Расчет двигателя

      0,779/0,745=1,045

     Принимаем коэффициент использования теплоты ξ=0,8 . Тогда количество теплоты, передаваемой газом на участке сz¢z при сгорании 1 кг топлива.:

      0,8´42500=36100 кДж

     Принимаем степень повышения давления λ=1,716. Температуру в конце сгорания определяем из уравнения:

     Температуру в конце сгорания определяют из уравнения:

      ;

     Решаем  уравнение относительно T_z:

     1,045´(29,15+25,02´10^-4´Т_Z)´T_Z=

     =0,8´42500/[1,7´0,501(1+0,02533)]+1040´(21,9692+8,314´1,716);

     0,003´Т_Z²+30,46´Т_Z-83296=0

     T_Z=(-30,46+Ö30,46²+4´0,003´83296)/(2´0,003)=2286 К

     Давление  в конце сгорания:

      =4,431´1,716=7,60 МПа 
 

     Степень предварительного расширения:

      =3,3´2286/(1,716´1040)=1,34 

Процесс расширения 

     Степень последующего расширения:

      16,5/1,34=12,32

     Принимаем n₂=1,25. Тогда:

      =7,60/12,32^1,25=0,33 МПа

      =2286/12,32^1,25-12=1220 К

     Проверим  правильность ранее принятой температуры остаточных газов (T_r принято 720К.):

      =1220/(0,33/0,08)^1/3=761 К

     D= =100´(760-761)/760=-0,1698%(допустимое значение D=5%) 

Индикаторные  параметры рабочего цикла двигателя. 

     Среднее индикаторное давление цикла для  нескругленной индикаторной диаграммы:

=4,431/(16,5-1)´[1,716´(1,34-

-1)+1,716´1,34/(1,25-1)´(1-1/12,32^1,25-1)-1/(1,39-1)´(1-1/16,5^1,39-1)]=0,904 МПа

     Принимаем коэффициент полноты индикаторной диаграммы ν=0,92 .

     Тогда среднее индикаторное давление цикла для скругленной индикаторной диаграммы:

      =0,904´0,92=0,832 МПа

     Индикаторный  К.П.Д.:

      =0,832´1,45´14,519/42500´1,078´0,866=0,441

     Индикаторный  удельный расход топлива:

      =3,6´10³/42500´0,463=182,988 г/(кВт´ч) 

Эффективные показатели двигателя. 

Принимаем предварительно среднюю скорость поршня W_п.ср.= 8,00м/с.  

Среднее давление механических потерь: p_м.р.=a+bW_п.ср=0,105+0,012´8,00= 0,201 МПа. 

     Среднее эффективное давление:

      0,832-0,201=0,631 МПа 

     Механический  К.П.Д.:

      =0,631/0,832=0,758

     Эффективный К.П.Д.: 

      =0,441´0,758=0,334 

     Эффективный удельный расход топлива:

      =3,6´10³/42500´0,334=224 г/(кВт´ч) 

Основные  размеры цилиндра и удельные параметры  двигателя. 

     Литраж  двигателя:

      (30´4´22)/(0,631´2000)=2,17 л.

     Рабочий объем цилиндра:

      2,09/2 = 1,047 л.

     Задаемся ρ=S/D= 1,143 Тогда диаметр цилиндра:

      100´Ö4´1,047/(3,14´1,143) = 108 мм.

     Ход поршня:

      108´1,143=123 мм.

     Площадь поршня:

      3,14´108²/4=9158 мм² =92 см²

     Средняя скорость поршня:

      123´2000/(3´10⁴)=8,00 м/с

     W_п.ср соответствует принятой при определении среднего давления механических потерь.

     Эффективный крутящий момент:

      9550´22/2000 = 105 Н´м

     Часовой расход топлива:

      22´224/1000 = 4,9кг/ч

     Литровая  мощность:

      22/2,09 = 10,5 кВт/л.

     Удельная  поршневая мощность:

       22´4/(2´3,14´1,10²) = 12,0 кВт/дм²

     Если  принять массу сухого (незаправленного) двигателя с вспомогательным  оборудованием по прототипу Д-120 G_сух= 264 кг, то литровая масса

       264/(1,047´2) = 126 кг/л.

     и удельная масса:

       264/22 = 12,00 кг/кВт.

     По  данным теплового расчета, можно  сделать вывод, что диаметр цилиндра, ход поршня и рабочий объем  получились большими, чем у прототипа  двигателя. Соответственно литровая мощность проектируемого дизеля меньше чем у прототипа, то есть двигатель получился менее форсированным. Литровая мощность для современных двигателей без надува составляет 12-15 кВт/л

     Построение  и расчет индикаторной диаграммы.

     Индикаторную  диаграмму поршневого двигателя  строят по результатам теплового расчета для номинального режима его работы аналитическим или графическим методом. Широко применяют аналитический метод, так как он дает более точные результаты.

     В соответствии с техническими данными  дизеля принимаем:

     N_{е ном} = 22 кВт; n_ном = 2000 мин^-1; e = 16,5; l = 1,716.

     В результате теплового расчета получены давления в характерных точках диаграммы: р_а = 0,090 МПа; р_r = 0,08МПа; р_с = 4,431 МПа; р_z = 7,60 МПа; р_b = 0,31 МПа; значения политроп сжатия и расширения: n₁ = 1,39; n₂ = 1,25; степень предварительного расширения r = 1,34; степень последующего расширения d = 12,32; среднее индикаторное давление по нескругленной индикаторной диаграмме р_i = 0,904МПа.