3. Визначення основних показників системи наддування

Рівняння теплового балансу дизеля для 1 кг спалюваного палива враховує надходження тепла від спалюваного палива і з ентальпією повітря, а також витрати енергії на здійснення індикаторної роботи газів, втрати в системі охолоджування і з відпрацьованими газами

;

де - ентальпія повітря, що поступає з впускного колектора в циліндри дизеля на 1 кг спалюваного палива, кДж/кг;

- середня молярна теплоємність при постійному тиску відпрацьова­них газів, кДж/(кмоль-°С);

- температура відпрацьованих газів дизеля перед турбіною, °С.

Решта величин у рівнянні визначена раніше або приймається із завдання.

З цього рівняння визначаємо:

;

Рисунок 1 - схема надування двотактних тепловозних дизелів

- дизель; - турбіна; - компресори; - охолоджувач повітря наддування; - фільтр повітря; - глушитель; - повітря;

- відпрацьовані гази

Значення і обчислюють з виразів:

;

;

де , - середні молярні теплоємності при постійному тиску відпові­дно для повітря і продуктів згоряння;

Для визначення і , , використовують формули:

;

;

де - температура газів, °С.

Для повітря, що поступає в дизель, обчислюємо теплоємність за формулою:

;

Задаємо в першому наближенні - 600°С.

;

;

;

;

;

Перевіряємо умову збіжності , тобто розрахункова температура відрізняється не значно, то для подальших розрахунків я приймаю .

Температура відпрацьованих газів перед турбіною в градусах Кельвіна

;

Тиск повітря , МПа, перед впускними органами циліндра дизеля ви­значається з виразу для циклової подачі палива в кг/цикл

;

;

де , , - приймаються із завдання, при цьому ;

, , , - обчислені раніше.

Степенем підвищення тиску повітря в компресорі називають відношення тиску повітря на виході з компресора до тиску на вході.

;

де - стандартний атмосферний тиск;

, - відповідно опір холодильника надуваного повітря і повітряного фільтра на вході в агрегати наддування; мож­на прийняти .

Сумарний степінь підвищення тиску повітря в агрегатах надування:

Визначаємо у чотиритактному дизелі степінь пониження тиску газів в турбіні з перетвореного рівня балансу потужності турбіни і компресора.

де к = 1,4 – показник адіабат повітря;

R = 287 кДж/(кг ^. К) – газова постійна повітря;

R_Т = 8314/m_г = 8314/29,045 = 286 кДж/(кг^.К) – молярна маса відпрацьо-ваних газів;

Т_о = 293 К – стандартна температура зовнішнього повітря

η_ТК = η_Ті ^. η_кад ^. η_ТМ = 0,75 ^. 0,79 ^. 0,96 = 0,568 – ККД турбокомпресора;

Визначаємо степінь пониження тиску газів в турбіні:

Тиск відпрацьованих газів на вході газової турбіни:

Ефективна потужність газової турбіни в кВт:

;

;

Потужність в кВт, що споживається компресором

;

;

Перевіркою правильності розрахунків є рівність тобто .

Обчислюючи потужності, що споживається компресором другого ступе­ня, необхідно замість температури підставляти температуру повітря пі­сля стиснення на виході з першого ступеня.

Температура , К, визначається за формулою:

;

Необхідне пониження температури повітря в холодильнику надуваного повітря: