Размещено на http://www.allbest.ru/

РЕФЕРАТ

Пояснительная записка содержит 16 л., 2 рис., 3 табл., 5 источников.

Объектом исследования являются судовой двигатель внутреннего сгорания.

Цель работы - тепловой расчет рабочего цикла дизеля, в процессе которого произвести выбор исходных параметров, определить параметры в характерных точках цикла, индикаторные и эффективные параметры цикла. По результатам расчета провести построение индикаторной диаграммы.

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ, УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

ДВС- двигатель внутреннего сгорания;

ТС- техническое состояния;

ЦПГ- цилиндропоршневая группа;

КШМ- кривошипно-шатунный механизм;

ВМТ- верхняя мертвая точка;

Ne - эффективная мощность ДВС;

- угол поворота коленчатого вала;

i - индикаторный к.п.д.;

m - механический к.п.д.;

e - эффективный к.п.д.;

Pz - максимальное давление сгорания;

Pc - давление сжатия.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1 ВЫБОР ИСХОДНЫХ ПАРАМЕТРОВ ДЛЯ РАСЧЕТА

2 РАСЧЕТ ПРОЦЕССА НАПОЛНЕНИЯ

2.1РАСЧЕТ ПРОЦЕССА СЖАТИЯ

2.2 РАСЧЕТ ПРОЦЕССА СГОРАНИЯ

2.3 РАСЧЕТ ПРОЦЕССА РАСШИРЕНИЯ

3 РАСЧЕТ ИНДИКАТОРНЫХ И ЭФФЕКТИВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЦИКЛА И ЕГО ЭКОНОМИЧНОСТИ

4 ПОСТРОЕНИЕ РАСЧЕТНОЙ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ИНДИКАТОРНОЙ ДИАГРАММЫ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ВВЕДЕНИЕ

На сегодняшний день дизель остается самым эффективным тепловым двигателем. Присущие дизелю недостатки - высокая удельная масса (масса, приходящаяся на единицу вырабатываемой мощности), шумность, тихоходность оказываются мало значимыми в случае применения дизеля как силовой установки судна. Современный специалист в области эксплуатации дизелей должен знать рабочий процесс дизеля, причины, влияющие на показатели работы двигателя, иметь представления о силах, действующих в кривошипно-шатунном механизме, динамике формирования крутящего момента на коленчатом валу. Решению этих задач и посвящена настоящая курсовая работа.

1. ВЫБОР ИСХОДНЫХ ПАРАМЕТРОВ ДЛЯ РАСЧЕТА

1.Теплотворная способность топлива низшая..…....42,654·10 3 кДж/кг.

2.Эффективная мощность……………………...............................600 кВт

3.Число оборотов……………………………............................1000 мин - 1

4.Химический состав топл …….С=86,3%; Н=13,3%; О2 =0,1%; S=0,3%

5.Число цилиндров ………………………...............................................6

6.Перепад давления на воздушных фильтрах (ТК)...............?рф = 382 Па

7.Перепад давления на воздухоохладителях ….....................?рх=1942 Па

8.Барометрическое давление...........................................рo = 1,013•105 Па

9.Температура воздуха в машинном отделении........................tо = 293 К

10.Температура забортной воды.................................................. tз.в= 14°С

11.Степень сжатия.............................................................................. ? =13,2

12.Отношени площади поршня к площади сечения клапана…..….F/f=8

13.Химический состав топлива…….. C=84.6% H=12.1% O=0.8% S=2.5%

Дополнительные исходные параметры

Давление окружающей среды………………………….P0 = 0,098 МН/м2

Температура окружающей среды……………………………..T0 = 290 К

Коэффициент избытка воздуха …………………………..…...……? =1.8

Коэффициент использования теплоты …………………………......? =0.8

Показатель политропы сжатия…………………………………. n1=1.39

Показатель политропы расширения ………………………..…n2 =1.30

Механический КПД ………………………………………………?м =0.8

Приращение температуры воздуха при нагреве горячими деталями ?T =20

Температура остаточных газов ………………………………Tr =1820К

Коэффициент остаточных газов ……………………………..….?r =0.03

Поправка на полноту диаграммы ……………………………….? =0.95

2. РАСЧЕТ ПРОЦЕССА НАПОЛНЕНИЯ

Определяем среднюю скорость воздуха (м/с) во всасывающем клапане по формуле:

где Сm = S n/30 =48·4.2/30=6.72 (м/с) - средняя скорость поршня.

Температура воздуха в момент поступления в цилиндр:

Т0' = T0 + ?Т =290+20=310К.

Определяем температуру смеси свежего заряда с остаточными газами к моменту начала сжатия:

311К

Определяем абсолютное давление в цилиндре в начале сжатия по формуле

Ра = 98066 - KC22 =98066-1.3·53.762 =0.088 МН/м2

где

К=1,3 - принимаем коэффициент, учитывающий гидравлическое сопротивление.

С2 -- наибольшая скорость протекания воздуха при открытии клапана

84.40(м/c)

Коэффициент наполнения :

2.1РАСЧЕТ ПРОЦЕССА СЖАТИЯ

Определяем абсолютную температуру, в конце процесса сжатия:

К

Определяем давление газа в конце процесса сжатия:

Мн/м?

2.2 РАСЧЕТ ПРОЦЕССА СГОРАНИЯ

Теоретически определяем необходимое количество молей воздуха для сгорания 1 кг топлива по формуле:

кмоль/кг

Действительное количество воздуха, необходимое для сгорания топлива:

кмоль/кг

Определяем количество молей смеси воздуха и остаточных газов в конце сжатия до момента начала горения:

кмоль/кг

Количество молей в конце горения с учётом остаточных газов:

· ·1.03=0.921 кмоль/кг

Тогда действительный коэффициент молекулярного изменения:

Задаваясь значением давления газа в конце сгорания, определяем степень повышения давления:

Находим среднюю молярную изохорную теплоёмкость сухого воздуха в конце сжатия:

Cv' = 19,3 + 0.0025 Тс =19.3+2.05=21.35 кДж/кмоль

Определяем количество двухатомных газов в продуктах сгорания 1 кг топлива в молях:

m(R)=m(O2)+m(N2)=0.008

Определяем среднюю мольную изобарную теплоемкость смеси продуктов сгорания 1 кг топлива:

Пользуясь уравнением сгорания для дизелей, определяем абсолютную температуру газа в конце процесса сгорания:

По итогам расчета получаем ?z=1820К

Определяем коэффициент наполнения рабочего цилиндра:

2.3 РАСЧЕТ ПРОЦЕССА РАСШИРЕНИЯ

Определяем степень предварительного расширения:

Тогда степень последующего расширения ? может быть определена из соотношения для степени сжатия ?:

=13.2

Определяем давление газа в конце процесса расширения:

MН/м?

двигатель дизель тепловой вал

3 РАСЧЕТ ИНДИКАТОРНЫХ И ЭФФЕКТИВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЦИКЛА И ЕГО ЭКОНОМИЧНОСТИ

Определяем среднее теоретическое индикаторное давление расчетного цикла по формуле:

0.225MН/м?

Таким образом, величина расчетного среднего индикаторного давления будет равна:

МН/м?

Определяем среднее эффективное давление расчетного цикла:

ре = ?m рi =0.8·0.214=0.172МН/м?

Индикаторный удельный расход топлива определяется по формуле:

кг/кВт·ч

Эффективный удельный расход топлива:

кг/кВт·ч

Определяем величину индикаторного КПД двигателя:

Определяем индикаторную мощность двигателя:

МВт

где D - диаметр цилиндра, м;

S - ход поршня, м;

i - число цилиндров;

n - частота вращения, об/мин;

k - коэффициент тактности

Определяем величину эффективного КПД двигателя:

=0.64·0.8=0.51

4. ПОСТРОЕНИЕ РАСЧЕТНОЙ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ИНДИКАТОРНОЙ ДИАГРАММЫ

Принимаем Vs = 200 мм, а масштаб ординат m = 1 МН/м2 = 26,92 мм.

Поэтому высота диаграммы, т.е. давление Pz = 6.5 МН/м2 будет

6.5 m = 6.5 · 26,92 = 175 мм.

Так как степень сжатия ? = 13.2, то

мм

Тогда

Va = Vs + Vc = 200 + 15,5 = 215,5 мм.

При степени предварительного расширения ? = 1,40 имеем:

Vz = ? · Vc = 1,40 · 15,5 = 21.7 мм.

Откладываем по оси абсцисс значения Vc, Vs, Vz.

Vc=15.5 мм

Va=215.5 мм

Vs=200 мм

Vz=21.7мм

Ординаты величин Pa, Pc, Pz, Pb в масштабе следующие:

Pa=0.088 · 26.92=2.37 мм

Pc=3.2 · 26.92=86.15 мм

Pz=6.5 · 26.92=174мм

Pb=0.345 · 26.92=9.26 мм

По полученным значениям наносим на диаграмму точки a, с, z', z, и b,

проводим линии горения cz', z'z и свободного выпуска ba.

Для построения политропы сжатия принимаем промежуточные значения

Объемов в таком порядке:

0,9 Va = 0.9 · 215.5 = 193.64 мм,

0,8 Va = 0.8 · 215.5 = 172.12 мм,

0,7 Va = 0.7 · 215.5 = 150.61 мм,

0,6 Va = 0.6 · 215.5 = 129.09 мм,

0,5 Va = 0.5 · 215.5 = 107.58 мм,

0,4 Va = 0.4 · 215.5 = 86.06 мм,

0,3 Va = 0.3 · 215.5 = 64.55 мм,

0,2 Va = 0.2 · 215.5 = 43.03 мм,

0,15 Va = 0.15 · 215.5 = 32.27 мм,

0,1 Va = 0.1 · 215.15 = 21.52 мм.

Наносим эти значения на ось абсцисс.

Определяем промежуточные значения Р' для каждой части объёма по уравнению:

, мм

Таблица 1

Тогда при	мм	V = 0,5 Va	=6.07
V = 1 Va	= 2.37	V = 0,4 Va	=8.46
V = 0,9 Va	=2.76	V = 0,3 Va	=12.47
V = 0,8 Va	=3.21	V = 0,2 Va	=21.55
V = 0,7 Va	=3.88	V = 0,15 Va	=29.62
V = 0,6 Va	=4.83	V = 0,1 Va	=47.4

Отложив ординаты Р' вверх из соответствующих делений, находим точки, через которые проводим политропу сжатия.

Для построения политропы расширения принимаем промежуточные значения объёмов в таком чередовании:

=27.16 мм, =32.55 мм, =43.4 мм.

и далее:

0,3 Va= 6.51; 0,5 Va= 10.85 0,7 Va=15.19 0,9 Va=19.53

0,4 Va=8.68 0,6 Va=13.02 0,8 Va=17.36 1 Va =22.36

Определяем промежуточные значения P'' для принятых частей объёма по уравнению:

Таблица 2

Тогда при	мм	V = 0,5 Va	=23.2
V = 1 Va	=9.21	V = 0,4 Va	=30.93
V = 0,9 Va	=10.54	V = 0,3 Va	=46.4
V = 0,8 Va	=12.37	V = 0,21 Va	=66.28
V = 0,7 Va	=14.96	V = 0,16 Va	=103.4
V = 0,6 Va	=17.21	V = 0,132 Va	=118.97

По полученным ординатам строим кривую расширения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В курсовой работе рассмотрены технические характеристики судового главного двигателя 6ЧРН20/27(CW6200ZC) дана оценка его основным данным. В работе выполнено расчетное исследование влияния конструктивных или эксплуатационных факторов на рабочие процессы, тепловую и механическую напряженность узла дизеля, и анализ условий работы детали (узла, системы), методов контроля и регулирования с разработкой предложений по снижению эксплуатационных расходов, совершенствованию конструкции, а также методов эксплуатации.

Произведенный расчет параметров показал, что при заданном варианте после проведенных расчетов рабочего цикла ДВС были определены параметры состояния рабочего тела, индикаторные и эффективные показатели работы ДВС, а также основные размеры рабочего цилиндра: диаметр цилиндра и ход поршня, которые в дальнейшем использовались для расчетов и исследований при построении теоретической индикаторной диаграммы.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Возницкий И.В. Судовые двигатели внутреннего сгорания, том 1: - М. Моркнига, 2008, 282 с.

2. Возницкий И.В., Пунда А.С. Судовые двигатели внутреннего сгорания, том 2: - М. Моркнига, 2008, 470 с.

3. Дайнего Ю.Г - Справочник судового моториста, Севастополь, 2007 г.

4. Корнилов Э.В. Голофастов Э.И. Главные среднеоборотные дизели морских судов. - М.: Моркнига, 2008, 296с.

5. Корнилов Э.В. Бойко П.В. Голофастов Э.И. Технические характеристики современных дизелей. - М.: Моркнига, 2008, 272с.

Размещено на Allbest.ru