По результатам расчета строим расчетную диаграмму (рис. 2)
Масштаб давления: mp = 0,11 МПа/мм.
Масштаб объема: mv = 0,0072 м3/мм.
Среднее индикаторное давление:
Площадь диаграммы теоретического цикла (до скругления):
Sтеор=3844 мм2.
Площадь диаграммы теоретического цикла (после скругления):
Sд=3763 мм2.
Коэффициент скругления :
j ск = = = 0,979.
Среднее индикаторное давление теоретического цикла (Pi`), МПа:
Pi′ = =
= = 2,769.
Расчетное среднее индикаторное давление, МПа:
Pi = P’i · jск = 2,769 · 0,975 = 2,711.
Заданное среднее индикаторное давление, МПа:
Piзад = = = 2,667.
Среднее индикаторное давление из диаграммы, МПа:
Piд = = = 2,785.
Погрешность расчета, %:
DPiзад = = = 1,623%
(допуск ± 2,5%).
Погрешность построения, %:
DPiд = = = -2,73 %
(допуск ± 5,0%).
Индикаторные и эффективные показатели:
Индикаторная работа газов в цилиндре, кДж:
Li = Pi · Vh· 103 = 2,711 · 0,0107 · 103 = 29,01.
Среднее эффективное давление, МПа:
Pe = Pi · hм = 2,711 · 0,93 = 2,52.
Индикаторная мощность, кВт:
Ni = = = 1740,6.
Эффективная мощность, кВт:
Ne = Ni · hм = 1740,6 · 0,93 = 1618,8.
Часовой расход топлива, кг/ч:
Gч = = = 287,28.
Удельный индикаторный расход топлива, кг/кВт∙ч:
gi = = = 0,165.
Удельный эффективный расход топлива, кг/кВт∙ч:
g e = = = 0,177.
Индикаторный КПД:
h i = = = 0,511.
Эффективный КПД:
hе = hi · hм = 0,511 · 0,93 = 0,475
Погрешность расчета (допустимое отклонение ± 2,5 %):
DPe = = = 1,587 %.
Dge = = = - 1,695 %.
DNe = = = 1,408 %.
III. Расчет процесса газообмена
1. Построение круговой диаграммы фаз газораспределения
Нахождение высоты открытия клапанов:
dгорл = 180 мм
dштока = 28 мм
S1 = πd2горл / 4 - πd2штока / 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) Gк = = = 3,06 кг/ч
б) Gк =
= Gк - = 0,51 кг/ч
Принимаем = 0,7.
= S1 = S2
ρs = 4,396 кг/м3
= 0,75
= = = 27,5 Па
IV. Расчет системы наддува
Исходные данные
1. Давление наддува Ps=0,41 МПа
2. Температура воздуха в ресивере Тs=325 К
3. Коэффициент продувки jа=1,2
4. Коэффициент избытка воздуха при сгорании a=2,2
5. Давление газов за выпускными органами Рг=3,8 ×105 МПа
6. Коэффициент, учитывающий увеличение расхода газов по сравнению с воздухом на величину расхода топлива b=1,028
7. Барометрическое давление Рб=0,1013МПа
8. Температура воздуха на входе в компрессор Т0=ТМ0=293 К
9. Теоретически необходимое количество воздуха L0’=14,54 кг/кг
10. Низшая теплота сгорания QHр=42711 кДж/кг
11. Относительная потеря тепла с газами qГ=0,45
12. Средняя теплоёмкость: воздуха Ср.в.=1,05 кДж/(кг*К)
газов Ср.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.
xобщ =xфxвоxгxотxn
xф=0,99 – в фильтрах турбокомпрессорах
xво= 0,98 – в воздухоохладителе
xг=0,98 – в выпускном трубопроводе до турбины
xот= 0,99 – в выпускном трубопроводе после турбины
xn=Рг/Рs=0,927 – при продувке цилиндра
xобщ=0,99*0,98*0,98*0,99*0,927=0,872
2. Температура газов перед турбиной
Тт=Тs+
qГ – относительная потеря тепла с газами
СРГ – средняя теплоемкость газов (кДж/кг)
Тт=314+=773 К
3. Выбор КПД турбокомпрессора
hТК=0,6375
4. Вычислим степени повышения давления воздуха pк в компрессоре и pт в турбине
pк =Рк/Р0=РS/(xвоРбxф)=0,41/(0,98 ∙ 0,1013 ∙ 0,99) = 4,172
Рб - барометрическое давление [МПа]
pт = Рт/Рот = xобщpк=0,872×3,14 = 3,638
5. Определяем относительные перепады температур воздуха в компрессоре и газов в турбине
=pк(к-1)/к-1=4,172(1,4-1)/1,4-1=0,504
=1-
Находим коэффициент импульсности
KE расч. =
Т0 – температура воздуха на входе в компрессор.
KE расч. = = 0,84
6. Вычисляем адиабатные работы сжатия воздуха в компрессоре НК и расширения газов в турбине НТ
НК= 1005Т0 =1005*293*0,504 = 148410 Дж/кг
НТ=1128ТТ =1128*773*0,309 = 269431 Дж/кг
7. Вычисляем температуру воздуха за компрессором
ТК=Т0+
hад.к.=0,85 –адиабатный КПД компрессора
ср.в. – средняя теплоемкость воздуха [кДж/(кг*К)]
ТК=293+=459 К
8. Вычисляем температуру газов за турбиной
Т0Т = ТТ-
hад.т.=hТ/hТМ =0,75/0,97=0,773 – адиабатный КПД турбины
hТ=0,75 – КПД турбины
hТМ=0,97 – механический КПД турбокомпрессора
сРГ – среднея теплоемкость газов [кДж/(кг*К)]
Т0Т=773 - =582 К
9. Определим секундный массовый расход воздуха через компрессор
Gk = Gs = = = 3,11 кг/с
Ne = 1648 кВт
ge = 0,177 кг/кВт∙ч
10. Находим суммарную мощность турбин
SNT = SNК = 543 кВт
Проверим её относительную величину
dТ=
Выбор числа и типа турбокомпрессора.
Исходя из допускаемой производительности одного турбокомпрессора ( не более 4 кг/с) и суммарной производительности турбокомпрессора двигателя Gк = Gs = 0,857 кг/с, принимаем число турбокомпрессоров для 6-ти цилиндрового двигателя с (изобарной) импульсной системой наддува, равное одному.
Задаемся диаметром колеса компрессора с лопаточным диффузором Dк = 350 мм и находим безразмерный коэффициент напора компрессора НК=1,35
1. Вычисляем окружную скорость на периферии колеса компрессора
UК=
2. Выбираем относительную скорость потока на входе в колесо компрессора
сm =0,35 и подсчитываем скорость потока
с=сmuК=0,35*468,9=164,1 м/с
3. Определяем площадь входа в колесо компрессора
FK=G’K/(r0c)
r0=P0106/(RT0)=0.1013∙106/(287∙293)= 1,205 кг/м3 – плотность воздуха перед компрессором
G’k = Gk/i = 3,11/ 1 = 3,11
i = число турбокомпрессоров
FК=3,11/(1,205∙164,1)=0,0157 м2
4. Вычислим диаметр колеса компрессора
DК=а
а=1,9; b=0,62 – коэффициенты конструктивных соотношений
DК=1,9=0,342 м
Отличие полученных DК от предварительно принятого составляет:
% и не превышает допустимых 5%
5. Частота вращения ротора турбокомпрессора на расчетном режиме
nТ=
В системе одноступенчатого изобарного наддува 8-цилиндрового двигателя типа MAN B&W L21/31 необходимо иметь один турбокомпрессор типа TK 35.
V. Анализ уравновешенности двигателя
Тип двигателя: четырёхтакный (m = 2) MAN L21/31;
Число цилиндров: i = 8;
Порядок работы цилиндров:
1-3-2-4-8-6-7-5
Порядок выполнения расчётов:
1) Определение угла заклинки звезды I порядка:
2) Определение угла заклинки звезды II порядка:
λкшм = 0,23
n = 900 об/мин
3) Строим звезду Iго и IIго порядка (схемы кривошипа)
Вывод:
Двигатель уравновешен по всем силам инерции вращающихся масс (ΣPjВ = 0), поступательно – движущихся масс Iго и IIго порядка (ΣPjI = 0, ΣPjII = 0), по всем моментам инерции поступательно – движущихся масс Iго и IIго порядка (ΣMjI = 0, ΣMjII = 0) и по моментам инерции вращающихся масс (ΣMjВ = 0)
VI. Узловой вопрос “Топливная аппаратура Судовых ДВС”
6.1 Топливная система
Типовая схема топливной системы судовой дизельной установки, включающей топливоподготовку и подачу топлива к двигателю, представлена на рис. 6-1.
До использования в двигателе топливо должно быть очищено от механических примесей и воды (отстаивание, сепарирование, фильтрация) и подготовлено к подаче (повышение давления для улучшения наполнения ТНВД и подогрев вязкости до 10-12 сСт).
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9
