения стенок цилиндра и не принимаются во внимание многие другие обстоятельства, имеющие место в реальных двигателях и понижающие степень совершенства преобразования в них теплоты в работу. Таким образом, изучение идеальных термодинамических циклов позволяет определить наибольшее возможное с термодинамической точки зрения значение коэффициента полезного действия превращения теплоты в механическую работу в рассматриваемых условиях.
Идеальные циклы необходимы для сравнения с циклами действительных машин. По величине отклонения действительных циклов or идеальных судят о совершенстве использования тепла в реальных двигателях и намечают меры по их усовершенствованию.