Расчет параметров рабочего процесса и выбор элементтов конструкции тепловозного двигателя

RВ - газовая постоянная воздуха, RВ= 287 Дж/кг.К.

Ps=(400*287*4*1,246*4)/(0,256*0,065536*8*115,13*0,96)*10-6=0,154 (МПа)

2.1.2. Выбор схемы наддува.

По найденной величине давления наддува следует выбрать и обосновать схему воздухоснабжения дизеля.

Для четырехтактных тепловозных дизелей, как правило, применяют одну ступень сжатия воздуха в центробежном компрессоре, приводи

мом в работу от газовой турбины. Мощность, потребляемая компрессором, определяется по формуле:

, Вт (13)

где Т1 - температура воздуха на входе в компрессор, К;

- степень повышения давления в компрессоре (для компрессора низкого давления 1,9, среднего давления – 1,9 - 2,5 и высокого давления – 2,5 - 4,0);

πк=0,154/0,103=1,495

Р0 - давление воздуха на входе в компрессор ,

x0 - потери в воздухозаборных устройствам и фильтрах x0 = 6,95 - 0,97;

hК - коэффициент полезного действия компрессора (принимается равным 0,75 - 0.81);

к - показатель адиабаты сжатия (к = 1,4).Расчитаем мощность компрессора.Возьмём T1=293 K.

Nкнд=1,371*287*(1,4/1,4-1)*293*1,272*1,28=656979 (Вт)

2.1.3.Расчет параметров рабочего тела на входе в цилиндры

Температура воздуха на выходе из компрессора:

, К (14)

T2=293*((1+(1,11-1/0,78-1))=334,02 K.

Если в выбранной схеме предусмотрен охладитель, то температура после охладителя на входе в дизель определяется соотношением:

, К (15)

Ts=334-0,4(334-293)=317,6 K.

гдеhх - коэффициент эффективности охладителя;

ТW - температура теплоносителя, охлаждающего наддувочный воздух.

Для водовоздушных охладителей hх находится в пределах 0,75 - 0,7, для воздуховоздушных охладителей величина может быть принята в пределах hх = 0,35 - 0,5.

Температура воды, охлаждающей на тепловозе наддувочный воздух, может приниматься равной 330 К при нормальных наружных условиях (нормальные атмосферные условия: р0=0,103 МПа, Т0=293 К).

В случае применения воздуховоздушного охладителя температура ТW принимается равной Т0=293 К.

Потери давления воздуха по тракту и в воздухоохладителе оцениваются приближенно:

, (16)

где xS - коэффициент потерь; выбирается в пределах 0,92 - 0,95.

Ps1=0,95*0,154=0,1463 Мпа.

2.2. Процессы наполнения и сжатия

Давление свежего заряда в конце наполнения определяется по формулам:

· для 4-х тактных двигателей с наддувом:

Ра = (0,90  0,96).РS , (21)

Pa=0,96*0,154=0,147 Мпа.

Температура воздуха в конце наполнения:

, К (23)

где ТS - температура воздуха на входе в двигатель;

DТ - приращение температуры воздуха в цилиндре;

Тr - температура остаточных газов в цилиндре двигателя;

gr - коэффициент остаточных газов.

Ta=370+15+0,02*650/(1+0,02)=390 K.

Величина:

, К (24)

где DТкин - повышение температуры свежего заряда за счет преобразования кинетической энергии в тепловую (DТкин = 7 К);

DТm - повышение температуры воздушного заряда за счет подогрева от стенок цилиндра (DТm = 8 К).

Величины коэффициента остаточных газов и Тr принимаются в пределах:

· 4-х тактные дизели c наддувом gr = 0,02, Тr = 650 К;∆T=15 K.

Коэффициент наполнения hV определяется по формуле:

, (25)

где e - степень сжатия;

Gд1 – коэффициент, учитывающий до зарядку цилиндров двигателя Gд1=1,02  1,07.

Перед определением hV необходимо выбрать величину степени сжатия e.

При выборе e учитывают максимально-допустимое давление сгорания в двигателе [РZ]maх. Выбранная величина степени сжатия не должна превышать значения:

, (26)

где  - степень повышения давления при сгорании;

n1 - среднее значение показателя политропы сжатия.

Допустимое давление сгорания [РZ]maх в современных дизелях находится в пределах 12 - 14 МПа и зависит от выбранной конструкции двигателя.

Степень повышения давления  и степень сжатияeвыбираются так, чтобы величина  находилась в пределах 1,3 - 1,8, а величина e в пределах, указанных на рис. 2.

Показатель политропы сжатия n1 в современных двигателях зависит от конструкции системы охлаждения и потерь тепла в цилиндре при сжатии. Величина n1 выбирается в пределах 1,34  1,36.Примем n1 =1,34.

ε=(14 / 1,3*0,147)1/1,34=24,6

ηv=24,6*1,02*0,147*317,6*1/(24,6-1)(1+0,02)*0,154*390,19=0,809

Определяем действительный рабочий объем цилиндра Vh` в момент закрытия впускного органа газораспределения (фаза jа):

, м3

где R – радиус кривошипа равен значению S/2, 0,128 м.

 - отношение радиуса кривошипа к длине шатуна принимается 0,3-Д 49.

jа - фаза запаздывания закрытия впускного органа определяется исходя из типа рассчитываемого двигателя и может соответствовать фазе jа уже существующих тепловозных двигателей (см. табл.2.).

Таблица 2.

фаза jа=28˚ Fп=3,14*0,2562/4=0,052

V’h=0,128((1-0,4716)+1,3/4*(1+0,0927))*0,052=0,0057 (м2)

Определяем объем сжатия:

, м3

Vc=0, 0057/ (24,6-1)=0,00024 м3

Количество свежего заряда в цилиндре в конце наполнения:

, кг (27)

 Скачать реферат