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, давление р 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 координатах р —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). Уравнение р 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 координатах р — 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 V_v имел давление р_х 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 Q_v 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 = Q_x — Q₂.

О

Рис. 3.7. Графическое изображение процесса изменения состояния рабочего

тела в координатах р — 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/)— V будет 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 Q_x 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=(Q_l-Q₂)/Q_l,

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.