Курсовая работа (т): Расчет дизеля, работающего по циклу Миллера
Подставив численные значения, получим
2.3 Процесс горения
Параметры конца сгорания (точка z)
характеризуются давлением 
и температурой 
.
Для определения необходимо
вычислить некоторые характерные величины, относящиеся к процессу горения.
Химический коэффициент молекулярного изменения
определяется по зависимости
(22)
где 
-
суммарный коэффициент избытка воздуха;
- теоретически
необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива, кмоль/кг;, O -
массовые доли водорода и кислорода в топливе.
Для дизельного топлива можно принять следующий
состав в долях массы: углерода 
; водорода 
;
кислорода 
.
Необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг
топлива определяется как 
кмоль/кг. Здесь 
-
теоретически необходимое (стехиометрическое) количество воздуха для сгорания 1
кг топлива, равно 14,5 кг/кг.
Подставив значения в формулу (22), получим
Действительный коэффициент молекулярного
изменения
(23)
Подставив значения, получим
Степень повышения давления в цилиндре
(24)
где -
максимальное давление сгорания, МПа.
Для дизеля работающего по циклу Миллера 
.
Преобразуя формулу (24), определим
Подставив численные значения, получим
МПа
Температура рабочего тела в точке z индикаторной
диаграммы определяется из уравнения сгорания. При решении данного уравнения
значения температур 
, 
более
удобно представлять в градусах Цельсия.
(25)
где 
-
коэффициент эффективного выделения теплоты до точки z (по опытным данным можно
принять 
);
- низшая теплота
сгорания топлива 
кДж/кг;
- средняя молярная
теплоемкость при постоянном давлении для продуктов сгорания, кДж/(кмоль·К).
Значение теплоемкостей можно определить по следующим формулам:
для воздуха и двухатомных газов -
(26)
для продуктов сгорания жидкого топлива при 
-
(27)
Подставив численные значения в формулу (26), получим
Подставив формулы (26) и (27) в формулу (25),
получим квадратное уравнение. Решает его относительно ,
получаем
К
Определим степень предварительного расширения 
по
зависимости
(28)
Подставив численные значения, получим
Объем в точке z индикаторной диаграммы находится
как
(29)
Подставив численные значения, получим
м3
2.4 Процесс расширения
Давление 
и
температура 
в конце расширения
определяются по следующим формулам:
(30)
(31)
где 
-
степень последующего расширения в цилиндре;
- средний
показатель политропы расширения (по опытным данным для тепловозных дизелей 
).
Подставив значения в формулы (30) и (31), получим
МПа
К
2.5 Расчетное среднее индикаторное
давление
Расчетное среднее индикаторное давление
вычисляется по формуле
(32)
Подставив численные значения, получим
МПа
Среднее индикаторное давление действительного
цикла 
меньше
расчетного 
вследствие наличия
скруглений в точках 
, 
,
индикаторной
диаграммы и в конце расширения, поэтому 
,
где 
-
коэффициент полноты индикаторной диаграммы.
На основе данных принимаются следуещее значение 
:
для четырехтактного двигателя 
.
Следовательно 
МПа.
Индикаторная мощность двигателя вычисляется по
следующей формуле
(33)
где 
- число цилиндров;
- частота вращения
коленчатого вала;
- тактность
двигателя: для четырехтактного - 
.
Подставив численные значения, получим
кВт
Индикаторный КПД для цикла Миллера определяется
по формуле
(34)
Подставив численные значения, получим
Удельный индикаторный расход топлива, определим
по формуле
(35)
Подставив численные значения, получим
кг/кВт·ч
2.6 Эффективные показатели работы двигателя
Эти показатели вычисляются по следующим
зависимостям
(36)
где 
-
механический КПД дизеля. Для четырехтактных с наддувом 
.
(37)
(38)
Подставив численные значения в формулы (36), (37) и (38), получим
кВт
кг/кВт·ч
Часовой расход топлива дизелем, кг/ч, можно
определить по формуле
(39)
Подставив численные значения, получим
кг/ч
Суммарный секундный расход воздуха дизелем, кг/с
(40)
где 
-
коэффициент продувки. Для четырехтактных дизелей с наддувом - от 1,05 до 1,15.
Подставив численные значения, получим
кг/с
Расход воздуха 
,
определяющий заряд цилиндра, кг/с, будет ниже суммарного расхода, так как часть
воздуха расходуется на продувку цилиндров:
(41)
Подставив численные значения, получим
кг/с
Секундный расход отработавших газов, кг/с
(42)
Подставив численные значения, получим
кг/с
.7 Определение мощности агрегатов наддува
Мощность потребляемая компрессором, кВт
(43)
где 
-
показатель адиабаты сжатия (
);
- температура
воздуха на входе в компрессор, К;
- степень
повышения давления в компрессоре;
- КПД компрессора.
Подставив значения в формулу (43), рассчитаем мощности потребляемые первым и вторым компрессором
кВт
кВт
Температура смеси выпускных газов с наддувочным
воздухом определяется из уравнения баланса теплоты
Принимая 
,
получим
(44)
где 
-
температура смеси воздуха и выпускных газов, К;
, 
,
-
средние молярные теплоемкости смеси, воздуха в ресивере и газов в точке «
»;
,
определяются
по формулам (26) и (27) для 
и 
.
Подставив значения в формулу (44), получим
К
Температура рабочего тела перед турбиной 
с
учетом теплоты на охлаждение определяется как
(45)
где 
-
коэффициент, учитывающий теплоотвод в выпускной системе;
- температура
теплоносителя, охлаждающего выпускной коллектор, К.
По опытным данным для коллектора, охлаждаемого
водой, можно принять 
; 
К.
Тогда
К
Для обеспечения продувки двигателя перепад
давления по нему для четырехтактных дизелей должен быть не ниже 
.
Тогда
МПа
Определив давление перед турбиной 
,
находят перепад давления по турбине 
.
Перепад давления по турбине первой и второй ступени равны, поэтому
Мощность турбины
(46)
где 
-
показатель адиабаты расширения отработавших газов, 
;
- КПД турбины.
Температура на входе в турбину НД (см. рисунок
1)
К
Подставив значения в формулу (46), рассчитаем мощности первой и второй турбины
кВт
кВт
2.8 Построение индикаторной
диаграммы
Индикаторную диаграмму строим в координатах P-V. По значениям ранее вычисленных объемов и давлений на координатную плоскость наносится положение характерных точек индикаторной диаграммы.
Значения координат промежуточных точек процессов сжатия a-c и расширения z-b определяются по уравнениям политроп сжатия при заданных значениях текущего объема V.