Произвести расчет цикла судового четырехтактного дизеля с газотурбинным наддувом и определить его основные размеры по данным: эффективная мощность Nг = 630 л. с., скорость вращения вала п = 1000 об/мин, число цилиндров z = 6.
Необходимая мощность судового двигателя определяется по сопротивлению ходу судна, а число оборотов вала и число цилиндров принимаются по соображениям, изложенным нами ранее.
Сорт топлива — дизельное, следующего элементарного состава:
углерода С = 86%;
водорода Н = 13%;
кислорода 0=1%.
Низшая теплотворная способность топлива принимается равной
Qн = 10000 ккал/кг
Теоретическое количество воздуха, необходимое для сгорания 1 кг топлива принятого состава, определим по формуле (44)
![](/images/stories/DVS-sudno/301-400/380.gif)
Коэффициент избытка воздуха при горении для двигателя с неразделенно;: камерой сгорания принимаем равным ? = 1,95.
Действительное количество воздуха в цилиндре на 1 кг топлива
![](/images/stories/DVS-sudno/301-400/381.gif)
Количество продуктов сгорания 1 кг топлива в молях
![](/images/stories/DVS-sudno/301-400/382.gif)
Теоретический коэффициент молекулярного изменения
![](/images/stories/DVS-sudno/301-400/383.gif)
Для более правильного выбора средней скорости поршня, величину которой необходимо знать для дальнейшего расчета цикла, произведем предварительное определение основных размеров двигателя.
Диаметр цилиндра определяется из формулы (182):
![](/images/stories/DVS-sudno/301-400/384.gif)
Для дальнейших расчетов принимаем:
давление и температура наружного воздуха р0 = 1,0 кГ/см2, Т0 = = 305° К;
среднее значение показателя политропы сжатия п1 = 1,37;
среднее значение показателя политропы расширения п2 = 1,22; отношение площади сечения цилиндра к площади проходного сечения впускных клапанов F/f = 8,00;
степень сжатия ? = 12,5;
давление воздуха после нагнетателя рк = 1,45 кГ/см2.
Средняя скорость воздуха в проходном сечении впускного клапана равна [формула (9)]
![](/images/stories/DVS-sudno/301-400/386.gif)
Давление в начале сжатия, определяемое по формуле (11а) будет равно
![](/images/stories/DVS-sudno/301-400/385.gif)
где температура наддувочного воздуха равна [формула (98)]
![](/images/stories/DVS-sudno/301-400/387.gif)
где пк — показатель политропы сжатия в наддувочном насосе (принят равным пк = 1,6);
? — коэффициент, учитывающий сопротивление во впускном тракте (принят равным ? = 0,6).
Температура воздуха в начале сжатия определяется по формуле (13а)
![](/images/stories/DVS-sudno/301-400/388.gif)
Коэффициент остаточных газов при работе двигателя с наддувом принят равным нулю (?r = 0).
Давление и температура в конце сжатия определяются по формулам (20) и (21):
![](/images/stories/DVS-sudno/301-400/389.gif)
Высокое значение ?н получилось за счет того, что ?r принято равным нулю. Подсчитаем значение ?н по уточненному выражению (17):
![](/images/stories/DVS-sudno/301-400/390.gif)
Действительный коэффициент молекулярного изменения будет равен [формула (52)]
![](/images/stories/DVS-sudno/301-400/391.gif)
Количество молей смеси свежего заряда воздуха с остаточными газами до горения равно
![](/images/stories/DVS-sudno/301-400/392.gif)
Количество молей продуктов сгорания 1 кг топлива водяных паров
![](/images/stories/DVS-sudno/301-400/393.gif)
![](/images/stories/DVS-sudno/301-400/394.gif)
Среднее индикаторное давление расчетного цикла:
![](/images/stories/DVS-sudno/301-400/395.gif)
Учитывая неполноту индикаторной диаграммы, среднее индикаторное давление будет равно
![](/images/stories/DVS-sudno/301-400/396.gif)
Окончательное значение диаметра цилиндра двигателя определяется по формуле (186):
![](/images/stories/DVS-sudno/301-400/397.gif)
Среднее значение тепловой нагрузки цилиндра двигателя можно определить по формуле (163):
![](/images/stories/DVS-sudno/301-400/398.gif)
При газотурбинном наддуве двигателя, когда турбонаддувочный агрегат кинематически не связан с валом двигателя, мощность газовой турбины, работающей на отработавших газах двигателя, равна мощности наддувочного компрессора.
Расход воздуха двигателем
![](/images/stories/DVS-sudno/301-400/399.gif)
Действительная работа сжатия в наддувочном компрессоре, если принять его к. п. д. равным ?к = 0,778,
![](/images/stories/DVS-sudno/301-400/400.gif)
Мощность, затрачиваемая на приведение в действие наддувочного компрессора,
![](/images/stories/DVS-sudno/401-500/401.gif)
Работа адиабатного расширения 1 кг газов от давления перед турбиной рт до давления за турбиной ро равна
![](/images/stories/DVS-sudno/401-500/402.gif)
где с"рm — средняя мольная теплоемкость продуктов сгорания при температуре газов в выпускном коллекторе ТГ равна
![](/images/stories/DVS-sudno/401-500/403.gif)
Температура газов в выпускном коллекторе принята равной Tг = 890°К. Средняя мольная теплоемкость воздуха при температуре Тк будет равна
![](/images/stories/DVS-sudno/401-500/404.gif)
Средняя мольная теплоемкость смеси газов с воз духом определяется по формуле (201):
![](/images/stories/DVS-sudno/401-500/405.gif)
|