Судовой двухтактный двигатель с турбонаддувом
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
? сжатия, затруднительно, поэтому при расчетах действительный политропический процесс заменяют условным, при котором принимается средний показатель политропы расширения:
Тогда при отсутствии утечек газов, температура в конце расширения:
. (1.10)
Давление же в конце расширения:
. (1.11)
Определение среднего индикаторного и эффективного давления
Индикаторные показатели характеризуют действительный рабочий цикл и определяются или расчётом цикла или экспериментально по снятой индикаторной диаграмме изменения давления в цилиндре за время рабочего цикла.
Для дизелей с подводом теплоты при V и p = const, получим уравнение для определения среднего индикаторного давления теоретического цикла :
(1.12)
Приняв , найдем
. (1.13)
Дальше находим среднее индикаторное давление действительного цикла, которым называют постоянное по величине, избыточное давление, которое, действуя на поршень, совершает работу за один его ход от ВМТ к НМТ, равную работе газа за рабочий цикл, приняв :
. (1.14)
К эффективным показателям относится: мощность Ne, среднее давление Pe и среднее давление механических потерь NМ, эффективные расходы топлива - часовой GТ и удельный ge.
Определим среднее эффективное давление, приняв :
. (1.15)
Определение размеров цилиндра
Рабочий объём одного цилиндра определяется:
(1.16)
Задаем отношение , следовательно: .
Определим диаметр цилиндра:
(1.17)
Окончательно принимаем:
На основании полученного определим среднюю скорость поршня:
(1.18)
Определение индикаторных и эффективных показателей двигателя
Определяем полезную индикаторную мощность:
(1.19)
Показателями экономичности работы двигателя служат эффективный КПД ?е и удельный эффективный расход топлива ge. Они являются также наиболее важными показателями, оценивающими работу двигателя в целом, что аналитически можно представить в виде:
(1.20)
следовательно:
Вычисляем удельный индикаторный расход топлива:
(1.21)
Тогда, удельный эффективный расход топлива равен:
Определяем расход топлива и литровую мощность:
(1.22)
(1.23)
Определяем расход воздуха на продувку и наддув двигателя. Приняв , найдем действительное количество свежего заряда в весовых единицах:
(1.24)
Расчет температуры выпускных газов ПДВС перед газовой турбиной
Исходные данные для расчета турбины:
- давление надувочного воздуха;
- температура надувочного и продувочного воздуха;
- степень сжатия действительная;
- коэффициенты избытка воздуха, полноты наполнения и остаточных газов;
- коэффициенты полноты наполнения;
- коэффициенты остаточных газов;
- давление в цилиндре в начале сжатия;
- изменение температуры надувочного воздуха.
Принимаем температуру остаточных газов .
Согласно уравнению температуры рабочего тела в начале сжатия:
. (1.25)
Температура выпускных газов без учета смешения с продувочным воздухом:
. (1.26)
Полученное значение отличается от принятого при определении в допустимых пределах, и поэтому пересчитывать нет необходимости. Температура газов в ресивере с учетом смешения выпускных газов с продувочным воздухом:
. (1.27)
Построение проектной индикаторной диаграммы
Завершающим этапом теплового расчета двигателя может служить построение проектной индикаторной диаграммы (рисунок 1.1).
Построение начинается с выбора базы, т.е. объема Vh, соответствующего полному ходу поршня. Далее откладываем влево объем Vc, соответствующий пространству сжатия, и проводят ось ординат.
Затем вычисляют расстояние, равное , где - степень предварительного расширения (в циклах с изобарным или смешанным подводом тепла), и, откладывая его от оси ординат, находят положение поршня в момент окончания изобарного подвода тепла.
Далее по известным из расчета давлениям и объемам:
откладывают основные точки a, c, y, z и b предварительной проектной диаграммы, выбрав подходящий масштаб давлений так, чтобы высота диаграммы была не больше ее длины.
Проводим построение политроп по уравнениям политроп сжатия и расширения:
,
. (1.28)
Результаты приведены в таблице 1.1:
Таблица 1.1 - Данные для построения диаграммы
Проектная индикаторная диаграмма представлена на рисунке 1.1.
Рисунок 1.1 - Проектная индикаторная диаграмма двухтактного дизеля
1.2 Динамический расчет
Кинематический расчет КШМ двигателя
Перемещение поршня рассчитывается по формуле:
, (1.29)
где -радиус кривошипа (),
- отношение радиуса кривошипа к длине шатуна (),
- угол поворота коленчатого вала.
Расчет производится через каждые 10 угла поворота коленчатого вала.
Угловая скорость вращения коленчатого вала:
. (1.30)
Скорость поршня:
. (1.31)
Ускорение поршня:
. (1.32)
Результаты расчетов занесены в таблице.1.2 и представлены графически на рисунке 1.2.
Таблица 1.2 - Значение зависимости перемещения, скорости и ускорения поршня от угла поворота КВ
Рисунок 1.2 - Зависимость Sп, Vп, Jп от угла поворота КВ
Динамический расчет КШМ двигателя
Основной целью динамического расчета является определение сил и моментов, действующих в кривошипно-шатунном механизме и установление закономерностей их изменения за рабочий цикл