Розрахунок робочого процесу двигуна

2.1. Вибір і обґрунтування основних даних для розрахунку

Дійсні процеси, що здійснюються в робочому циліндрі, в результаті складних взаємозв'язків між параметрами і фізичними явищами, а також через зміну об'єму циліндра дуже складні. Тому в розрахунках зазвичай вдаються до певних спрощень опису фізичних явищ, які дозволяють використовувати відомі положення технічної термодинаміки.

Зміна в процесах циклу залежить як від конструктивних особливостей двигуна, наприклад, дійсного ступеня стиснення, так і від параметрів в колекторах, які залежать від особливостей систем повітропостачання і газовідводу.

Розрахунок циклу зводиться до визначення параметрів в кінці певних процесів, починаючи з процесу наповнення; розрахунок параметрів, які характеризують цикл в цілому, - індикаторних показників двигуна; побудова теоретичної індикаторної діаграми. Крім того, проводять розрахунок параметрів, які характеризують роботу двигуна в цілому, - ефективних показників двигуна. Цикл розраховується для номінального режиму роботи двигуна.

Для розрахунку робочого циклу необхідно знати ряд параметрів, що виходять. Нижче приводиться зведення основних параметрів до розрахунку циклу.

Вибір кількості початкових даних залежить від прийнятої схеми розрахунку робочого циклу, а правильність прийнятих даних істинно впливає на точність кінцевих результатів розрахунку.

2.1.1 Ефективна потужність двигуна N_e, = 12000 кВт;

2.1.2 Частота обертання колінчастого валу n = 514 хв^-1;

2.1.3 Очікувана питома ефективна витрата палива g_е = 0,184 кг/(кВт·год);

2.1.4 Діаметр циліндра D_ц= 0,51 м;

2.1.5. Хід поршня S = 0,6м;

2.1.6 Ступінь стиснення ε. При призначенні ступеня стиснення потрібно враховувати розміри циліндра (D_ц та S) і спосіб сумішоутворення. Вибираємо ε = 14,5 відповідно до рекомендації.

2.1.7 Коефіцієнт надлишку повітря α. Як і при виборі ступеня стиснення, величина надлишку повітря до певної міри залежить від розмірів циліндра і способу сумішоутворення, приймаємо α = 2,5;

2.1.8 Коефіцієнт залишкових газів. Приймаємо = 0,05;

2.1.9 Температура залишкових газів Т_r. При виборі цієї величини потрібно орієнтуватися на такі значення Т_r = 600...900 К. Більш низькі значення Т_r приймаються для мало форсованих по робочому процесу двигуна або при більших значеннях коефіцієнта надлишку повітря. Приймаємо Т_r =750 К;

2.1.10 Температура навколишнього середовища. у всіх випадках потрібно приймати Т₀ = 293 К (стандартні атмосферні умови) і лише в особливих випадках приймають температуру машинного відділення;

2.1.11 Тиск навколишнього середовища p_o. У всіх випадках необхідно приймати p_o = 0,101МПа (стандартні атмосферні умови), відносна вологість повітря φ. В усіх випадках слід приймати φ = 50%,при якій гарантована заводом-виробником номінальна потужність двигуна;

2.1.12 Приріст температури повітря при переході з наддувочного колектора в циліндр ΔТа. При попередніх розрахунках ці величини приймаються (5...10) К - для ДВЗ з наддувом; (10...20) К для ДВЗ без наддува. Приймаємо ΔТа = 5 К; Коефіцієнт зміни тиску при переході з наддувочного колектора в циліндр К_а. Приймаємо К_а = 1;

2.1.13 Коефіцієнт наповнення циліндра η_н для 4-тактних двигунів приймаємо η_н = 0,85;

2.1.14 Показник політропи стиснення n₁ Ця величина далі уточнюється, тому для організації розрахунку схеми циклу необхідно прийняти n₁ = 1,35;

2.1.15 Коефіцієнт використання теплоти в точці „ b “, . Ця величина знаходиться таким же шляхом, як і попередні. Приймаємо = 0,96; в точці „ z “ .Приймаємо = 0,94;

2.1.16 Ступінь підвищення тиску в циліндрі λ. Приймаємо λ = 1,2 - для високо форсованих двигунів по робочому процесу;

2.1.17 Найвища температура газів Т_z. У першому наближенні слід прийняти Т_z=2000 К. Далі ця величина уточнюватиметься;

2.1.18 Показник політропи стиснення n₂. У першому наближенні слід прийняти n₂ = 1,2780. Далі ця величина уточнюватиметься;

2.1.19 Температура в циліндрі в кінці процесу розширення Т_в. У першому наближенні слідує прийнятий Т_в = 2000 К. Далі ця величина уточнюватиметься;

2.1.20 Частка втраченого ходу = 0;

2.1.21 Коефіцієнт округлення індикаторної діаграми φ_скр. Приймаємо φ_скр =1,0;

2.1.22 Хімічний склад палива. В більшості випадків розрахунки ведуться на паливо середнього складу:

С = 0.866 кг - кількість вуглецю;

Н = 0.130 кг - кількість водню;

S = 0 кг - кількість сірі;

О = 0.004 кг - кількість кисню;

W = 0 кг - кількість води

2.1.23 Механічний ККД двигуна η_м………η_н = 0,92;

2.1.24 Коефіцієнт тактності z = 0,5 для 4-х тактних двигунів;

2.1.25 Розрахунок виконаний на ЕОМ за програмою, яка була створена у ХФ НУК.