Определение основных параметров работы дизеля и охлаждающего устройства

 

К основным параметрам работы дизеля относятся среднее индикаторное и среднее эффективное давления, средняя скорость поршня, индикаторный и эффективный КПД, удельный расход топлива.

Среднее эффективное давление p_е характеризует полезную мощность дизеля, отнесенную к коленчатому валу (фланцу отбора мощности), а среднее индикаторное давление p_i соответствует мощности, полученной непосредственно в цилиндре двигателя. Эту мощность называют индикаторной.

Заданная мощность составляет P_e = 4500 кВт, мощность дизеля тепловоза-образца 2206 кВт, заданная мощность одного дизеля

  кВт.

 

Эффективная P_{е ном} и индикаторная мощности связаны соотношением

,

 

откуда

, кВт.

 

где P_{e ном} - номинальная эффективная мощность одного дизеля, получаемая делением заданной мощности P_e на число секций тепловоза;

 - механический КПД дизеля (0,85).

Механический КПД дизеля характеризует механические и гидравлические потери в трущихся частях двигателя, а так же расход части мощности на привод вспомогательных механизмов дизеля (топливных, масляных, водяных насосов, механизма газораспределения и др.) Его значение находится в пределах от 0,78 до 0,9.

Часовой расход топлива дизеля B_ч, кг/ч

,

 

где b_е - удельный расход топлива, приходящийся на 1 кВт эффективной мощности, кг/(кВт. ч).

Удельный расход топлива характеризует степень совершенства преобразования химической энергии топлива в механическую в тепловом двигателе. Для современных дизелей он составляет:

- 0,204 - 0,225 кг/(кВт.ч).

Эффективный КПД дизеля h _е есть отношение количества теплоты, эквивалентной эффективной мощности, к располагаемой теплоте, полученной от сгорания топлива в цилиндрах в течение часа,

,

 

где H_и = 42500 кДж/кг - теплота сгорания дизельного топлива (количество теплоты, выделяемой при сгорании 1 кг топлива).

Индикаторный КПД дизеля h _i.

.

Значение h _м примем равным 0,85.

Объем цилиндра

  м³.

 

По заданной мощности определим (несколько отличающейся от мощности выбранного дизеля) новые параметры работы дизеля: среднее эффективное и индикаторное давления, эффективный и индикаторный КПД, а так же давление воздуха p_к перед впускными органами цилиндра (давление наддува).

Среднее эффективное давление в МПа:

при P_{e ном} = 2250 кВт

, МПА

 

где τ - тактность дизеля;

i - число цилиндров;

n - частота вращения коленчатого вала дизеля, с^-1;

 

 - рабочий объем цилиндра, м³,

 

здесь d_{ц ,} S - диаметр цилиндра и ход поршня, м.

при P_{e ном} = 2206 кВт

 МПа.

Цикловая подача топлива в цилиндры дизеля q_ц, кг/цикл

.

 

Цикловая подача топлива:

при P_{e ном} = 2250 кВт

 кг/цикл,

при P_{e ном} = 2206 кВт

 кг/цикл.

Давление воздуха p_к перед впускными органами цилиндра дизеля (давление наддува) существенно влияет на мощность дизеля и определяется из выражения цикловой подачи топлива в цилиндры дизеля

,

 

где η _V - коэффициент наполнения. Принимается равным 0,85 - для 4^х-тактных дизелей и 0,8 - для 2^х-тактных;

α - коэффициент избытка воздуха. Примем α = 1,95;

L₀ - теоретически необходимое количество воздуха для сгорания

1 кг топлива, КМоль/кг; принять L₀ = 0,495 КМоль/кг;_к - температура воздуха перед впускными клапанами, К; примем T_к = 60 + 273 = 333 ° К.

Давление наддува:

при P_{e ном} = 2206 кВт

 МПа,

 

при P_{e ном} = 2250 кВт

 МПа.

  МПа.

Таким образом, чтобы поднять мощность дизеля с P_{e ном} = 2206 кВт до P_{e ном} = 2250 кВт нужно повысить давление наддува на 0,0046 МПа и увеличить цикловую подачу топлива на 0,00002 кг/цикл.