Расчет рабочих процессов судового дизеля ВЯРТСИЛЯ "Vasa22" (стр. 2 из 3)
b. Действительное значение
L=L0a=0,496*1,9=0,942 кмоль/кг
c. Химический теоретический коэффициент молекулярного изменения в процессе сгорания
1+ 
1,033d. Действительное значение
e. Средняя изохорная теплоемкость продуктов сгорания (кДж/(кмоль*К)) при:
Тс: (mСV)C =19.26+0.0025TC=19,26+0,0025*831=21,34
TZ: (mCV)Z =
=
=
19,89+0,00308 TZTZ (изобарная): (mCР)Z = (mCV)Z + 8,315 =28,205+0,00308 TZ
f. Степень повышения давления при сгорании
l = 1,5
g. Температура рабочего тела в точке z определяем из уравнения сгорания путем решения его методом последовательных приближений
Принимаем ТZ =1850 К
h. Степень предварительного расширения:
r=
1,646. Процесс расширения
a. Степень расширения
7,3b. Давление в цилиндре в конце расширения
= 
1,03 МПаc. Температура газов в конце расширения
1170 К7. Расчетный цикл
a. Среднее индикаторное давление цикла
=
2,044 МПаb. Заданное среднее индикаторное давление
2,048 МПагде Ре3 = Ре =1,77 МПа
jСК =0,97 - коэффициент скругления
c. Отклонение
2,2 %Расчет политроп сжатия и расширения
| e1=Va/V1 | Vi = Va / e1 | Pсж=Ра e1n1 | Pрасш=РВ e1n2 | |
| а | 1 | 0,00995 | 0,32 | 1,039 |
| 1 | 1,25 | 0,00796 | 0,43443 | 1,36715 |
| 2 | 1,5 | 0,00663 | 0,55769 | 1,71084 |
| 3 | 1,75 | 0,00568 | 0,68883 | 2,06802 |
| 4 | 2 | 0,00497 | 0,82711 | 2,43716 |
| 5 | 2,5 | 0,00398 | 1,12287 | 3,20688 |
| 6 | 3 | 0,00332 | 1,44147 | 4,01307 |
| 7 | 4 | 0,00249 | 2,13783 | 5,71677 |
| 8 | 5 | 0,00199 | 2,90228 | 7,52229 |
| 9 | 6 | 0,00166 | 3,72578 | 9,41333 |
| z | 7,31 | 0,00136 | 4,88334 | 12,0015 |
| 11 | 8 | 0,00124 | 5,52565 | |
| 12 | 10 | 0,00099 | 7,50153 | |
| c | 12 | 0,00083 | 9,63004 |
8. Индикаторные и эффективные показатели дизеля
a. Среднее индикаторное давление
Pi =Pi’ jCK=2,044*0.97=1,96 МПа
b. Индикаторная работа газов
Li=PiVh103=1,96*0,0091*1000=72,65 кДж
c. Индикаторная мощность
Ni=
894,6 кВтd. Среднее эффективное давление
Pe=PihM=1,96*0,9=1,76 МПа
e. Эффективная мощность
Ne=NihM=894,6*0,9=805 кВт
f. Цикловая подача топлива
gц=
0,0011 кг/циклg. Часовой расход топлива
213 кг/часh. Удельный индикаторный расход
0,238 кг/(кВт*ч)i. Индикаторный КПД
0,353j. Эффективный КПД
hе= hihм=0,353*0,9=0,318
k. Удельный эффективный расход топлива
0,221кг/(кВт*ч)l. Отклонение
2,79%где geз=0,215 кг/(кВт*ч)
9. Расчет процесса газообмена
yвп=
, гдеGS=GBja=1.852*1.5=2.8 кг – расход воздуха на цилиндр за цикл
R=287 Дж/(кг*к) – газовая постоянная
А3эф=А3mвп=248*0,8=198,4 м2*с – эффективное время сечение продувки
yвп=
=0,19(Рц/РS)расч=0,98
Рц=РS(Рц/РS)=0,216*0,98=0,212 МПа
DРвп= Рs-Рц=0,216-0,212=0,04 МПа
1. Определение потери давления DРвып в выпускных органах и давления в выпускном трубопроводе Рг в процессе принудительного выпуска.
yвып=
, гдеGВ(jа + gнп - gг –1)=1,852(1,5+0,6-0,05-1)=1,94 кг – количество газов и воздуха проходящих через выпускные органы за стадию принудительного выпуска
gнп=0,6 – коэффициент остаточных газов к моменту начала продувки
А2эф=А2mвып=131,2*0,8=104,96 м2с – эффективное время сечение принудительного выпуска.
Рц=0,212 МПа – среднее давление в цилиндре за период продувки принудительного выпуска
Тц – средняя температура газов в цилиндре за период принудительного выпуска.
Тц=(Тнп-Та) / [ln(Тнп/Та)]
Тнп – температура газов в цилиндре к началу продувки
Тнп = ТВ’(Рнп/Рв’)(m-1)/m
Рнп – давление газов в цилиндре к началу продувки
Рнп = Рd=РS=0.216 МПа
Тнп=921(0,216/0,79)(1,3-1)/1,3 =683 К
Тц=(683,5-336)/[ln(683,5/336)]=489 К
yвып=
(Рг/Рц)расч=0,92
Рг=Рц(Рс/Рц)расч=0,212*0,92=0,195 МПа
DРвып=Рц-Рг=0,212-0,195=0,021МПа – общий перепад давления на продувку цилиндра.
2. Проверка соблюдения условия Рd=PS (достаточности время-сечение предварения выпуска)
Рd=
, гдеVц = (VB’+Vd)/2=(0.86+1.19)/2=1.02 м3 – средний объем цилиндра за период предварения выпуска.
А1mСВ=58*0,7=40,6 м2с – эффективное время-сечение предварения выпуска.
mСВ=0,7 – коэффициент расхода выпускных органов в период свободного выпуска.
РГ=0,195 МПа – среднее давление в выхлопном коллекторе за период предварения выпуска.
Рd=
МПа10. Расчет систем наддува
1. Оценка потерь давления в газовоздушных трактах системы.
xобщ =xфxвоxрxотxn
xa=0.97 – в фильтрах турбокомпрессорах
xво= 0,97 – в воздухоохладителе
xг=0,96 – в выпускном трубопроводе до турбины
xот= 0,97 – в выпускном трубопроводе после турбины
xn=Рг/Рs=1,0 – при продувке цилиндра
xобщ=0,99*0,98*0,98*0,97*1,0=0,876
2. Температура газов перед турбиной
Тт=Тs+
qГ =0,4 – относительная потеря тепла с газами
СРГ =1,09 – средняя теплоемкость газов (кДж/кг)
Тт=303+
=683 К3. Выбор КПД турбокомпрессора
hТК=0,60-0,67
4. Степени повышения давления воздуха pк в компрессоре и понижения давления газов pт в турбине
pк =Рк/Р0=РS/(xвоРбxф)=0,339/(0,97*0,97*0,1013)=3,56
Рб=0,1013 - барометрическое давление [МПа]
pт = Рт/Рот=xобщpк=0,876*3,56=3,12
5. Определяем относительные перепады температур воздуха
В компрессоре:
Dtк=pк(к-1)/к-1=3,56(1,35-1)/1,35-1=0,3904
В турбине:
DtТ=1-
6. Балансный параметр hТК и оценка достаточной мощности турбины
hТК РАСЧ =
Т0 = 300 К – температура воздуха на входе в компрессор.
hТК РАСЧ =
0,656корректировка показателей ТТ , xобщ не требуется
7. Адиабатные работы сжатия воздуха в компрессоре НК и расширения газов в турбине НТ
НК= 1005Т0Dtк=1005*303*0,3904=118883 Дж/кг
НТ=1128ТТDtТ=1128*327*0,255=180932 Дж/кг
8. Температура воздуха за компрессором
ТК=Т0+
hад.к.=0,83 –адиабатный КПД компрессора
ср.в. =1050 кДж/(кг*К) – средняя теплоемкость воздуха
ТК=303+
=439 К9. Температура воздуха за турбиной
Т0Т=ТТ -
hад.т.=hТ/hТМ =0,82/0,94=0,872 – адиабатный КПД турбины
hТ=0,82 – КПД турбины
hТМ=0,94 – механический КПД турбокомпрессора
сРГ – среднея теплоемкость газов [кДж/(кг*К)]
Т0Т=627 -
= 482 К