Определение суммарных мощностей главных двигателей

Примерное значение мощности можно определить при помощи адмиралтейского коэффициента:

 кВт

Где: D=2400т – водоизмещение судна

u=16 узлов – скорость судна

1/С – обратный адмиралтейский коэффициент

Принимаем СОД фирмы S.E.M.T. с эффективной мощностью N_ец =650 э.л.с., числом цилиндров i=6, отношением S/D=1.2, числом оборотов n=520 об/мин

 

Выбор основных параметров дизеля

 

Одна из основных задач проектирования – правильный выбор типа главного двигателя. Исходным данным для этого служит тип и назначение судна, районы плавания, режимы работы установок, условия размещения двигателей, требования к массогабаритным показателям установки, а также требования регистра.

У меня двигатель СОД, может устанавливаться на СДУ и тепловозах, работает на лёгком топливе, тронковый, четырёхтактный, 6 цилиндровый (V-образный).

Мощность дизеля:

По агрегатной мощности (N_е) дизель относится к дизелям мощным (2000-20000) л.с.

Цилиндровая мощность изменяется в широких приделах в зависимости от D, S, n и Pe:

N_ец=(N_е)/(i)=3328/6=554.7 л.с. < 650 л.с. (у двигателя)

 

Частота вращения и средняя скорость поршня:

Главным критерием быстроходности дизеля яв-ся средняя скорость поршня:

 

C_m=

 

Зная агрегатную и цилиндрическую мощность, число оборотов, принимаем Ø цилиндра D и ход поршня S.

Выбранные значения D и S, их отношение и средняя скорость поршня C_m должны соответствовать классу проектируемого двигателя:

для СОД

n = 300÷ 700 об/мин

S/D = 1.0÷ 1.8

C_m = 7÷ 10 м/с

Принимаем для СОД при частоте оборотов n =520 об/мин; S=470 мм; D=390 мм

C_m= м/с.

Габариты ДВС:

-Длина двигателя на фундаментной раме:

L=i× a× D=6× 1, 3× 390=3042 мм

Где: I=6 - число цилиндров

а=1.2÷ 1.4 – для 4-х тактного двигателя.

D=390 мм - диаметр цилиндра,

-Ширина двигателя на фундаментальной раме:

B=b× S=2.2× 470=1034 мм.

Где: b=2.1÷ 2.4- коэффициент для СОД

S=470 мм – ход поршня

-Высота двигателя от оси коленчатого вала до крайней верхней точки:

H₁=b₁× S=4.8× 470=2256 мм.

Где: b₁=4.6÷ 5 - коэффициент для тронковых ДВС

-Расстояние по высоте от оси коленчатого вала до нижней точки:

H₂=b₂× S=1.5× 470=705 мм.

Где: b₂=1.25÷ 2

-Общая высота двигателя:

H_д=H₁+H₂=2961 мм.

-Масса двигателя через удельную массу:

G_д=g_д× N_е=15× 2447=36705 кг

Где: g_д=10÷ 20 кг/кВт - удельная масса

-После принятия решения о размере двигателя следует оценить значения среднего эффективного давления:

,

Где: z=0, 5- коэффициент тактности для четырехтактных дизелей.

Полученное значение Pe сравниваем со значением двигателей и делаем вывод о возможности достижения в проектном решении величины N_е.

Тепловой расчёт ДВС

 

Теплота сгорания топлива

 

Низшая теплота сгорания топлива может быть определена по формуле Д.И.Менделеева:

Q_H=33, 9· С+103· Н-10, 9· (О-S)– 2, 5· W

Полагая С=84%, Н=15%, О₂=1%, получим

Q_Н=33, 9× 0, 84+103× 0, 15-10, 9× 0, 01=43.817 МДж/кг

 

Процесс пополнения

-Давление в конце пополнения:

 =  МПа

Где: j=0.6÷ 0.7- коэффициент скорости истечения.

Т₀=293К - температура окружающей среды.

С₁ - скорость поступающего заряда через сечения клапана

С₁=С_m× k=8.14× 7.5=61.05 м/с

к=6÷ 9 - коэффициент, выражающий отношение площади поршня F к расчётной площади сечения всех полностью открытых впускных клапанов.

C_m=8.14 м/с – средняя скорость поршня

C₂=1, 57× C₁=1, 57× 61.05=95.85 м/с – наибольшая скорость протекания свежего заряда через выпускной клапан.

-Коэффициент остаточных газов для расчёта четырёхтактного двигателя с наддувом:

=

Где: Dt=17⁰C – повышение температуры воздуха вследствие нагрева в системе двигателя.

e=15 – степень сжатия

Т_г=800К – температура остаточных газов

Р_г=105000 Па – давление остаточных газов

-Температура смеси в конце наполнения:

-Коэффициент наполнения через коэффициент остаточных газов:

 

Процесс сжатия

 

Давление конца сжатия:

 МПа

Где: n₁ =1, 38- показатель политропы

Температура конца сжатия:

 К

 

Процесс сгорания

 

Прежде всего необходимо определить кол-во воздуха, теоретически необходимого для сгорания 1 кг. топлива:

 (кмоль/кг)

Действительное количество воздуха:

M_s=a× M₀=1.8× 0.51=0, 918 кмоль/кг

Где: a=1.3÷ 1.8 – коэффициент избытка воздуха при горении

Мольное количество смеси воздуха и остаточных газов, находящихся в цилиндре до горения: M₁=(1+g_г)× M_S =(1+0, 036)× 0, 978=1.005 кмоль/кг

Количество молей продуктов сгорания:

 (кмоль/кг)

Действительный коэффициент молекулярного изменения:

Мольное количество остаточных газов:

 кмоль/кг

 

 

0.955=0.918+0.0375

СО₂:

:

0.07+0.075=0.145

Количество СО₂: Х=0, 48=48%

Н₂О: Х=0, 52=52%

0.0375=0.018+0.0195

воздух 0, 918 0, 961

СО₂0, 018 0, 019 =1

Н₂О0, 0195 0, 020

Теплоемкости смеси газов определим по формулам:

 

,

,

 

 

 

Температура  определяется из уравнения сгорания. Уравнение сгорания для смешанного цикла:

 

 

Где: x=0.75÷ 0.92 - коэффициент использования тепла

l =1.35÷ 1.55 - степень повышения давления для СОД

 К

Степень предварительного расширения определяется зависимостью:

Степень последующего расширения:

По опытным данным значения  и  для цикла смешанного сгорания находятся в пределах =1.4÷ 1.7 и =8÷ 11

Процесс расширения

 

Давление начала расширения:

 Па

Давление и температура в конце расширения:

 Па

 К

Где: n₂ =1, 25 –показатель политропы расширения

 

Процесс выпуска

 

В связи с тем, что в момент открытия выпускного клапана давление в цилиндре сравнительно высокое, приходится выпускной клапан открывать с некоторым опережением, несколько ранее прихода поршня в Н.М.Т., чтобы избежать большого противодавления на поршень и, кроме того, чтобы ускорить и улучшить очистку цилиндра от остаточных газов.

Ввиду того, что характер колебаний давления газов при выпуске не поддаётся точному теоретическому подсчёту, в расчётах обычно вместо переменного давления используют среднее постоянное давление газов в период выпуска Р_г. Это давление выше давления в выпускной трубе Р'_г. По практическим данным можно принять Р_г = 0, 103..., 0123 Мн/м² и Р'_г = 0, 101...0, 108 Мн/м². Меньшие значения относятся к тихоходным двигателям, а большие - к быстроходным. Средняя температура отработавших газов для четырёхтактных ДВС - 350...600 ⁰С

Принимаем:

Р_г=0.12 МПа – среднее постоянное давление газов в период выпуска

Р^¢ _г=0.105 МПа – давление в выпускной трубе.

⇐ Предыдущая123456Следующая ⇒

Поделиться: