Расчет ДВС PIELSTICK 7S26MC

 

 

 

Расчет рабочего цикла

1. Исходные параметры:

-эффективная мощность  кВт.

-частота вращения n=1000 об/мин.

-число цилиндров j = 8.

-эффективный расход топлива  г/кВт ч.

-прототип двигателя: VD26AL-1

 

 

2.Определение диаметра цилиндра:

м/с. 

м.

 

Принял значения:

 

S=0,26m.

D=0,20m.

 

3.Давление  и температура окружающей среды:

 

;

4.Давление  сжатия воздуха в компрессоре (абсолютное).

где

-среднее эффективное давление двигателя без наддува;

5.Показатель политропы сжатия  воздуха в компрессоре,

6.Коэфициент избытка воздуха на сгорание

7.Относительная доля потерянного  хода поршня 

8.Действительная степень сжатия 

9.Показатель политропны сжатия

10.Максимальное давление сгорания МПа.

11.Коэффициент использования тепла  в топке 

12.Показатель политропны расширение газов в цилиндре

13.Коэффициент остаточных газов

14.Температура остаточных газов

 

 

 

 

 

 

 

15.Механический К.П.Д.

16.Характеристика топлива:

-содержание углерода; C=0,87

- водорода; Н=0,1260

- кислорода; O=0.004

- серы; S=0,02

- воды; W=0 

Теплотворная способность топлива:

Q_н=33913*С+102995*Н-10886(О-S )-2512*W= 41868

 

Процесс наполнения

1.Давление в продувочном ресивере 

 

МПа.

2.Давление в цилиндре в начале процесса сжатия;( x_а =0,9)

 

    Р_а =Р_s x_а =0,300* 0,9=0,270 МПа.

3.Температура воздуха на выходе  из компрессора:

 

4.Температура воздуха в продувочном  ресивере:

 

    

5.Подогрев воздуха о стенки  цилиндра:

    

 

6.Температура заряда в цилиндре в конце процесса наполнения:

  

 

7.Коэффицциент наполнения отнесенный  к полному ходу поршня:

   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Процесс сжатия

1.Давление в цилиндре в конце  процесса сжатия:

  

2.Температура в конце сжатия:

   

 

 

Термохимия  процесса сгорания

1.Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания для сгорания 1-го кг топлива:

   

2.Действительное количество воздуха  для сгорания 1-кг топлива:

   

3.Химический коэффициент молекулярного  изменения:

  

4.Действительный коэффициент молекулярного  изменения:

   

5.Средне мольная изохорная теплоёмкость  воздуха в конце сжатия (точка С.):

  

6.Средне мольная изохорная теплоёмкость  остаточных газов при температуре  (точка С):

     

7. =25,61

8. =33,92

9.Температура рабочего тела  в конце процесса сгорания:

   

   

    794,06+747,8=1574,86

   

10.Степень предварительного расширения:

                                   

    где 

 

 

 

 

 

 

 

 

Процесс расширения

 

1.Степень последующего расширения:

2.Давление в цилиндре в конце  расширения:

3.Температура газов в конце  расширения:

 

 

Индикаторные  и эффективные показатели цикла

 

1.Средне индикаторное давление отнесенное к полезному ходу поршня:

2,00МПа.

 

2.Среднеиндикаторное давление скруглённого цикла, отнесённое к полному ходу поршня:

 

3.Средее эффективное давление:

4.Расхождение требуемого по  условиям задания и полученного  в результате расчета значений средне      эффективного давления:

5.Удельный индикаторный расход топлива:

 

6.Удельный эффективный расход  топлива:

7.Индикаторный КПД:

8.Эффективный КПД:

 

 

 

 

 

 

 

Определение мощности двигателя

 

1.Рабочий объём цилиндра:

2.Индикаторная мощность цилиндра:

3.Ращетная индикаторная мощность  двигателя:

4.Расчетна эффективная мощность  двигателя:

 

 

Построение  расчетной индикаторной диаграммы

 

1.Полезный ход поршня:

2.Высота камеры сжатия:

3.Полезный объем цилиндра:

.

Площадь поршня Fn=3,14DD/4=0,312

4.Объемы цилиндра в точках c, z, a цикла и в Н М Т (точке m):

5.Масштаб оси абсцисс расчетной  индикаторной диаграммы в размерности  линейных размеров двигателя:

6.Маштаб оси абсцисс в размерности объема:

7.Абсциссы индикаторной диаграммы, соответствующие объемам в точка c, z, a, m цикла:

8.Масштаб оси ординат;

9.Промежуточные значения давления;

 

-на линии сжатия;

-на линии расширения;

Строим индикаторную диаграмму:

 

Таблица. 1

Данные для построения индикаторной диаграммы

Va/Vx	Vx,м3	Vx,см чертежа	P/x,МПа	P//x,МПа
1	0,0081	5,20	0,270	0,8
1,5	0,0054	3,47	0,465	1,4
2	0,0041	2,60	0,684	2,0
3	0,0027	1,73	1,177	3,4
4	0,0020	1,30	1,730	5,0
5	0,0016	1,04	2,334	6,7
6	0,0014	0,87	2,979	8,5
7	0,0012	0,74	3,663	10,4
8	0,0010	0,65	4,381	12,4
10	0,0008	0,52	5,907	12,5
12	0,0007	0,43	7,542	12,5
1	0,0081	5,20	0,270	0,8
1,5	0,0054	3,47	0,465	1,4
2	0,0041	2,60	0,684	2,0

 

10.Определение истинных объема и давления в момент начала выпуска газа.

Объём и давление в момент газовыпуска: отношение радиуса кривошипа к длине шатуна:  , положение поршня при данном угле поворота коленвала:

9.Площадь скругленной индикаторной  диаграммы:

10.Среднее индикаторное давление по индикаторной диаграмме:

11.Расхождение среднего индикаторного давления, найденного по индикаторной диаграмме и расчетного значения .

 

 

4. Расчет газообмена  и наддува

Определение располагаемого время-сечения

 

1.Размеры органов газообмена:

-кол-во окон:

-высота окон:

-суммарная ширина окон:

-угол наклона окон к оси  цилиндра:

-угол наклона окон к радиусу  цилиндра:

-кол-во клапанов: k=1

-средний диаметр клапанов:

-максимальная высота подъема  клапана:

-угол наклона посадочного пояса  клапана к оси:

-потерянный ход поршня по  выпускным окнам:hsв=0,03

-потерянный ход поршня по  продувочным окнам:

 

2.Максимальная площадь проходных сечений органов газообмена:

-окон продувочных:

-клапанов:

3. Масштабы линейных размеров  двигателя и масштаб открытия  клапана:

Принимаем масштаб линейных размеров  

                                                                       

4.Масштабы площадей:

продувочных окон:     

клапанов:

5.Масштаб оси абсцисс:  Mφ=5

6.Масштаб времени оси абсцисс:

 

7.Масштаб диаграммы площадей время-сечение:

-продувки:

-открытия клапанов:

8.Поправка профессора  Брикса на конечную длину шатуна:

9.Линейные размеры двигателя  в масштабе чертежа:

-радиус кривошипа: 

-поправка Брикса:

-высота окон:

-потерянный ход поршня по окнам:

 

10.Строим в выбранном масштабе диаграмму время-сечение. 

 

11.Определяем площади   диаграммы время – сечение:

 

-Площадь свободного выпуска:       F₁  =  5,0см²,

-Принужденного выпуска:         F₂  =  7,8 см²,

-Продувки:         F₃  =  12,0 см²

 

12.Размеры кулака:

-диаметр начальной окружности:

где

-диаметр ролика привода клапана:

 

13.Определяем располагаемые время – сечения:

   

   

   

 

 

 Определение теоретически необходимого время-сечения

 

 

1.Параметры газа в момент открытия газовыпускного органа(точка В)

-давление:

-объем:

-температура:

2.Объем цилиндра в  момент открытия продувочных  окон:

3.Давление в выпускном коллекторе:

4.Коэффициенты расхода  при истечении газа за фазы:

-свободного выпуска:

-принужденного выпуска:

-продувки:

5.Давление в цилиндре в конце фазы свободного выпуска:

6.Средний объём цилиндра за фазу свободного выпуска:

 

7.Расчетное давление в цилиндре в точке d :

 

                                                                                             

 

 

 

 

8.Время-сечение свободного выпуска, обеспечивающее снижение давления в цилиндре до величины p_н :

 

 

 

 

 

9.Объем цилиндра в момент конца фазы свободного выпуска:   V_н  =  0,0085 м³

 

 

10.Температура газов в цилиндре в конце фазы свободного выпуска (показатель адиабаты истечения газов принимаем  m = 1,3):

11.Вес газов, вытекающих из цилиндра за фазу свободного выпуска (газовая постоянная  R = 0.287 кДж/(кг К)

 

 

 

12.Весовой коэффициент избытка  продувного воздуха: 

13.Коэффициент продувки:  
   14.Геометрический коэффициент избытка продувочного воздуха:

 

 

15.Удельный объём воздуха:

16.Вес воздуха, поступающего в цилиндр за цикл:

17.Вес воздуха, вытекающего из цилиндра за фазу принужденного выпуска и продувки:

 

18.Средняя температура газов в цилиндре в период принужденного выпуска:

 

 

19.Средний удельный объём газов в цилиндре за период принужденного выпуска:

 

 

 

20.Функция перепада давления в цилиндре и в выпускном коллекторе:

 

 

 

 

21.Теоретически необходимое время-сечение принужденного выпуска:

 

 

 

22.Функция перепада давления в продувочном ресивере и в цилиндре:

 

 

 

 

   23.Удельный объем воздуха в продувочном ресивере:

 

 

 

24.Теоретически необходимое время-сечение продувки:

 

 

 Проверка достаточности проходных сечений органов газообмена

 

1.Условные скорости истечений газов за фазы :

 свободного выпуска:             

 

принужденного выпуска:

 

продувки: