Расчет параметров рабочего процесса

Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива, определяется по формуле:

(1)

(2)

где С, Н, S, От – относительное весовое содержание в топливе водорода, серы и кислорода, (задано по заданию);

mвоз – молекулярная масса воздуха, равная 28,95 г/моль.

Подставляем значения заданные по заданию и находим , по формулам (1) и (2):

Действительное количество свежего заряда воздуха:

(3)

(4)

где – коэффициент избытка воздуха. В дизельных двигателях . Принимаем =2,0.

Количество молей продуктов сгорания в точке «z» и «чистых» продуктов сгорания:

(5)

(6)

Подставляем значения и получаем:

Объемные доли «чистых» продуктов сгорания и избыточного воздуха:

(7)

(8)

Производим проверку, должно соблюдаться равенство: ro + rв = 1,0; 0,51708+0,48292=1. Проверка сошлась.

Процесс наполнения.

Давление в цилиндре двигателя в конце наполнения ра принимают по опытным данным. При этом справедливы зависимости:

ра = (0,9…0,95) × рк – 4-тактные двигатели,

где pк – давление наддува.

Для предварительной оценки требуемого давления наддувочного воздуха проектируемого двигателя можно воспользоваться следующей ориентировочной зависимостью:

где Pк, Ne, n, i – параметры проектируемого двигателя;

P¢к, N¢e, n¢, i¢ – параметры двигателя-прототипа.

В качестве двигателя прототипа выбираем двигатель 6ЧН31,8/33 (Д50) со следующими параметрами:

P’к =0,13 МПа;

N¢e = 736 кВт;

n’= 740 мин-1;

i¢ =6.

Далее учитывая что двигатель 4-тактный находим pа:

ра = 0,9 × 0,209= 0,1881 МПа

Температура воздуха во впускном коллекторе:

(9)

где nк – показатель политропы сжатия воздуха в надувочном компрессоре, принимаем в зависимости от типа компрессора и условий его охлаждения. nк = 1,55…1,75. Принимаем, что nк равно 1,55;

p0 – давление окружающей среды, равное 0,1033 мПа;

Т0 – температура окружающей среды, равное 2880С;

DТохл – снижение температуры наддувочного воздуха в охладителе. Принимается в зависимости от давления наддувочного воздуха рк и типа охладителя, принимаем DТохл= 20 0.

Далее подставляем все заданные значения и находим температуру воздуха во впускном коллекторе по формуле (9):

Коэффициент остаточных газов:

(10)

где Тr – температура остаточных газов. Зависит в основном от коэффициента избытка воздуха и скоростного режима двигателя. Для номинального режима принимаем Тr=800 К.

DТ – подогрев свежего заряда воздуха от стенок цилиндра в процессе наполнения: DТ=0…10 0 для 4 тактных двигателей. Принимаем DТ=0 0

– геометрическая степень сжатия, для 4-х тактных двигателей =11… 16. Для нашего двигателя принимаем =14.

Pr – давление в конце выхлопа, находим по формуле Pr=(0,95….1,15)Pp – для двигателей с наддувом;

где Pp – находим из соотношения Pк/Pp и зависит от системы наддува и изменяется в пределах: 1,15….1,3 для 4-тактных двигателей. Принимаем: Pк/Pp=1,15. Тогда;