Судовой двигатель внутреннего сгорания L21/31 (стр. 3 из 11)

Масштаб давления: m_p = 0,11 МПа/мм.

Масштаб объема: m_v = 0,0072 м³/мм.

Среднее индикаторное давление:

Площадь диаграммы теоретического цикла (до скругления):

S_теор=3844 мм².

Площадь диаграммы теоретического цикла (после скругления):

S_д=3763 мм².

Коэффициент скругления :

j_ск =

= 0,979.

Среднее индикаторное давление теоретического цикла (P_i^`), МПа:

P_i′ =

= 2,769.

Расчетное среднее индикаторное давление, МПа:

P_i = P’_i· j_ск = 2,769 · 0,975 = 2,711.

Заданное среднее индикаторное давление, МПа:

P_i^зад =

= 2,667.

Среднее индикаторное давление из диаграммы, МПа:

P_i^д =

= 2,785.

Погрешность расчета, %:

DP_i^зад =

= 1,623%

(допуск ± 2,5%).

Погрешность построения, %:

DP_i^д =

= -2,73 %

(допуск ± 5,0%).

Индикаторные и эффективные показатели:

Индикаторная работа газов в цилиндре, кДж:

L_i = P_i· V_h· 10³ = 2,711 · 0,0107 · 10³ = 29,01.

Среднее эффективное давление, МПа:

P_e = P_i · h_м = 2,711 · 0,93 = 2,52.

Индикаторная мощность, кВт:

N_i =

= 1740,6.

Эффективная мощность, кВт:

N_e = N_i · h_м = 1740,6 · 0,93 = 1618,8.

Часовой расход топлива, кг/ч:

G_ч =

= 287,28.

Удельный индикаторный расход топлива, кг/кВт∙ч:

g_i =

= 0,165.

Удельный эффективный расход топлива, кг/кВт∙ч:

g_e =

= 0,177.

Индикаторный КПД:

h_i =

= 0,511.

Эффективный КПД:

h_е = h_i · h_м = 0,511 · 0,93 = 0,475

Погрешность расчета (допустимое отклонение ± 2,5 %):

DP_e =

= 1,587 %.

Dg_e =

= - 1,695 %.

DN_e =

= 1,408 %.

III. Расчет процесса газообмена

1. Построение круговой диаграммы фаз газораспределения

Нахождение высоты открытия клапанов:

d_горл = 180 мм

d_штока = 28 мм

S₁ = πd²_горл/ 4 - πd²_штока/ 4 = 24815

S₂= πDh = 3.14×180×h

S₁= S₂

h = S₂/ πD = 24815 / (3.14×180) = 56,7

Диаграмма линейного открытия клапанов, определяемого профилем кулачков газораспределенного привода

2.Определим потерю при прохождении воздуха во время продувки.

Расход воздуха через компрессор:

а) G_к =

= 3,06 кг/ч

б) G_к =

= G_к -

= 0,51 кг/ч

Принимаем

= 0,7.

= S₁ = S₂

ρ_{s =}4,396 кг/м³

= 0,75

= 27,5 Па

IV. Расчет системы наддува

Исходные данные

1. Давление наддува P_s=0,41 МПа

2. Температура воздуха в ресивере Т_s=325 К

3. Коэффициент продувки j_а=1,2

4. Коэффициент избытка воздуха при сгорании a=2,2

5. Давление газов за выпускными органами Р_г=3,8 ×10⁵ МПа

6. Коэффициент, учитывающий увеличение расхода газов по сравнению с воздухом на величину расхода топлива b=1,028

7. Барометрическое давление Р_б=0,1013МПа

8. Температура воздуха на входе в компрессор Т₀=Т_М0=293 К

9. Теоретически необходимое количество воздуха L₀’=14,54 кг/кг

10. Низшая теплота сгорания Q_H^р=42711 кДж/кг

11. Относительная потеря тепла с газами q_Г=0,45

12. Средняя теплоёмкость: воздуха С_р.в.=1,05 кДж/(кг*К)

газов С_р.г.=1,09 кДж/кг

13. Индикаторная мощность двигателя N_i=1740 кВт

14 Число цилиндров i =8

1. Оценка потерь давления в газовоздушных трактах системы.

x_общ =x_фx_воx_гx_отx_n

x_ф=0,99 – в фильтрах турбокомпрессорах

x_во= 0,98 – в воздухоохладителе

x_г=0,98 – в выпускном трубопроводе до турбины

x_от= 0,99 – в выпускном трубопроводе после турбины

x_n=Р_г/Р_s=0,927 – при продувке цилиндра

x_общ=0,99*0,98*0,98*0,99*0,927=0,872

2. Температура газов перед турбиной

Т_т=Т_s+

q_Г – относительная потеря тепла с газами

С_РГ – средняя теплоемкость газов (кДж/кг)

Т_т=314+

=773 К

3. Выбор КПД турбокомпрессора

h_ТК=0,6375

4. Вычислим степени повышения давления воздуха p_к в компрессоре и p_т в турбине

p_к =Р_к/Р₀=Р_S/(x_воР_бx_ф)=0,41/(0,98 ∙ 0,1013 ∙ 0,99) = 4,172

Р_б- барометрическое давление [МПа]

p_т = Р_т/Р_от= x_общp_к=0,872×3,14 = 3,638

5. Определяем относительные перепады температур воздуха

в компрессоре и газов

в турбине

=p_к^(к-1)/к-1=4,172^(1,4-1)/1,4-1=0,504

=1-

Находим коэффициент импульсности

K_E_расч. =

Т₀ – температура воздуха на входе в компрессор.

K_E_расч. =

= 0,84

6. Вычисляем адиабатные работы сжатия воздуха в компрессоре Н_К и расширения газов в турбине Н_Т