Построение расчетной индикаторной диаграммы

При построении расчетной индикаторной диаграммы необходимо помнить, что в расчете рабочего процесса были приняты следующие допущения:

– процесс наполнения начинается в ВМТ и проходит с постоянным давлением Р_а;

– процесс сжатия начинается в НМТ (точка «а»), проходит по политропе с постоянным показателем n₁ и заканчивается в ВМТ (точка «с»);

– процесс сгорания начинается в точке «с», выполнятся по линейным законам cy и yz и заканчивается в точке «z»;

– процесс расширения начинается в точке «z», проходит по политропе с постоянным показателем n₂ и заканчивается в НМТ (точка «в»);

– процесс выхлопа начинается в НМТ, проходит с постоянным давлением P_r и заканчивается в ВМТ.

По результатам расчета рабочего процесса строится расчетная индикаторная диаграмма двигателя (в координатах PV). Для этого в выбранных масштабах для P_j = A_j (мм) и V_i = B_i (мм) откладываются величины:

Затем по уравнениям политроп строят кривые сжатия и расширения, задаваясь несколькими значениями объемов V₁, V₂, V₃ и т.д., определяют соответствующие значения давлений р ₁, р₂, р₃ и т.д.

Рисунок 1 – Построение расчетной индикаторной диаграммы

Параметры рабочего процесса 4-тактных тепловозных двигателей

№ п/п

Параметры

Двигатели

6ЧН31,8/33 (Д50)

6ЧН31,8/33 (ПД1М)

16ЧН24/27 (Д70)

12ЧН24/27 (12Д70)

16ЧН24/27 (3Д70)

8ЧН26/26 (6Д49)

16ЧН26/26 (Д49)

16ЧН26/26 (5Д49)

20ЧН26/26 (1Д49)

12ЧН32/32 ¹)

12ЧН18/20 (М756)

12ЧН15/18 (1Д12)

Эффективная мощность, кВт.

Частота вращения коленчатого вала, мин^-1.

Среднее эффективное давление, МПа.

0,76

0,90

1,33

1,32

1,80

0,96

1,38

1,60

1,745

1,91

0,84

0,79

Давление наддувочного воздуха, МПа

0,13

0,16

0,24

0,28

0,18

0,23

0,28

0,31

0,321

0,17

0,16

Средняя скорость поршня, м/с.

8,2

8,3

9,0

8,7

9,53

9,6

10,5

9,6

Температура воздуха после турбокомпрессора, К

Температура воздуха после воздухоохадиетля, К

Давление в начале сжатия, МПа

0,14

0,16

0,22

0,23

0,26

0,17

0,18

0,23

0,15

0,08

Температура в начале сжатия, К

10.

Коэффициент наполнения

0,85

0,88

0,89

0,99

0,89

0,88

0,85

0,89

0,857

0,83

11.

Давление в конце сжатия, МПа

3,53

3,83

8,17

7,64

9,80

6,86

9,31

9,03

5,67

4,12

Продолжение приложения 1

12.

Температура в конце сжатия, К

13.

Максимальное давление сгорания, МПа

5,49

6,27

10,78

11,27

8,04

10,78

12,75

14,0

8,82

14.

Степень повышения давления

1,55

1,51

1,40

1,46

1,38

1,17

1,57

1,16

1,55

2,14

15.

Максимальная температура сгорания, К

16.

Давление в начале выпуска, МПа

0,49

0,62

0,64

0,44

17.

Температура в начале выпуска, К

18.

Удельная масса двигателя, кг/кВт

22,1

18,2

7,9

8,2

5,8

9,0

7,3

5,5

7,43

2,5

4,8

19.

Индикаторный кпд

0,410

0,445

0,465

0,466

0,460

0,490

0,470

0,460

0,429

0,460

20.

Механический кпд

0,843

0,862

0,900

0,890

0,900

0,870

0,862

0,905

0,837

0,853

0,803

21.

Эффективный кпд

0,314

0,375

0,420

0,425

0,420

0,426

0,405

0,410

0,385

0,366

0,370

22.

Удельный эффективный расход топлива, кг/кВт×ч

0,247

0,232

0,204

0,203

0,207

0,211

0,206

0,214

0,220

0,230

0,211

23.

Коэффициент избытка воздуха

1,92

2,09

2,10

1,92

2,10

1,97

1,98

2,10

1,60

24.

Суммарный коэффициент избытка воздуха

2,14

2,20

2,60

2,30

2,36

2,64

2,32

2,60

2,04

25.

Температура выпускных газов перед турбиной, К

26.

Показатель политропы сжатия

1,37

1,36

1,35

1,36

1,38

1,37

Окончание приложения 1

27.

Показатель политропы расширения

1,21

1,22

1,29

1,28

1,23

1,29

1,25

28.

Коэффициент выделения тепла

0,80

0,82

0,85

0,80

0,82

0,80

29.

Степень предварительного расширения

1,41

1,50

1,35

1,36

1,56

1,28

30.

Степень последующего расширения

8,02

7,5

10,0

9,6

7,4

10,48

31.

Степень сжатия

12,2

11,5

13,0

11,5

13,5

13,0

11,5

13,5

15,0

32.

Коэффициент остаточных газов

0,02

0,03

0,04

0,03

0,04

0,03

0,05

¹) Все параметры (за исключением мощности) получены на отсеке 1ЧН32/32 во время доводочных испытаний.

Параметры рабочего процесса 2-тактных тепловозных двигателей

№ п/п	Параметры	Двигатели
10ДН20,7/2х25,4 (2Д100)	8ДН20,7/2х25,4 (6Д100)	10ДН20,7/2х25,4 (10Д100)	12ДН23/30 (1Д40)	16ДН23/30 (11Д45)
1.	Эффективная мощность, кВт
2.	Частота вращения коленчатого вала, мин^-1
3.	Число и расположение цилиндров	10ПДП	8ПДП	10ПДП	12V	16V
4.	Давление наддувочного воздуха, МПа	0,137	0,22	0,22	0,20	0,21
5.	Среднее эффективное давление, МПа	0,62	0,78	0,93	0,80	0,91
6.	Удельный эффективный расход топлива, кг/кВт×ч	0,231	0,218	0,218	0,218	0,231
7.	Удельная масса двигателя, кг/кВт	13,2	-	8,83	8,5	6,25

1. Расчет рабочего процесса двигателя.................................................. 3

1.1. Расчет параметров рабочего процесса........................................ 5

1.2. Индикаторные и эффективные показатели рабочего цикла...... 10

2. Основные размеры двигателя........................................................... 11

3. Внешний тепловой баланс двигателя................................................ 12

4. Построение расчетной индикаторной диаграммы........................... 15

Приложение 1........................................................................................ 17

Приложение 2........................................................................................ 20

«Локомотивные энергетические установки»: Методические указания к курсовому проекту. Часть I. Расчет рабочего процесса двигателей внутреннего сгорания.

Ростовский государственный университет путей сообщения.

Адрес университета: 344038, г. Ростов-на-Дону, пл. Народного ополчения, 2.

[1] Здесь и далее ссылка делается на рисунок 1 (см. раздел 4).