Тс = Та e n -1 = 331*121,37-1=831 К
a. Теоретическое количество воздуха необходимое для сгорания 1 кг топлива
0.496 кмоль/кг
b. Действительное значение
L=L0a=0,496*1,9=0,942 кмоль/кг
c. Химический теоретический коэффициент молекулярного изменения в процессе сгорания
1+1,033
d. 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 TZ
TZ (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=1,64
a. Степень расширения
7,3
b. Давление в цилиндре в конце расширения
=1,03 МПа
c. Температура газов в конце расширения
1170 К
a. Среднее индикаторное давление цикла
=2,044 МПа
b. Заданное среднее индикаторное давление
2,048 МПа
где 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
1,25
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
0,00497
0,82711
2,43716
5
2,5
0,00398
1,12287
3,20688
6
0,00332
1,44147
4,01307
7
0,00249
2,13783
5,71677
8
0,00199
2,90228
7,52229
9
0,00166
3,72578
9,41333
z
7,31
0,00136
4,88334
12,0015
11
0,00124
5,52565
12
10
0,00099
7,50153
c
0,00083
9,63004
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 кВт
d. 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/цикл
g. Часовой расход топлива
213 кг/час
h. Удельный индикаторный расход
0,238 кг/(кВт*ч)
i. Индикаторный КПД
0,353
j. 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)
yвп=, где
GS=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=, где
GВ(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= , где
Vц = (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=МПа
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 К
3. 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 = 0,656
корректировка 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 К
9. 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
10. Суммарная мощность турбин
SNT=SNK=962 кВт
проверим ее относительную величину
dТ=0,342
11. Выбор числа и типа турбокомпрессора
Задаемся диаметром колеса компрессора с лопаточным диффузором 900 мм и находим безразмерный коэффициент напора компрессора НК=1,4
1. Окружная скорость на периферии колеса компрессора
UК=412 м/с
2. Скорость потока
с=сmuК=0,3*412=122,7 м/с,
где сm=0,3 - относительная скорость потока на входе в колесо компрессора
3. Площадь входа в колесо компрессора
FK=GK/(r0c)
r0=P0106/(RT0)=0,1013*0.98*106/(287*330)= 1,165 кг/м3 – плотность воздуха перед компрессором
FК=6,72/(1,165*122,7)=0,047 м2
4. Диаметр колеса компрессора
DК=а
а=1,8 ;b=0.61 – коэффициенты конструктивных соотношений
DК=1,8=0,556 мм
Отличие полученных DК от предварительно принятого составляет:
0,71% и не превышает допустимых 5%
5. Частота вращения ротора турбокомпрессора на расчетном режиме
nТ=
В системе импульсного наддува 6-цилиндрового двигателя типа VASA R32 необходимо иметь один турбокомпрессора типа ТК 56.
Вычислитель среднего индикаторного давления NK-5 представляет собой систему управления работой дизельного двигателя, предоставляющею кривые давления в функции времени и информацию, получаемую от следующих датчиков:
GT-20 - датчика давления в цилиндре (работает непрерывно)
GT-30 - датчика давления впрыска топлива (работает непрерывно)
T-17/4- датчика давления продувочного воздуха
GF-1 - магнитного датчика
GH - датчиков поршневых колец
В систему NK-5 входят также цветной информационный дисплей для показа и флоппи-диск для хранения кривых и другой информации, связанной с процессом сгорания и впрыска топлива в дизельном двигателе.
Следующие данные могут быть получены от:
ДАТЧИКА ДАВЛЕНИЯ В ЦИЛИНДРЕ, тип GT-20 / GE-11. MIP ~ среднее индикаторное давление. Ртах - максимальное давление сгорания. Рсотр - давление сжатия
Рехр - давление на линии расширения,36 за ВМТ. сортах - угол относительно ВМТ, при котором происходит Ртах. Load - мощность цилиндра в Квт
ДАТЧИКА ДАВЛЕНИЯ ТОПЛИВА, тип GT-30 / GE-11. FPmax ~ максимальное давление впрыска топлива
ГРор°п- давление топлива при открытии иглы форсунки. осРореп- угол опережения впрыска топлива /по отношению к ВМТ/. G - продолжительность подачи топлива в градусах поворота коленчатого вала
ДАТЧИКА ДАВЛЕНИЯ ПРОДУВОЧНОГО ВОЗДУХА GT". 7/4 бар. Pscav - давление продувочного воздуха
ДАТЧИКА ИЗМЕРЕНИЯ ВРАЩЕНИЯ КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА GF-1
RPM - частота вращения / об/мин /. Положение поршня
NK-108DTR, 030990 3 AUTRONICA
На ЭЛТ-экран дисплея могут быть выведены следующие комбинации кривых/данных:
Кривая/данные давления в цилиндре
Кривая/данные давления впрыска топлива
Кривая/данные давления в цилиндре совместно с кривой/данными впрыска топлива
Кривая/данные давления в цилиндре совместно с хранящимися на диске криво/данными давления в цилиндре
Кривая/данные впрыска топлива совместно с хранящимися на диске криво/данными впрыска топлива
Кривые/данные измерений, хрс1Нрщиес;я на диске
Таблица давления по цилиндрам
Общее состояние двигателя
Импульсы от поршневых колец
Как правило/ в систему включается принтер данных/кривых с цветовой печатью, который по запросу копирует представленную на дисплее информацию.
Список используемой литературы
1. Возницкий И.В., Современные судовые среднеоборотные двигатели, Учебное пособие по специальности 2405.
2. Волочков В.А. Расчет рабочих процессов судовых дизелей, Москва В/О”МОРТЕХИНФОРЕКЛАМА” 1987
3. Возницкий И.В.,Камкин С.В.,Шмелев,В.А.,Осташенков С.Д. Рабочие процессы судовых дизелей Транспорт 1979
4. Wartsila-Sulzer ZAS 40/48 instruction manual
Страницы: 1, 2
