2.7. Тепловой баланс двигателя

Общее количество теплоты, выделившееся при сгорании топлива за один час

Q = G_t ∙ H_u = 28,14 ∙ 43 = 1196 МДж/ч.

Теплота эквивалентная эффективной мощности

Q_e = 3,6 ∙ N_e = 3,6 ∙ 137 = 493,2 МДж/ч.

q_e = Q_e ∙ 100/Q = 493,2 ∙ 100/1196 = 41,24 %.

Теплота эквивалентная механическим потерям

Q_М = 3,6 ∙ (N_i  N_e) = 3,6 ∙ (168,1 – 137) = 111,9 МДж/ч.

q_М = Q_М ∙ 100/Q = 112 ∙ 100/1196 = 9 %.

Температура отработавших газов

t_r = T_r  273 = 776,6 – 273 = 503,6⁰ С.

Температура окружающей среды

t₀ = T₀ – 273 = 293 – 273 = 20⁰ С.

Теплота, унесенная с отработавшими газами определяется на основании следующего выражения

Q_ог = G_t ∙ L ∙ [ ∙ (mc_p)_r'' ∙ t_r(mc_p)₀' ∙ t₀]/1000,

где mc_p)_r''  изобарная теплоёмкость продуктов сгорания

(mc_p)_r'' = 30,095 + 0,00419 ∙ (t_r 500) = 30,095+0,00419 ∙ (504,5 – 500) = 32,53 кДж/кмоль.

Изохорная теплоёмкость продуктов сгорания

(mcp)₁r" = 32,515 + 0,00419 ∙ (t_r  500) = 32,515 + 0,00419 ∙ (503,6 – 500) = 32,53 кДж/кмоль.

Т еплоемкость отработавших газов

кДж/кмоль.

Изобарная теплоемкость воздуха

(mc_p)’₀ = 29,073 + 0,0008 ∙ t_o = 29,073 + 0,0008 ∙ 20 = 29,089 кДж/кмоль.

Теплота, унесенная с отработавшими газами

Q_ог = G_т ∙ L ∙ [∙ (mc_p)”_rt_r  (mc_p) ∙ t₀]/1000] = 28,14 ∙ 0,746 ∙ [1,033 ∙ 31,725 ∙ 504,5  29,09 ∙

∙ 20]/1000 = 335,1 МДж/ч.

q_ог = Q_or ∙ 100/Q = 335,1 ∙ 100/1196 = 28,2 %.

Теплота, унесенная с охлаждающей жидкостью

Q_w = c ∙ i ∙ D_ц^1+2m ∙ n^m ∙ H_u/( ∙ H_u) = 0,3 ∙ 6 ∙ 1,419^1+2∙0,6 ∙ 2300^0,6/1,5 = 359,4 МДж/ч.

q_w = Q_w ∙ 100/Q = 359,4 ∙ 100/1196 = 30,05 %.

Неучтенные потери

Q_s = Q – (Q_e + Q_М + Q_ог + Q_нс + Q_w) = 1196 – (493,2 + 111,9 + 335,1 + 359,4) =  104 МДж/ч.

q_s = Q_s ∙ 100/Q =  104 ∙ 100/1196 =  9 %.

3. Построение индикаторной диаграммы

Индикаторную диаграмму построим аналитическим методом. При этом необходимо учитывать следующие допущения:

• давление в процессе пуска постоянно и равно давлению в конце впуска;

• давления в процессе сжатия и расширения изменяются по политропному закону PVⁿ = const с постоянным значением политроп, взятых из теплового расчёта:

• для политропы сжатия ;

• для политропы расширения ;

• давление в процессе выпуска постоянно и равно давлению в конце наполнения.

Результаты расчёта представлены в табл. 1 и на рис. 1.

Ход поршня, дм

Рис. 1. Индикаторная диаграмма

Таблица 1

Результаты расчёта политроп сжатия и расширения

Sn , дм	Рсжатие, МПа	Sn , дм	Ррасширение, МПа	Рвп, МПа	Рвып, МПа
0.091914	0.093243	0.091914	0.38381	0.093243	0.09
0.08326	0.106795	0.085609	0.435296	0.093243	0.09
0.074606	0.124154	0.079304	0.500563	0.093243	0.09
0.065952	0.147043	0.073	0.585627	0.093243	0.09
0.057298	0.178352	0.066695	0.700464	0.093243	0.09
0.048644	0.223289	0.060391	0.862794	0.093243	0.09
0.03999	0.292161	0.054086	1.107154	0.093243	0.09
0.031337	0.408284	0.047781	1.510165	0.093243	0.09
0.022683	0.636184	0.041477	2.278756	0.093243	0.09
0.014029	1.230151	0.035172	4.20085	0.093243	0.09
0.005375	4.589276	0.028868	14.2469	0.09	0.09