Задача 3

Восьмицилиндровый четырехтактный дизельный двигатель нагружен электрогенератором и работает на топливе с низшей теплотой сгорания . Определить диаметр цилиндра , ход поршня , эффективный КПД , индикаторный КПД , расход топлива и расход воздуха , проходящего через двигатель, если КПД электрогенератора , механический КПД двигателя , коэффициент заполнения цилиндра воздухом , плотность воздуха , напряжение на клеммах генератора U, ток I, среднее эффективное давление , частота вращения коленчатого вала n, отношение хода поршня к диаметру цилиндра , удельный индикаторный расход топлива .

Полученные значения КПД сравнить с приведенными в [1, с. 295].

	212 В
	725 А
	0,64 МПа	6,4 · 105 Па
	46 с-1	2760 мин-1
	1,09
bi =	0,186 кг/кВтч

Дано:

Решение

Эффективная мощность двигателя:

N_e = (I · U)/η_г = (725 · 212)/0,9 = 170778 Вт.

Рабочий объем цилиндра:

V_h = (N_e · τ)/(2 · p_e · n · i) = (170778 · 4)/(2 · 6,4 · 10⁵ · 46 · 8) = 0,00145 м³,

где тактность двигателя;

число цилиндров.

Диаметр цилиндра:

D = (4V_h/(π · e))^1/3 = (4 · 0,00145/(3,14 · 1,09))^1/3 = 0,12 м.

Ход поршня:

S = e · D = 1,09 · 0,12 = 0,131 м.

Расход воздуха:

G_B = (2 · V_h · η_v · n · i · ρ_в)/τ =

= (2 · 0,00145 · 0,83 · 46 · 8 · 1,224)/4 = 0,271 кг/с.

Часовой расход топлива:

B = b_i · N_i = 0,186/1000 · 200915 = 37,37 кг/ч,

где N_i = N_e/η_м = 170778/0,85 = 200915 Вт – индикаторная мощность.

Индикаторный КПД:

η_i = (3600 · N_i)/(B · Q_н^р) = (3600 · 200915)/(37370,2 · 40000) = 0,48 = 48 %.

Эффективный КПД:

η_е = (3600 · N_е)/(B · Q_н^р) = (3600 · 170778)/(37370,2 · 40000) = 0,41 = 41 %.

Полученные значения КПД сравниваем с приведенными данными [1, с. 295]. Полученные данные КПД соответствуют с действительными.

Ответ: диаметр цилиндра D = 0,12 м, ход поршня S = 0,131 м, эффективный КПД N_e = 170778 Вт, индикаторный КПД η_i =0,48, эффективный КПД η_е = 0,41, расход топлива В =37,37 кг/ч, расход воздуха G_B = 0,271 кг/с.