Расчет процесса наполнения

 

Наддув – это подача в рабочий цилиндр воздуха при повышенном давлении, создаваемом специальным компрессором с целью повышения массового заряда воздуха в цилиндре, для сжигания большего количества топлива и получения большей мощности. В случае привода компрессора от турбины, работающей на выпускных газах дизеля, наддув называют газотурбинным. Агрегат наддува (турбокомпрессор) монтируется на одном валу.

Схема газотурбинного наддува четырехтактного дизеля представлена на рисунке 3.1 [7].

 

 

 

а) б)

Рис. 3.1. Схема газотурбинного наддува четырехтактного дизеля:

а – общая схема: 1 – газовая турбина; 2 – воздушный компрессор; 3 – рабочий цилиндр; б – принципиальная схема; д – дизель; т – турбина; к – компрессор;

ХНВ – охладитель воздуха

 

В двухтактных дизелях фирмы «Зульцер» устанавливаются системы с изобарным наддувом, при котором выпускные газы из всех цилиндров дизеля попадают в газовый ресивер 3, в котором кинетическая энергия выпуска преобразуется в потенциальную энергию газов с постоянным давлением и температурой (рис. 3.2) [7].

Продувочный воздух сжимается в компрессоре 5, охлаждается в воздухоохладителе 6. В качестве второй ступени наддува предусмотрена вспомогательная электровоздуходувка 8. Выпускной клапан 2 имеет гидравлический привод.

 

а) б)

 

Рисунок 3.2. Схема наддува 2-х тактного дизеля:

а) схема продувки и наддува дизеля с прямоточно-клапанной продувкой типа RTA фирмы «Зульцер»: 1 – цилиндр; 2 – выпускной клапан; 3 – газовый ресивер;

4 – турбина; 5 – компрессор; 6 – воздухоохладитель; 7 – воздушный ресивер;

8 – вспомогательная воздуходувка; 9 – поршень;

б) принципиальная схема

 

3.1.1 Определение расходов топлива, воздуха и отработавших газов [6]

 

Среднее эффективное давление p_e в МПА определяется из выражения эффективной мощности в кВт

 

,

 

где V_s – рабочий объем одного цилиндра в м³:

 

.

 

Среднее индикаторное давление в МПа

.

 

Эффективный К.П.Д.

 

.

 

Индикаторный К.П.Д.

 

.

 

Удельный индикаторный расход топлива в кг/(кВт∙ч)

 

или .

 

Часовой расход топлива дизелем в кг/ч .

 

Количество топлива в кг, подаваемого в цилиндр за каждый цикл

 

.

 

Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива:

 

,

 

кг/кг,

 

где m _в = 28,95 – молярная масса воздуха.

Суммарный коэффициент избытка воздуха

 

.

 

Расход воздуха дизелем в кг/ч и кг/с

 

;

 

.

 

Количество отработавших газов в кг/ч и кг/с

 

;

 

.

 

Количество продуктов сгорания M ₀ в кмоль/кг, образующихся при сгорании 1 кг топлива с теоретически необходимым количеством воздуха (α = 1)

 

.

 

Количество воздуха M ₁ и отработавших газов M ₂, расходуемых при сжигании 1 кг топлива, в кмоль/кг:

 

,

 

.

 

Коэффициент молекулярного изменения при сгорании топлива

 

.

 

Действительный коэффициент молекулярного изменения

 

,

 

γ – коэффициент остаточных газов (задан).

Объемные доли продуктов сгорания r ₀ и избыточного воздуха r _α в отработавших газах:

 

,

 

.

 

Молярная масса отработавших газов в кг/кмоль

 

.