предрасчет турбокомпрессора

1. Ðàñ÷¸ò ýíåðãåòè÷åñêîãî è ìàòåðèàëüíîãî áàëàíñà ïîðøíåâîé ÷àñòè äèçåëÿ è åãî
òóðáîêîìïðåññîðà
1.Íîìèíàëüíàÿ ìîùíîñòü,êÂò
Ne:=20000
Íîìèíàëüíàÿ ÷àñòîòà âðàùåíèÿ êîëåí÷àòîãî âàëà, îá/ìèí
n:=750
3.×èñëî öèëèíäðîâ
z:=6
4.×èñëî òóðáîêîìïðåññîðîâ
Ðàñ÷¸ò ãåîìåòðèè ïîðøíåâîé ÷àñòè äèçåëÿ
i:=1
Ne  20000
1.Îòíîøåíèå
m  1 
n  100
Z  6
i  1
õîäà ïîðøíÿ ê åãî äèàìåòðó S/D
180
n
m  2.8
2. Ñðåäíåå
ýôôåêòèâíîå äàâëåíèå,îïðåäåëÿåìîå ïî âåëè÷èíå àãðåãàòíîé,öèëèíäðîâîé
ìîùíîñòè è íîìèíàëüíîé ÷àñòîòå âðàùåíèÿ êîëåí÷àòîãî âàëà äâèãàòåëÿ,ÌÏà
D 
e 
Ne

Z 
Pe1  2 
3. Çíà÷åíèå
 
50
Ne
Ne 
 25  0.35   
Z 




1  0.0035  n
Pe1  3.099
äèàìåòðà öèëèíäðà,ì
3
Ne
D  0.837
 13.1  m  Pe1  Z  0.5  n
4.Ñðåäíåå
ýôôåêòèâíîå äàâëåíèå,îïðåäåëÿåìîå ïî çíà÷åíèþ äèàìåòðà öèëèíäðà è îòíîøåíèÿ
m=S/D,ÌÏà
Pe2  0.375  D
5. Óòî÷íåííîå
Pe 
 4.25  D

1  4.25  log ( m )
Pe2  1.203
çíà÷åíèå ñðåäíåãî ýôôåêòèâíîãî äàâëåíèÿ ,ÌÏà
( Pe1  Pe2 )
2
3
Ne
6. Óòî÷íåííîå
çíà÷åíèå
äèàìåòðà
D 
7. Óòî÷íåííîå
îòíîøåíèÿ
13.1çíà÷åíèå
 m  Pe  Z  0.5
n
Pe  2.151
öèëèíäðà ,ì
õîäà ïîðøíÿ ê äèàìåòðó öèëèíäðà
m
D  0.945
 250  1.5  n 
m 
8. Âû÷èñëÿåì
n 
D
0.1
1  0.75  D
m  2.716
çíà÷åíèå õîäà ïîðøíÿ S,ì
S  2.567
S  m  D
Ïîêàçàòåëè ôîðñèðîâàííîñòè äèçåëÿ
9. Ñðåäíåå
ýôôåêòèâíîå äàâëåíèå,ÌÏà
Ne
Pe 
Pe  2.218
2
13.1  D  S  Z  0.5  n
10. Ñðåäíÿÿ
Cm  S 
ñêîðîñòü ïîðøíÿ ,ì/ñ
n
Cm  8.558
30
11. Ïðîèçâåäåíèå
ñðåäíåé ñêîðîñòè ïîðøíÿ íà ñðåäíåå ýôôåêòèâíîå äàâëåíèå,ÌÏà ì/ñ
CmPe  Cm  Pe
12.Ñòåïåíü
E 
ñæàòèÿ
D   1  0.16  m 
 0.1  D  0.004  Pe 0.175
13. Ðàáî÷èé
Vs 
CmPe  18.979
îáú¸ì öèëèíäðà,ëèòð
2
1000    D  S
14. Ïëîùàäü
E  13.03
4
Vs  1.802  10
ïîðøíÿ,êâ.ì
Sp   
D
2
4
15. Ïîðøíåâàÿ ìîùíîñòü,êÂò/êâ.ì
Ne
Np 
NL
16. Ëèòðîâàÿ
Z ìîùíîñòü,êÂò/ë
Sp
Vs
Sp  0.702
Np NL
4.748
 10
 1.85
3
3
17. Óäåëüíûé
ýôôåêòèâíûé ðàñõîä òîïëèâà,êã/êÂò ÷
Pe  D
ge 
ge  0.172
 7  Pe  1.75   5  D  0.2   1  0.05  m 
18. Ñîñòàâ
òîïëèâà,%
C  86.4
H  13.2
O  0.3
Sera  0.05
W  0.05
19. Íèçøàÿ
òåïëîòâîðíàÿ ñïîñîáíîñòü òîïëèâà,êÄæ/êã
Q  338  C  1025  H  109  ( O  Sera)  25  W
20. Ïëîòíîñòü
t 
Q  4.27  10
4
òîïëèâà êã/êóá.ì
 50000  Q
t  858.271
8.5
21.Òåîðåòè÷åñêè
íåîáõîäèìîå êîëè÷åñòâî âîçäóõà äëÿ
ñãîðàíèÿ òîïëèâà,êìîëü/êã
Lo 
H
Sera
O 
1  C





21  12
4
32
32 
22. Êîýôôèöèåíò
èçáûòêà âîçäóõçà
D  Pe   1  0.1  m 
 1  10  D   1  1.25  Pe
  10 
23. Äàâëåíèå
Pk 
Lo  0.5
  2.6
íàääóâà,ÌÏà
Pe
Pk  0.341
6.5
24. Ñòåïåíü
Pik 
ïîâûøåíèÿ äàâëåíèÿ â êîìïðåññîðå àãðåãàòà íàääóâà
Pk
0.1
25. Êîýôôèöèåíò
Pik  3.412
ïðîäóâêè
ф  1.015  0.065  Pik
26.Ìîëåêóëÿðíàÿ
ф  1.237
ìàññà âîçäóõà,êã/êìîëü
  28.97
Lo      Ne  ge  ф
Gv 
27. Óäåëüíûé
28.
Ñåêóíäíûéðàñõîä
ðàñõîä
âîçäóõà,êã/ñ
3600 âîçäóõà,êã/êÂò
÷
Gv  44.493
gv  3600 
Gv
Ne
gv  8.009
29. Óäåëüíûé
ðàñõîä ãàçà,êã/êÂò ÷
gg  gv  ge
gg  8.181
30. Ñåêóíäíûé
ðàñõîä ãàçà,êã/ñ
Gg  gg 
31. Ñåêóíäíûé
Ne
Gg  45.449
3600
ðàñõîä òîïëèâà,êã/ñ
Gt  ge 
Ne
Gt  0.956
3600
Ïàðàìåòðû òóðáîêîìïðåññîðà
32. Íàðóæíûé
äèàìåòð ðàáî÷åãî êîëåñà êîìïðåññîðà,ì
D2  0.15  Pik
0.25
 Gv 

 i 

0.375
D2  0.846
33. Îêðóæíàÿ
ñêîðîñòü íà íàðóæíîì äèàìåòðå ðàáî÷åãî êîëåñà
êîìïðåññîðà,ì/ñ
U2  175  1.35
34. ×àñòîòà
Pik
U2  487.242
âðàùåíèÿ ðîòîðà òóðáîêîìïðåññîðà,îá/ìèí
ntk 
 60  U2
ntk  1.1  10
  D2
4
35. Ïàðàìåòðû
äëÿ ðàññ÷¸òà àäèàáàòíîé ðàáîòû ñæàòèÿ â
êîìïðåññîðå :
k  1.4
R  289
Дж
кг  К
To  293


D2


k
k 
k
Lk 0.0185  R1.21
 To D2
 1
 Pik
36. Àäèàáàòíàÿ
k  1 ðàáîòà ñæàòèÿ â
K
k 1
êîìïðåññîðå,Äæ/êã
k  0.812
5
Lk  1.245  10
37. Ìîùíîñòü
ïîòðåáëÿåìàÿ êîìïðåññîðîì, êÂò
Lk  Gv
Nk 
Nk  6.822  10
3
10  k
38. Ìåõàíè÷åñêèé
3
ÊÏÄ òóðáîêîìïðåññîðà
D2
m 
m  0.993
0.006  D2
39. Ìîùíîñòü
ðàçâèâàåìàÿ òóðáèíîé ,êÂò
Nk
m
Nt 
40. Ïîêàçàòåëü
Nt  6.871  10
àäèàáàòû, ãàçîâàÿ ïîñòîÿííàÿ è àäèàáàòíûé ÊÏÄ
òóðáèíû
D2
t 
kg  1.33
Rg  290
41. Óäåëüíàÿ
ðàáîòà ðàñøèðåíèÿ â òóðáèíå,Äæ/êã
0.0176  1.24  D2
t  0.793
3
Nt  10
Gg  t
Lt 
42. Òåìïåðàòóðà
Lt  1.906  10
ãàçà ïåðåä òóðáèíîé,K
 ф
4
T  1000  10 
Pik
43. Äàâëåíèå
n
0.75
T  251.769
ãàçà ïåðåä òóðáèíîé,ÌÏà
Pg 
44. Ñòåïåíü
0.25
0.104
1 


 kg  1
kg

Lt


Rg  T  t 
Pg  0.567
ðàñøèðåíèÿ â òóðáèíå
Pit 
Pg
0.104
Lt
kg
 Rg  t
ãàçàkgçà 1òóðáèíîé,K
Pit  5.454
Tt  T 
45. Òåìïåðàòóðà
Tt  46.158
5
3
46. Îòíîñèòåëüíàÿ
ìîùíîñòü êîìïðåññîðà,%
Nk
 100
Ne
Not_k 
47. Îòíîñèòåëüíàÿ
Not_k  34.112
ìîùíîñòü òóðáèíû,%
Nt
 100
Ne
Not_t 
Not_t  34.354
2 Ðàñ÷¸ò ïàðàìåòðîâ öèêëà 4-õ òàêòíîãî äèçåëÿ ïî ìåòîäó Ãðèíåâåöêîãî-Ìàçèíãà
I.Ïðîöåññ íàïîëíåíèÿ
1.Àýðîäèíàìè÷åñêîå
ñîïðîòèâëåíèå íà âñàñûâàíèè,ÌÏà
dp  0.015
2.Ïîêàçàòåëü
ïîëèòðîïû ñæàòèÿ â êîìïðåññîðå àãðåãàòà íàääóâà
nk  1.6
3.Òåìïåðàòóðà
íàääóâî÷íîãî âîçäóõà,K
  Pk 
 
Tk  293  
 0.1 

4.Òåìïåðàòóðà
5.Îòíîøåíèå
dp  
nk 1
nk

2 

dp
2
Tk  481.933


íàääóâî÷íîãî âîçäóõà ïîñëå ÎÍÂ,Ê
Tk_onv  350
ïëîùàäè ïîðøíÿ ê ïëîùàäè ïðîõîäíîãî ñå÷åíèÿ âïóñêíîãî êàíàëà (êàíàëîâ)
Fotn  6
6.Ñðåäíÿÿ
ñêîðîñòü âîçäóõà â ùåëè ìåæäó ïîñàäî÷íûìè ïîÿñêàìè â êðûøêå öèëèíäðîâ
è âïóñêíîãî êëàïàíà,ì/ñ
Wm  51.346
Wm  Cm  Fotn
7.Êîýôôèöèåíò
îñòàòî÷íûõ ãàçîâ
r  0.001  0.001Fotn  log ( n)
8.Ïîäîãðåâ âîçäóõà â ïðîöåññå íàïîëíåíèÿ
9.Òåìïåðàòóðà îñòàòî÷íûõ ãàçîâ,Ê
r  0.013
ïðè òåïëîîáìåíå ñî ñòåíêàìè
öèëèíäðà,Ê
dT  10
Tr  46.158
Tr  Tt
10.Òåìïåðàòóðà
Ta 
âîçäóõà â êîíöå ïðîöåññà íàïîëíåíèÿ,ÌÏà
( Tk_onv  dT  r  Tr)
Ta  355.972
1  r
11.Êîýôôèöèåíò
àýðîäèíàìè÷åñêîãî ñîïðîòèâëåíèÿ ïðîõîäíîãî ñå÷åíèÿ âïóñêíîãî
êëàïàíà (êëàïàíîâ)
фaer  0.6
12.Äàâëåíèå



Pa   1 

 Pk
2

2
24 фaer  Tk_onv 
Wm
13.Ñòåïåíü
E 
âîçäóõà â êîíöå ïðîöåññà íàïîëíåíèÿ,ÌÏà
Pa  0.329
ñæàòèÿ
m 
S
D
D   1  0.16  m 
E  13.03
 0.1  D  0.004  Pe 0.175
14.Êîýôôèöèåíò
n 
2
E
íàïîëíåíèÿ
Pa Tk_onv
1


Ta
 1  r 
E  1 Pk

n  1.013
II.Ïðîöåññ ñæàòèÿ
1.Ïîêàçàòåëü
2.Äàâëåíèå
Pc  Pa  E
ïîëèòðîïû ñæàòèÿ
â êîíöå ïðîöåññà ñæàòèÿ,ÌÏà
n1
3.Òåìïåðàòóðà
Tc  Ta  E
n1  1.372
Pc  11.134
â êîíöå ïðîöåññà ñæàòèÿ,Ê
n1 1
Tc  925.064
III.Ïðîöåññ ñãîðàíèÿ
1.Ìàêñèìàëüíîå äàâëåíèå öèêëà
Pz
 
2.
Ñòåïåíü
ïîâûøåíèÿ äàâëåíèÿ
Pz
Pc
3  6  Pe
(ñãîðàíèÿ),ÌÏà
Pz
  1.465
16.307
3.Êîëè÷åñòâî
ïðîäóêòîâ ñãîðàíèÿ 1 êã òîïëèâà,ìîëü
H  0.14
M    Lo 
O  0.003
H
4

O
M  1.334
32
4.Òåîðåòè÷åñêèé
êîýôôèöèåíò ìîëåêóëÿðíîãî èçìåíåíèÿ
M
  Lo
o 
o  1.027
5.Äåéñòâèòåëüíûé
 
êîýôôèöèåíò ìîëåêóëÿðíîãî èçìåíåíèÿ
( o  r )
  1.027
1  r
6.Ìåõàíè÷åñêèé
ÊÏÄ äèçåëÿ
KPDm  1  0.05  m
 0.5 n

0.0425
 Cm
Pe
7.Ñðåäíåå
Pi1 
 Pz
0.5
KPDm  0.932
1.25
èíäèêàòîðíîå äàâëåíèå,ÌÏà
Pe
KPDm
Pi1  2.38
8.Êîýôôèöèåíò
9.Ñðåäíåå
Pi 
0.1
íåïîëíîòû èíäèêàòîðíîé äèàãðàììû
фnd  0.98
èíäèêàòîðíîå äàâëåíèå ñ ó÷¸òîì íåïîëíîòû äèàãðàììû,ÌÏà
Pi1
фnd
10.Ñðåäíåå
Pi  2.429
çíà÷åíèå ïîêàçàòåëÿ ïîëèòðîïû ðàñøèðåíèÿ
n2  1.225
11.Ïîäáèðàåì
çíà÷åíèå ñòåïåíè ïðåäâàðèòåëüíîãî ðàñøèðåíèÿ
  1.501
12.Ñðåäíåå
èíäèêàòîðíîå äàâëåíèå ñ ó÷¸òîì íåïîëíîòû äèàãðàììû,ÌÏà


Pc 


       1  1
Pi 
 
 1   



E
E1
n2
1 
n1  1
 öèêëà,Ê


13.Ìàêñèìàëüíàÿ
òåìïåðàòóðà

n2 1
1 
  1 
n1 1 
 PiE  2.631

Tz  Tc 



Tz  1.981  10
3
IV. Ïðîöåññ ðàñøèðåíèÿ
1.Äàâëåíèå
â êîíöå ïðîöåññà ðàñøèðåíèÿ,ÌÏà


 E
n2
Pb  Pz  
Pb  1.155
2.Òåìïåðàòóðà
Tb  Tz  


E
â êîíöå ïðîöåññà ðàñøèðåíèÿ,Ê
n2 1
Tb  1.218  10
3
V. Èíäèêàòîðíûå è ýôôåêòèâíûå ïîêàçàòåëè äèçåëÿ
1.Èíäèêàòîðíûé
ÊÏÄ äèçåëÿ
i  8.314    Lo  Pi 
2.Ýôôåêòèâíûé
Tk_onv
i  0.685
42000  n  Pk
ÊÏÄ äèçåëÿ
e  0.638
e  i  KPDm
3.Óäåëüíûé
gi 
3600
42000  i
4.Óäåëüíûé
ge 
èíäèêàòîðíûé ðàñõîä òîïëèâà,êã/êÂò ÷
gi  0.125
ýôôåêòèâíûé ðàñõîä òîïëèâà,êã/êÂò ÷
gi
KPDm
ge  0.134
Ïîêàçàòåëè ôîðñèðîâàííîñòè äèçåëÿ
1.Ïîêàçàòåëü
òåïëîíàïðÿæ¸ííîñòè ïîðøíÿ (êðèòåðèé Êîñòèíà)
 D 

 n  Pk 
Kr_k  5.85  
2.Ïðîèçâåäåíèå
0.38
 Cm
0.5


  Pe  ge 
Tk 

293 
0.88
Kr_k  13.386
ñðåäíåé ñêîðîñòè ïîðøíÿ íà ñðåäíåå ýôôåêòèâíîå
äàâëåíèå,ÌÏà
3.
Ðàáî÷èé
îáú¸ì
ì/ñ öèëèíäðà,ëèòð
CmPe
 Cm  Pe
CmPe  18.979
Vs 
2
1000  D  S
4
4.Ïëîùàäü
Sp   
D
2
Sp  0.702
4
ìîùíîñòü,êÂò/êâ.ì
Ne
Z  Sp
Np  4.748  10
6.Ëèòðîâàÿ
NL 
3
ïîðøíÿ,êâ.ì
5.Ïîðøíåâàÿ
Np 
Vs  1.802  10
3
ìîùíîñòü,êÂò/ë
Ne
Z  Vs
NL  1.85
Àáñîëþòíûé è îòíîñèòåëüíûé òåïëîâûå áàëàíñû äèçåëÿ
Èñõîäíûå äàííûå è êîíñòàíòû:
-Ðàçíîñòü òåìïåðàòóð îõëàæäàþùåé æèäêîñòè íà âõîäå è âûõîäå
èç äâèãàòåëÿ,Ê
dTw  10
-Óäåëüíàÿ òåïëî¸ìêîñòü îõëàæäàþùåé æèäêîñòè,êÄæ/(êã Ê)
cw  4.2
-Ïëîòíîñòü îõëàæäàþùåé æèäêîñòè,êã/êóá.ì
w  1000
-Ñêîðîñòü îõëàæäàþùåé æèäêîñòè â òðóáîïðîâîäàõ ñèñòåìû
îõëàæäåíèÿ,ì/ñ
Coxl_z  0.75
-Òåïëî¸ìêîñòü îòðàáîòàâøèõ ãàçîâ,
-Òåïëî¸ìêîñòü âîçäóõà,
1.Òåïëîòà
кДж
кг  К
кДж
кг  К
cpog  1.00387
cpov  1.002
ïîäâåä¸ííàÿ â öèêë ïðè ñãîðàíèè òîïëèâà,êÄæ/ñ
Qt
 Qt
Q  Gt
2.
Òåïëîòà
Qi

 iïðåîáðàçîâàííàÿ
4
Qt Qi
4.082
 10  10 4
â èíäèêàòîðíóþ ðàáîòó,êÄæ/ñ
 2.796
3.Òåïëîòà
ïðåîáðàçîâàííàÿ â ìåõ.ðàáîòó,êÄæ/ñ
Qe  2.605  10
Qe  Qt  e
4
4.Òåïëîòà
îáðàçîâàâøàÿñÿ ïðè äèññèïàöèè ìåõàíè÷åñêèõ
ïîòåðü,êÄæ/ñ
Qm  1.908  10
Qm  Qi  Qe
5.Òåïëîòà
3
ïîòåðÿííàÿ ñ îòðàáîòàâøèìè ãàçàìè,êÄæ/ñ
Qog  Gg  cpog  ( Tt  To)
6.Îòíîñèòåëüíàÿ
Qog  1.126  10
4
äîëÿ òåïëîòû,ïîòåðÿííàÿ ñ îòðàáîòàâøèìè
ãàçàìè,%
qog 
Qog
 100
Qt
7.Òåïëîòà
qog  27.59
ïîòåðÿííàÿ ïðè îõëàæäåíèè íàääóâî÷íîãî âîçäóõà,êÄæ/ñ
Qonv  6  10
Qonv  Gv  cpov  ( Tk  Tk_onv)
3
8.Îòíîñèòåëüíàÿ
äîëÿ òåïëîòû ïîòåðÿííîé ïðè îõëàæäåíèè
íàääóâî÷íîãî âîçäóõà,%
qov 
Qonv
 100
Qt
qov  14.4
9.Òåïëîòà
ïîòåðÿííàÿ ïðè æèäêîñòíîì îõëàæäåíèè îñòîâà
äèçåëÿ,êÄæ/ñ
9.1 Îòíîøåíèå ïîâåðõíîñòè ðàáî÷åãî öèëèíäðà ê åãî îáú¸ìó,1/ì
Fc_otn 
 4  S  2  D
D S
Fc_otn  5
9.2 Îòíîñèòåëüíàÿ
äîëÿ òåïëîòû,îòâîäèìîé â îõëàæäàþùóþ æèäêîñòü 1 êîíòóðà
äâèãàòåëÿ,èìåþùåãî ÷óãóííûå âòóëêè è êðûøêè öèëèíäðîâ,ñ ÷àñòîòîé
âðàùåíèÿ êîëåí÷àòîãî âàëà 100 îá/ì ïðè ñðåäíåì ýôôåêòèâíîì äàâëåíèè 0,49 ÌÏà
áåç îõëàæäåíèÿ íàääóâî÷íîãî âîçäóõà,âûïóñêíûõ êîëëåêòîðîâ è
òóðáîêîìïðåññîðîâ îõëàæäàþùåé æèäêîñòüþ 1 êîíòóðà
qw_otn
 0.1  0.00428  Fc_otn
9.3
Êîýôôèöèåíò,ó÷èòûâàþùèé
qw_otn  0.121æèäêîñòü â
èçìåíåíèå òåïëîîòäà÷è â îõëàæäàþùóþ
çàâèñèìîñòè îò ôîðñèðîâàííîñòè äâèãàòåëÿ ïî ñðåäíåìó ýôôåêòèâíîìó äàâëåíèþ
Kpme  1.135  0.27  Pe
Kpme  0.536
9.4 Êîýôôèöèåíò,ó÷èòûâàþùèé
èçìåíåíèåòåïëîîòäà÷è â îõëàæäàþùóþ æèäêîñòü â
çàâèñèìîñòè îò ÷àñòîòû âðàùåíèÿ êîëåí÷àòîãî âàëà äâèãàòåëÿ
Kn  1.067  1.33  10
10.Îòíîñèòåëüíàÿ
4
n
Kn  1.054
äîëÿ òåïëîòû,ïîòåðÿííàÿ ïðè æèäêîñòíîì îõëàæäåíèè îñòîâà
äèçåëÿ,%
qw  qw_otn  Kpme  Kn  100
11.Òåïëîòà
qw  6.9
ïîòåðÿííàÿ ïðè æèäêîñòíîì îõëàæäåíèè îñòîâà äèçåëÿ,
êÄæ/ñ
QW  qw  Q 
Gt
QW  3  10
100
12.Êîýôôèöèåíò
13.Ìàññîâàÿ
çàïàñà ïîäà÷è íàñîñà
Kg  1.395
ïîäà÷à íàñîñà 1 êîíòóðà ñèñòåìû îõëàæäåíèÿ,êã/ñ
qw  Ne  ge  Q
Gw  Kg 
3
6
Gw  7.261
3.6  10  dTw  cw
14.Îá¸ìíàÿ
Vw 
ïîäà÷à íàñîñà 1 êîíòóðà ñèñт е ìû îõëàæäåíèÿ,êóá.ì/ñ
Gw
w
Vw  7.261  10
15.Âíóòðåííèé
äèàìåòð òðóáîïðîâîäà ñèñт е ìû îõëàæäåíèÿ,ì
4  Vw
(   Coxl_z)
doxl_z 
16.Îòíîñèòåëüíàÿ


doxl_z  0.111
äîëÿ òåïëîòû,ïîòåðÿííàÿ â ñèñòåìå ñìàçêè äèçåëÿ, %
qm  100   0.01  0.01 
17.Íåâÿçêà
3
Kr_k 

Pe 
qm  7
òåïëîâîãî áàëàíñà,%
nb  100  100  e  qog  qw  qov  qm
nb  35.5