Файл: Прототипный двигатель 6 чн 1515 Задание.docx

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 26.10.2023

Просмотров: 98

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Прототипный двигатель 6 ЧН 15/15Задание: Рассчитать рабочий цикл дизель-генератора четырехтактного типа.Эффективная мощность Ne = 277,36 э.л.с. (204 Квт) при частоте вращения n = 2200 об/мин (36,6 об/сек), число цилиндров i = 6.Топливо дизельное, ГОСТ 305-82. Средний весовой состав топлива: С = 0,87; Н = 0,126; О = 0,004.Низшая теплота сгорания топлива может быть найдена по формуле Д.Н. Менделеева.Qн = 8100·С+30000·Н–2600·(О-S)–600·(9·Н–W) = = 8100·0,87+30000·0,126–2600·0,004–600·9·0,126 = = 7047+3780–10,4–680,4 = 10136,2 Ккал/кг.В системе единиц измерений СИ.Qн = 33,9·С+103·Н–10,9·(О-S)–2,5·W = 33,9·0,87+103·0,126–10,9·0,004 == 29,493+12,978–0,0436 = 42,427 Мдж/кг.Исходные данные расчета.Максимальное давление цикла…………………… .Pz = 90 бар (9 Мн/м2)Степень сжатия………………………………………ε = 14Давление окружающей среды………………………P0 = 1бар (0,098 Мн/м2)Температура окружающей среды……………….….Т0 = 2900 ККоэффициент избытка воздуха……………………..α = 1,8Температура остальных газов………………………Тг = 8000 КДавление после нагнетателя…………………….......Рк = 2 бар (0,2 Мн/м2)Коэффициент использования тепла в конце горения……………………………………...ξz = 0,75Коэффициент использования теплав конце расширения………………………………….ξв = 0,86Механический КПД двигателя………………………ήм = 0,85РасчетОпределяем теоретически необходимое количество молей воздуха для сгорания 1 кг топлива (вес); в системе единиц СИ для 1 кг массы топливаДействительное количество воздуха, необходимое для сгорания 1 кг топлива,L = α·L0 = 1,8·0,495 = 0,891 кмоль/кг;L = 0,891 кмоль/кг.Параметры наполнения рабочего цилиндраОпределяем температуру воздуха после центробежного нагнетателя (корпус нагнетателя охлаждаемый).Принимаем средний показатель сжатия nн = 1,8
Tk=

Tk =

С целью понижения средней температуры цикла и увеличения наполнения цилиндра при Тк = 3950 К целесообразно установить охладитель воздуха за нагнетателем.

Определим температуру надувочного воздуха, приняв ∆Тохл = 600

Тs = Тк – ∆Тохл = 395 – 60 = 3350 К

Температура воздуха, поступающего в цилиндр, нагретого стенками цилиндра (степень подогрева примем ∆Т = 100)

Т`s = Тs + ∆Т = 335 + 10 = 345 0 К

Давление начала сжатия примем

Pа = 0,95·Рs = 0,95·1,96 = 1,862 бар = 0,186 Мн/м2

Где давление надувочного воздуха после охлаждения

Рs = Рк – ∆Р = 2 – 0,04 = 1,96 бар = 0,196 Мн/м2

здесь сопротивление воздуха в охладителе принято ∆Р =0,04 бар.

Давление остаточных газов принимаем

Рг = 0,85·Рs = 0,85·1,96 = 1,666 бар = 0,166 Мн/м2

Коэффициент остаточных газов

γг =

Тоже получим в системе СИ.

Температура смеси свежего заряда с остаточными газами в начале сжатия:

Та=

Коэффициент наполнения рабочего цилиндра воздухом:

.


Параметры процесса сжатия

Методом последовательных приближений определим средний показатель политропы сжатия, приняв первое приближение n1 = 1,37

n1 = +1 = +1 = 1,369;

1,369 = 1,369

окончательно принимаем n1 = 1,369.

Давление в конце сжатия

= 69,02 бар = 6,902 Мн/м2.

Температура в конце сжатия

= 947,030 К, что вполне достаточно для надежного самовоспламенения топлива при всех режимах работы двигателя.
Параметры процесса сгорания.

Количество молей продуктов сгорания 1 кг (1 кг) топлива.

=

= 0,0725 +0,063 + 0,787 = 0,922 кмоль/кг.

М = 0,922 кмоль/кг.

Определим теоретический (химический) коэффициент молекулярного изменения:

= 1,034.

Действительный (расчетный) коэффициент молекулярного измерения:

= 1,033.

Степень повышения давления:

= 1,3.

Средняя изохорная мольная теплоемкость сухого воздуха в конце сжатия:
С`v = 19,3+0,0025·Тс = 19,3+0,0025·947,03 =

= 21,66 Кдж/Кмоль0К = 0,02166 Мдж/Кмоль0К.

С`v = 4,6+0,0006·Тс = 4,6+0,0006·947,03 = 5,168 Ккал/Кмоль0К.
Выразим среднюю мольную изохорную и изобарную теплоемкость продуктов сгорания при максимальной температуре сгорания:

Для остаточных газов в конце сжатия средняя мольная изохорная и изобарная теплоемкость выразятся формулами:
= 19,91+0,00312·Тс =19,91+0,00312·947,03= 22,86 Кдж/Кмоль0К;

= +8,32 = 22,86+0,00312·Тz+8,32 =

= 31,18+0,00312·Тz Ккал/Кмоль0К.
= 4,76+0,00074·Тс =

= 4,76+ 0,00074·947,03 = 5,46 Ккал/Кмоль0К;

= +1,986 = 5,46+0,00074·Тz+1,986 = 7,446+0,00074·Тz Ккал/Кмоль0К.
Определяем максимальную температуру цикла по упрощенному уравнению сгорания, так как γг <5%.




0,00317 2+32,23 – 65485,76 = 0








8862,25+7615,825 = 7,69 +0,00074 2

0,00074 2+7,69 –16478,0758 = 0 .
Решая полученное квадратное уравнение, найдем Тz:




Параметры процесса расширенияСтепень предварительного расширенияПринимаем ρ = 1,5.Степень последующего расширенияδ = = 9,38.Методом последовательных приближений определяем средний показатель расширения, приняв первое приближение n2 = 1,237.35,1 = 35,1Температура газов в конце расширенияДавление в конце расширенияОсновные индикаторные и эффективные показатели цикла и его экономичностьТеоретическое среднее индикаторное давление цикла: Принимаем коэффициент полноты диаграммы φ = 0,96.Определяем среднее индикаторное давление с учетом округления:Рi = φ·Рi' = 0,96·8,53 = 8,58 бар = 0,858 Мн/м2.Среднее эффективное давлениеРе = ηм·Рi = 0,85·8,58 = 6,96 бар = 0,696 Мн/м2.Определяем ожидаемые экономические показатели работы дизеля.
Индикаторный массовый удельный расход топлива:
Индикаторный весовой удельный расход топлива:
Эффективный массовый удельный расход топлива:



Эффективный весовой удельный расход топлива:
Индикаторный к.п.д. цикла:Эффективный к.п.д. двигателяηе = ηi·ηм = 0,282·0,85 = 0,24.Полученные в расчете индикаторные и эффективные экономические показатели Рi; Ре; qi; qе; ηi; ηе находятся на одном уровне прототипного двигателя.Основные размеры рабочего цилиндра.Определяем величину хода поршня, приняв двигатель быстроходный, со средней скоростью движения поршня Сm = 11 м/секНаходим диаметр рабочего цилиндра:
Д = 1,596 =

=1,596 = 0,15 м

Д = 1,07 =

=1,07 = 0,15 м
Принимаем Д = 150 мм = 0,15 м.Проверяем отклонение величины мощности от заданной.Рассчитанная мощностьгде Z – коэффициент тактности, для 4-х тактного дизеля равный 2;n/Z – число рабочих циклов за 1 сек;S и D – в м; n – об/секПроверяем погрешность расчета. Заданная мощность Ne =204 кВт. Что вполне допустимо, так как отклонение расчетной мощности от заданной не превосходит 1%.Проверяем отношение величины хода поршня и диаметра цилиндра:Для двигателей с оборотами >1000 об/ мин. Рекомендуется S/D = 1,4 ÷ 0,9.Для оценки форсировки (напряженности) двигателя определяем поршневую удельную мощность: э.л.с/дм2.Т.О., полученные основные размеры и важнейшие параметры цикла, соответствуют двигателю марки 6ЧНП 30/38.

Смотрите также файлы