Произвести расчет цикла судового четырехтактного дизеля с газотурбинным наддувом и опре­делить его основные размеры по данным: эффективная мощность N_г = 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

Q_н = 10000 ккал/кг

Теоретическое количество воздуха, необходимое для сгорания 1 кг топлива принятого состава, определим по формуле (44)

Коэффициент избытка воздуха при горении для двигателя с неразделенно;: камерой сгорания принимаем равным ? = 1,95.

Действительное количество воздуха в цилиндре на 1 кг топлива

Количество продуктов сгорания 1 кг топлива в молях

Теоретический коэффициент молекулярного изменения

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):

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 р_к = 1,45 кГ/см².

Средняя скорость воздуха в проходном сечении впускного клапана равна [формула (9)]

Давление в начале сжатия, определяемое по формуле (11а) будет равно

где температура наддувочного воздуха равна [формула (98)]

где п_к — показатель политропы сжатия в наддувочном насосе (принят рав­ным п_к = 1,6);

? — коэффициент, учитывающий сопротивление во впускном тракте (принят равным ? = 0,6).

Температура воздуха в начале сжатия определяется по формуле (13а)

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):

Высокое значение ?_н получилось за счет того, что ?_r принято равным нулю. Подсчитаем значение ?_н по уточненному выражению (17):

Действительный коэффициент молекулярного изменения будет равен [формула (52)]

Количество молей смеси свежего заряда воздуха с остаточными га­зами до горения равно

Количество молей продуктов сгорания 1 кг топлива водяных паров

Среднее индикаторное давление расчетного цикла:

Учитывая неполноту индикаторной диаграммы, среднее индикатор­ное давление будет равно

Окончательное значение диаметра цилиндра двигателя определяется по формуле (186):

Среднее значение тепловой нагрузки цилиндра двигателя можно опре­делить по формуле (163):

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

Действительная работа сжатия в наддувочном компрессоре, если при­нять его к. п. д. равным ?_к = 0,778,

Мощность, затрачиваемая на приведение в действие наддувочного компрессора,

Работа адиабатного расширения 1 кг газов от давления перед турбиной р_т до давления за турбиной р_о равна

где с"_рm — средняя мольная теплоемкость продуктов сгорания при темпе­ратуре газов в выпускном коллекторе Т_Г равна

Температура газов в выпускном коллекторе принята равной T_г = 890°К. Средняя мольная теплоемкость воздуха при температуре Т_к будет равна

Средняя мольная теплоемкость смеси газов с воз духом определяется по формуле (201):