ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 14.12.2021
Просмотров: 1637
Скачиваний: 6
Задачі 8.2.27 – 8.2.68
. Паротурбінна установка працює з проміжним перегрівом пари. В схемі ПТУ є один реге-
неративний підігрівник живильної води (рис.8.4). Підігрів охолодної води в конденсаторі турбіни прийняти рівним
17
о
С. Визначити потужності живильного і циркуляційного насосів за умови, що перепад тиску в останньому дорівнює
0,4 МПа. Визначити також витрату умовного палива на ПТУ. Дані для розрахунків вибрати з табл.8.1 згідно з заданим
варіантом.
Таблиця 8.1
Показники
Вар
іант
Р
о
, МПа
t
o
о
C
Р
к
, к
Па
t
к
о
C
х
к
q
к
,
кВт
год
х
1
Р
1
, б
ар
у
1
t
н
1
о
C
q
=
t
н
1
-t
ж
в,
о
С
t
ж
в
о
C
Р
nn
, бар
t
nn
о
C
q
nn
,
К
В
т
год
G
ов
,
тис т
/год
Ne
, МВ
т
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
1
12
4
0,98
1,2
35
530
0,13
100
2
540
33
0,585
0,28
40
30
14
3
14
540
0,87
50
35
540
110
4
535
5
1
45
25
0,133
8
5
10
30
1,4
40
540
0,135
150
6
540
5
0,59
0,29
35
26
12
7
13
35
0,6
110
40
0,127
160
8
520
4
0,88
1,3
35
530
9
9
11
33
0,585
0,3
45
0,128
100
10
545
5
1
105
28
10
11
15
40
0,595
30
40
540
200
12
4
1,2
45
30
535
0,13
16
13
550
33
0,87
0,32
35
530
140
14
12
530
4
0,99
35
540
0,125
7,8
15
535
5
0,585
0,3
40
520
150
16
13
33
30
50
510
0,133
13,8
17
530
0,87
110
40
25
520
130
18
10
5
0,98
1,3
40
0,13
14,4
Продовження таблиці 8.1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
530
30
0,59
0,29
35
530
160
20
12
4
1
105
35
0,127
10,8
21
14
540
0,86
1,4
40
0,125
140
22
530
33
0,28
45
26
540
7,2
23
4
0,6
1,2
530
0,128
200
24
9
0,87
0,99
1,5
50
0,126
19
25
11
530
30
0,3
45
28
530
180
26
530
5
0,58
110
40
0,127
14,8
27
15
33
1
1,3
50
540
135
28
530
5
0,88
115
50
26
520
16,2
29
520
30
0,59
0,285
175
30
12
4
1,4
60
545
0,13
11,36
31
540
35
0,87
0,28
40
20
540
220
32
5
1,3
55
24
520
0,128
13,6
33
530
30
0,99
115
35
17,2
34
10
535
0,88
0,29
50
0,127
110
35
33
0,585
40
45
25
530
0,125
16,4
36
5
0,98
110
30
0,128
150
37
13
540
30
1,2
50
28
550
15,8
38
520
0,87
0,285
0,127
17,6
39
8
5
0,59
0,97
40
45
22
0,125
50
40
530
33
1,4
530
18,4
41
510
4
0,575
0,27
510
0,13
75
9 ЦИКЛИ ДВИГУНІВ ВНУТРІШНЬОГО ЗГОРАННЯ
9.1 Приклади розв’язання задач
Задача 9.1.
Визначити питому індикаторну витрату палива шести-
циліндрового чотиритактного ДВЗ з ізохорним підведенням теплоти, якщо
діаметр циліндра і хід поршня 0,082 і 0,11 м, відповідно; швидкість порш-
ня – 10,266 м/с; витрата палива – 16,2 кг/год.; корисна площа індікаторної
діаграми F = 1,6
×
10
-3
м
2
; довжина діаграми
l
= 200 мм; масштаб тиску діа-
грами - m = 1000 бар/м.
Розв’язування
Середній індикаторний тиск, бар
P
i
= F
×
m/
l
= 1,6
×
10
-3
×
10
3
/0,2 = 8.
Робочий об’єм циліндра, м
3
V
ц
=
p×
D
2
×
S/4 = 0,785
×
D
2
×
S = 0,785
×
0,082
2
×
0,11 = 5,8
×
10
-4
.
Кількість обертів колінчастого вала, 1/с
n
в
= W
n
/(2S) = 10,266/(2
×
0,11) = 46,666.
Індикаторна потужність двигуна, кВт
N
i
= 2P
i
×
V
ц
×
n
в
×
z
×
10
-3
/
t
= 2
×
8
×
10
5
×
5,8
×
10
-4
×
46,666
×
10
-3
/4 = 65.
Питома індикаторна витрата палива кг/кВт
×
год
b
i
= D
×
3600/N
i
= 16,2
×
3600/(3600
×
65) = 0,2492.
Задача 9.1.2
. Визначити допустиму міру стиску для чотиритактного
карбюраторного двигуна і його ефективний ККД, якщо початкові па-
раметри робочого тіла з газовою сталою R = 0,27 кДж/(кг
×
К) складають:
Р
1
= 0,1 МПа; t
1
= 17
о
С; діаметр і хід поршня 94,5 і 80 мм, відповідно;
кількість циліндрів z = 4; кутова швидкість обертання колінчастого
вала
w
= 377 рад/с; механічний ККД – 0,8; витрата палива – 5,4 кг/год.; до-
пустима температура займання паливної суміші – 340
о
С; тиск
відпрацьованих газів – 0,2 МПа; теплота згорання палива Q
p
n
= 40 мДж/кг.
В розрахунках прийняти, що робоче тіло – двоатомні гази, а теплоємності
– сталі.
Розв’язування
Допустима міра стиску
e
= v
1
/v
2
= (T
д
./Т
1
)
(k-1)
= (613/290)
(1,4-1)
= 6,5.
Питомий об’єм газів до і після стиску, відповідно, м
3
/кг
v
1
= R
×
T
1
/P
1
= 0,27
×
290/100 = 0,783
v
2
= v
1
/
e
= 0,783/6,5 = 0,12.
Термічний ККД циклу
h
t
= 1 – 1/
e
k-1
= 1 – 1/6,5
(1,4-1)
= 0,527.
Температура газів в кінці робочого ходу, К
T
4
= T
1
×
P
4
/P
1
= 290
×
2/1 = 580.
Температура газів після згорання робочої суміші, К
T
3
= T
4
×e
k-1
= 580
×
6,5
1,4-1
= 1226.
Ізохорна теплоємність робочого тіла, кДж/(кг
×
К)
C
v
= R/(k-1) = 0,27/(1,4 - 1) = 0,675.
Підведена і відведена теплота в циклі, кДж/кг
q
1
= C
v
(T
3
– T
2
) = 0,675 (1226 - 613) = 413,77;
q
2
= C
v
(T
4
– T
1
) = 0,675 (580 - 290) = 195,77.
Питома робота циклу, кДж/кг
l
ц
= q
1
- q
2
= 413,77 -= 195,77 = 218.
Середньоіндикаторний тиск, кПа
Р
i
=
l
ц
/(v
1
– v
2
) = 218/(0,783 – 0,12) = 328,8.
Робочий об’єм циліндра, м
3
V
p
= 0,785
×
D
2
×
S = 0,785
×
0,0945
2
×
0,08 = 5,6
×
10
-4
.
Частота обертання вала, об/с
n
в
=
w
/(2
p
) = 377/(2
×
3,14) = 60.
Ефективна потужність двигуна, кВт
N
e
= N
i
×h
м
= 2P
i
×
V
p
×
n
в
×
z
×h
м
/
t
= 2
×
328,8
×
5,6
×
10
-4
×
60
×
4
×
0,8/4 = 17,67.
×
Ефективний ККД двигуна
h
е
= N
e
/(B
×
Q
p
n
) = 17,67/(40
×
10
3
×
1,5
×
10
-3
) = 0,294.
Задача 9.1.3
. Визначити витрату палива з теплотою згорання
Q
р
н
= 42,8 мДж/кг для шестициліндрового чотиритактного дизельного дви-
гуна, якщо середньоіндикаторний тиск Р
i
= 900 кПа; повний об’єм цилінд-
ра – 7,9
×
10
-4
м
3
, об’єм камери згорання V
c
= 6,9
×
10
-5
м
3
, частота обертан-
ня вала n
в
= 2200 об/хв., ефективний ККД
h
е
= 0,35; механічний ККД
h
м
= 0,84.
Розв’язування
Робочий об’єм циліндра, м
3
V
p
= V
n
– V
c
= 7,9
×
10
-4
– 6,9
×
10
-5
= 7,2
×
10
-4
.
Індикаторний ККД
h
i
=
h
e
/
h
м
= 0,35/0,84 = 0,44.
Індикаторна потужність двигуна, кВт
N
i
= 2P
i
×
V
p
×
n
в
×
z
×
/(60
×t
) = 2
×
9
×
10
2
×
7,2
×
10
-4
×
2200
×
6/(60
×
4) = 72.
Витрата палива, кг/c
B = N
i
/(
h
i
×
Q
р
н
) = 72/(0,44
×
42,8
×
10
3
)= 3,82
×
10
-3
.
Задача 9.1.4
. Визначити ефективну потужність і ефективну витрату
палива для восьмициліндрового дизельного двигуна, якщо відомо: газова
стала робочого тіла R = 0,245 кДж /(кг
×
К); k = 1,635; Q
р
н
= 30 МДж/кг;
h
е
= 0,32;
h
м
= 0,82; хід поршня S = 100 мм; Р
1
= 0,1 Мпа; t
1
= 27
o
C;
Т
3
= 1700 К; Р
4
=280 кПа; теплоємності - сталі, W
n
= 6,4 м/c; V
кз
=1,2
×
10
-4
м
3
.
Розв’язування
Ізохорна теплоємність робочого тіла, кДж/(кг
×
К)
C
v
= R/(k – 1) = 0,245/(1,35 – 1) = 0,7.
Температура газів після робочого ходу поршня, К
Т
4
= Т
1
×
Р
4
/Р
1
= 300
×
2,8/1 =840.
Міра попереднього розширення
r
= (Т
4
/Т
1
)
1/k
= (840/300)
1/1,35
= 2,14.
Міра адіабатного стиску
e
= (Т
3
/Т
4
)
1/k-1
= (840/300)
1/0,35
×
2,14 = 16.
Робочий об’єм циліндра, м
3
V
p
= V
кз
(
e
– 1) = 1,2
×
10
-4
(16 – 1) = 1,8
×
10
-3
.
Частота обертання вала, 1/с
n
в =
W
n
/(2S) = 6,4/(2
×
0,1) = 32.
Питома робота циклу, кДж/кг
l
ц
= q
1
–q
2
= k
×
C
v
(T
3
– T
2
) – C
v
(T
4
– T
1
) = C
v
×
T
1
[k
×e
k-1
(
r
- 1) – (
r
k
- 1)] =
= 0,7
×
300[1,35
×
16
0,35
(2,14 - 1) – (2,14
1,35
- 1)] = 477.
Початковий питомий об’єм, м
3
/кг
v
1
= R
×
T
1
/P
1
= 0,245
×
300/100 = 0,735.
Середній ефективний тиск в циклі, кПа
P
e
=P
i
×h
м
=
l
ц
/(v
1
–v
2
)=
l
ц
×h
м
/[v
1
(1–1/
e
)]=477
×
0,82/[0,735(1–1/16)]=567,6.
Ефективна потужність двигуна, кВт
N
e
= 2P
e
×
V
p
×
n
в
×
z/
t
= 2
×
567,6
×
1,8
×
10
-3
×
32
×
8/4 = 130,7.
Ефективна витрата палива, кг/с
В
е
= N
e
/( Q
р
н
×h
e
) = 130,7/(30
×
10
3
×
0,32) = 0,0133.
Задача 9.1.5
. Для шестициліндрового чотиритактного ДВЗ, який пра-
цює зі змішаним підведенням теплоти (рис.9.1), визначити термічний ККД,
індикаторний ККД та індикаторну потужність, якщо відомо:
Рисунок 9.1.
V
3
=V
2
V
5
=V
1
q
1p
P
3
=P
4
V
2
1
4
3
5
q
1v
q
2