Расчет параметров рабочего процесса и выбор элементов конструкции тепловозного дизеля

Величины коэффициента остаточных газов и Тr принимаются в пределах:

· 4-х тактные дизели без наддува gr = 0,03 -0,06, Тr = 700 - 800 К;

· 4-х тактные дизели c наддувом gr = 0,01 0,03, Тr = 600  700 К;

· 2-х тактные дизели с клапанно-щелевой продувкой gr = 0,06 0,08,

Тr = 700  800 К;

· 2-х тактные дизели c прямоточно-щел

евой продувкой gr = 0,03 0,06,

Тr = 600  700 К.

Коэффициент наполнения hV определяется по формуле:

, (25)

где e - степень сжатия;

Gд1 – коэффициент, учитывающий дозарядку 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 сжатия e выбираются 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.

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

, м3

где R – радиус кривошипа равен значению S/2, м;

 - отношение радиуса кривошипа к длине шатуна принимается (0,2  0,25);

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.

Определяем объем сжатия:

, м3

Количество свежего заряда в цилиндре в конце наполнения:

, кг (27)

где РS` - давление наддувочного воздуха в МПа.

Масса рабочего тела в цилиндре в конце наполнения:

, кг

Давление воздуха в конце сжатия:

, МПа (28)

Температура воздуха в конце сжатия:

, К (29)

По условию возможности надежного самовоспламенения топ­лива значение температуры ТС должно быть не менее 750 К.

2.3. Процесс сгорания

Целью расчета процесса сгорания является определение температуры ТZ и давления РZ рабочего тела в точке расчетной индикаторной диаграммы и степени предварительного расширения .

При расчетах рабочего цикла весовой состав дизельного топлива по химическим элементам принимается:

углерода С = 0,86, водорода Н = 0,13 и кислорода О = 0,1.

Коэффициент избытка воздуха  оказывает непосредственное влияние на качество процесса сгорания топлива, а, следовательно, и на величину индикаторного КПД двигателя. Для дизелей с наддувом при определенных значениях коэффициента избытка воздуха удельный расход топлива достигает минимального значения.

Ориентировочно можно принимать, что расчетная величина коэффициента избытка воздуха находится в пределах для комбинированных двигателей  = 1,8  2,2, для двигателей без наддува -  = 1,7 - 2,0.

Определяем цикловую подачу топлива:

, кг/цикл (30)

Цикловая подача современных тепловозных двигателей находится в пределах 0,305 - 1,46 г/цикл. Для определения температуры газов в конце "видимого" сгорания топлива точка “z” расчетной индикаторной диаграммы используют уравнение сгорания:

, (31)

где xZ - коэффициент использования теплоты в точке “z”;

mCV’ - средняя молярная теплоемкость свежего заряда при постоянном объеме, кДж/моль.К;

mCР’ - средняя молярная теплоемкость продуктов сгорания при постоянном давлении в точке “z”, кДж/моль.К;

Z - расчетный коэффициент молекулярного изменения в точке “z”;

ТZ - температура рабочего тела в точке “z”, К;

L0 - количество киломолей воздуха, необходимое для сгорания I кг топлива при к = 1 (L0 = 0,486).

Так как величины теплоемкостей приближенно являются ли­нейными функциями температуры, то уравнение (31) является квадратным относительно ТZ.

Рекомендуется следующий порядок определения величин, входящих в уравнение (31).

2.3.1. Определяют коэффициент молекулярного изменения при полном сгорании:

, (32)

2.3.2. Выбирают значение коэффициента использования теп­лоты в пределах:

· для дизелей средней быстроходности x = 0,75 - 0,85;

· для быстроходных дизелей x = 0,8  0,9.

2.3.3.Выбирают коэффициент выделения теплоты ХZ в конце "видимого" сгорания

Для двигателей средней быстроходности можно принять ХZ = 0,65 - 0,9; для быстроходных дизелей ХZ = 0,75 - 0,85.

2.3.4.Подсчитывают коэффициент использования теплоты в точке Z:

, (33)

2.3.5.Коэффициент молекулярного изменения в точке Z:

, (34)

 Скачать реферат