Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство транспорта Российской Федерации

Служба морского транспорта

Федеральное государственное образовательное учреждение

Государственная морская академия имени адмирала С.О. Макарова

Контрольная работа

на тему: Расчет рабочего цикла двигателя

Задание

Тип двигателя 6K67GFCA

Частота вращения n = 160 об/мин

Удельный эффективный расход топлива g_e^зад = 191 г/кВт·ч

Среднее эффективное давление P_e^зад = 1,38 МПа

Число цилиндров i = 6

Диаметр цилиндра D = 67 см

Ход поршня S = 140 см

Давление в конце сжатия P_c^зад = 8,3 МПа

Максимальное давление цикла P_z^зад = 9,2 МПа

Угол закрытия газораспределительных органов _а = 72ПКВ после НМТ

Угол открытия впускных органов _b = 78ПКВ до НМТ

Угол открытия продувочных органов _d = 41ПКВ до НМТ

Постоянная КШМ _ш = 0,28

Механический КПД _м = 0,91

Коэффициент тактности (2^х-тактного) m = 1

Топливо (СВЛ)

Массовое содержание углерода С = 0,8576

Массовое содержание водорода Н = 0,1051

Массовое содержание серы S = 0,02

Массовое содержание кислорода O = 0,0102

Массовое содержание воды W = 0,005

Массовое содержание азота N = 0,0017

Массовое содержание золыA = 0,0004

Исходные данные к расчёту :

Коэффициент тактности m=1.

Проектная эффективная мощность двигателя, кВт:

N_e^зад = = = 10890.

Радиус кривошипа, м:

R = = = 0,70.

Поправка Брикса, м:

ОО? = = = 0,098.

Коэффициент потерянного хода поршня:

_а = = = 0,286 , где

S_а - потерянный ход поршня (из рис. 1).

Молярная масса кислорода в воздухе ₀₂ = 32 кг/кмоль (принимаем).

Молярная масса азота в воздухе _N2 = 28 кг/кмоль (принимаем).

Молярная масса воздуха, кг/кмоль:

_в = 0,23·₀₂ + 0,77·_N2 = 0,23·32 + 0,77·28 = 28,92.

Теоретическое количество воздуха, необходимое для полного сгорания 1 кг топлива, кмоль/кг:

L_о= = 0,471.

Теоретическое количество воздуха, необходимое для полного сгорания 1 кг топлива, кг/кг:

L_o?= = = 13,61.

Процесс наполнения:

Температура забортной воды t_зв = 20C.

Температурный перепад в охладителе пресной воды t_оп = 11C (принимаем).

Температура охлаждающей воды, C:

t_охл = t_зв + t_оп = 20 + 11 = 31.

Температурный напор в воздухоохладителю ?t_во=10C (принимаем).

Температура надувочного воздуха, К:

T_s = t_охл + t_во + 273 = 31 + 10 + 273= 314.

Подогрев воздуха от стенок цилиндра t_ст = 6C (принимаем).

Коэффициент остаточных газов _r = 0,05 (принимаем).

Температура остаточных газов T_r = 700C(принимаем).

Температура воздуха в цилиндре к моменту начала сжатия T_a, K:

T_a = = = 338.

Относительный перепад давления в продувочных органах _вп = 0,98 (принимаем).

Действительная степень сжатия _д = 12,5 (принимаем).

Коэффициент наполнения _н:

_н = = = 0,673.

Цикловая подача топлива, кг/цикл:

g_ц = = = 0,036.

Рабочий объем цилиндра, м³:

V_h = = = 0,494.

Газовая постоянная для воздуха R_в = 287 Дж/кг•К(принимаем).

Коэффициент избытка воздуха при сгорании топлива = 2 (принимаем).

Давление наддува, МПа:

P_s = = = 0,267.

Плотность наддувочного воздуха, кг/м³:

_s = = = 2,961.

Действительный воздушный заряд к моменту начала сжатия, кг:

G_в = V_h·_s·_н = 0,494·2,961·0,673 = 0,983.

Давление в цилиндре к моменту начала сжатия, МПа:

P_a=_вп·P_s=0,98 ·0,267=0,261.

Расчетный коэффициент избытка воздуха при сгорании топлива:

_расч = = = 2.

Погрешность расчета, %:

= ·100 = ·100 = 0.

Температура воздуха в машинном отделении T_мо=293 К.

Относительная влажность ц_мо=70%.

Температура точки росы, К:

T_p = (0,9·(Т_мо - 273) + 0,3·_мо + 10·(10·P_s - 0,99) - 22) + 273 =

= (0,9·(293 - 273) + 0,3·70 + 10·(10·0,267 - 0,99) - 22) + 273 = 307.

Запас по точке росы,C:

T_p = T_s - T_p = 314 - 307 = 7

(допуск: T_p2C).

Процесс сжатия:

Показатель политропы сжатия n₁ = 1,37 (принимаем).

Температура в конце сжатия, К:

Т_с = Т_а · _д^n-1 = 338 · 12,5^1,37-¹ = 861.

Давление в конце сжатия, МПа:

P_c = P_a · _дⁿ = 0,261 · 12,5^1,37 = 8,3.

Погрешность расчета, МПа:

P_c = P_c - P_c^зад = 8,3 - 8,3 = 0.

Допустимое отклонение +/- 0,3 МПа.

Процесс сгорания:

R_o = 8,315 кДж/(моль·К) - универсальная газовая постоянная.

Действительное кол-во воздуха для сгорания 1 кг топлива, кмоль/кг:

L = ·L_o = 2·0,471 = 0,941.

Коэффициент использования тепла в точке “z” _z = 0,90 (принимаем).

Степень повышения давления по прототипу:

_пр = = = 1,11.

Принимаем =1,12.

Химический (теоретический) коэффициент молекулярного изменения:

_o = 1 + = 1 + = 1,028

Действительный коэффициент молекулярного изменения:

_z = = = 1,027.

Средняя мольная изохорная теплоемкость смеси воздуха и остаточных газов при температуре T_c, кДж/(кмоль·К):

(С_м)_с (С_м)_возд =19,26 + 0,00251•T_с = 19,26 + 0,00251•861 = 21,4

Низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг:

Q_н^р = 33915·С + 125600·Н - 10886·(О - S) - 2512·(9·H + W)

Q_н^р=33915·0,8576+125600·0,1051-10886·(0,0102-0,02) -2512·(9·0,1051+0,005)=40004.

Уравнение сгорания в общем виде:

,

где (С_p)_z = (С_v)_z + R_o - средняя мольная изобарная теплоемкость смеси воздуха и продуктов сгорания при температуре Т_z.

(С_v)_z = - средняя мольная

изохорная теплоемкость смеси воздуха и продуктов сгорания при температуре Т_z.

После подстановки численных значений в уравнение сгорания:

.

Температура в точке “z”, К:

Т_z = = 1816.

Максимальное давление цикла, МПа:

P_z = ·P_c = 1,12·8,32 = 9,32.

Погрешность расчета, МПа:

P_z = P_z - P_z^зад = 9,32- 9,2 = 0,12.

(допуск: 0,3 МПа).

Степень предварительного расширения :

= = = 1,93.

Процесс расширения:

Степень последующего расширения:

= = = 6,48.

n₂ - показатель политропы расширения (принимаем n₂ = 1,223).

Давление в конце расширения, МПа:

P_b = = = 0,948.

Температура в цилиндре в конце расширения, К:

T_b = = = 1197.

Построение диаграммы:

Полный рабочий объём цилиндра, м³:

V_h=0,494. двигатель внутренний сгорание мощность

Полезный рабочий объём цилиндра, м³:

V_h?=V_h·(1-_a)=0,494·(1-0,286)=0,352.

Потерянный рабочий объём цилиндра, м³:

V_h?? =V_h·_a = 0,494·0,286 = 0,141.

Объём цилиндра в конце сжатия, м³:

V_c = = = 0,031.

Объём цилиндра в начале сжатия, м³:

V_а = V_c + V_h? = 0,031 + 0,352 = 0,383.

Объем цилиндра в конце процесса сгорания, м³:

V_z = = = 0,059.

Максимальный объем цилиндра, м³:

V_f = V_c + V_h = 0,031 + 0,494 = 0,525.

Двигатель имеет несимметричное газораспределение _а ? _b, поэтому определяем параметры в момент действительного начала выпуска.

Коэффициент потерянного хода по точке b':

_b = = = 0,329

Действительная степень последующего расширения b':

' = = = 6,13

Давление и температура в точке b':

P_b' = = = 1,015 Мпа

T_b' = = = 1212 K

Поправка Брикса, м³:

OO_v?= OO?··D² = 0,098··0,67² = 0,035.

Таблица - Расчет политроп сжатия и расширения

Расчет политроп сжатия и расширения	ЕX	VX=Va/еX	Pсж=Pa·еXn1	Pрасш=Pb·еXn2
Расчетная точка		м3	МПа	МПа
a	1,00	0,383	0,261	0,948
2	1,50	0,255	0,46	1,56
3	2,00	0,192	0,68	2,21
4	2,50	0,153	0,92	2,91
5	3,00	0,128	1,18	3,63
6	3,50	0,109	1,45	4,39
7	4,00	0,096	1,75	5,17
8	5,00	0,077	2,37	6,79
9	6,00	0,064	3,04	8,48
10 (z)	6,48	0,059	3,38	9,31
11	7,00	0,055	3,76	9,31
12	8,00	0,048	4,52	9,31
13	9,00	0,043	5,31	9,31
14	10,50	0,036	6,55	9,31
c	12,50	0,031	8,32	9,31

По результатам расчета строим расчетную диаграмму.

Масштаб давления: m_p = 0,05 МПа/мм.

Масштаб объема: m_v = 0,003333 м³/мм.

Среднее индикаторное давление:

Площадь диаграммы теоретического цикла (до скругления):

S_теор=4106 мм².

Площадь диаграммы теоретического цикла (после скругления):

S_д=4298 мм².

Коэффициент скругления :

_ск = = = 1,047.

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

P_i? = =

= 1,956.

Расчетное среднее индикаторное давление, МПа:

P_i = P_i?·(1 - _a)·_ск = 1,956·(1 - 0,286)·1,047 = 1,462.

Механический КПД двигателя з _М=0,93 (принимаем).

Заданное среднее индикаторное давление, МПа:

P_i^зад = = = 1,484.

Среднее индикаторное давление из диаграммы, МПа:

P_i^д = = = 1,451.

Погрешность расчета, %:

P_i^зад = = = - 1,50

(допуск 2,5).

Погрешность построения, %:

P_i^д = = = 0,75

(допуск 5,0).

Индикаторные и эффективные показатели:

Индикаторная работа газов в цилиндре, кДж:

L_i = P_i · V_h· 10³ = 1,462 · 0,494 · 10³ = 722.

Среднее эффективное давление, МПа:

P_e = P_i · _м = 1,462 · 0,93 = 1,360.

Индикаторная мощность, кВт:

N_i = = = 11552.

Эффективная мощность, кВт:

N_e = N_i · _м = 11552 · 0,93 = 10743.

Часовой расход топлива, кг/ч:

G_ч = = = 2074.

Удельный индикаторный расход топлива, кг/кВт•ч:

g_i = = = 0,180.

Удельный эффективный расход топлива, кг/кВт•ч:

g _e = = = 0,193.

Индикаторный КПД:

_i = = = 0,50.

Эффективный КПД:

_е = _i · _м = 0,50 · 0,93 = 0,46

Погрешность расчета (допустимое отклонение 2,5 ):

P_e = = = - 1,47 .

g_e = = = 1,036 .

N_e = = = - 1,37 .

Список используемой литературы

1. Конспект лекций Симаков А.С. Методические указания к РГР № ?Расчёт рабочего цикла судового двухтактного дизеля?.2003г.

2. Волочков В.А. Расчет рабочих процессов судовых дизелей.1987г.

3. Камкин С.В., Возницкий И.В., Шмелев В.П., Осташенков В.Ф. Рабочие процессы судовых дизелей.1979г.

Размещено на Allbest.ru

...