17

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

ОДЕССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ МОРСКОЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра "Судовые энергетические установки и техническая эксплуатация"

Конструктивный расчет двигателя

внутреннего сгорания

Методические указания

к расчетно-графической работе по курсу

«Судовые двигатели внутреннего сгорания и их эксплуатация»

Специальности

6.100300 «Эксплуатация судовых энергетических установок»

6.090509 «Судовые энергетические установки и оборудование»

Одесса – 2006

Методические указания разработаны Черемисиным Владимиром Ильичом – кандидатом технических наук доцентом кафедры „Судовые энергетические установки и техническая эксплуатация” Одесского национального морского университета в соответствии с рабочими программами дисциплин „Судовые двигатели внутреннего сгорания и их эксплуатация” и „Судовые двигатели внутреннего сгорания», утвержденными Советом судомеханического факультета ОНМУ.

Методические указания одобрены кафедрой „Судовые энергетические установки и техническая эксплуатация” ОНМУ 16 мая 2006 года (протокол № 16)

Рецензент: В.Г.Ивановский – д.т.н., профессор

ЗАДАНИЕ

Расчет рабочего цикла двигателя внутреннего сгорания

с построением и обработкой индикаторной диаграммы

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

1. Марка двигателя (тип двигателя) _____________________________

2. Выполнить расчет конструктивный, поверочный

3. Эффективная мощность двигателя N_e_______________________, кВт

4. Давление наддувочного воздуха p_s__________________________, МПа

5. Отношение хода поршня S к диаметру цилиндра D:

6. Максимальное давление сгорания p_z________________________, МПа

7. Частота вращения коленчатого вала n_______________________мин ^-1

8. Средняя скорость поршня c_m м/с

9. Число цилиндров i

10. Расчет выполнить для стандартных внешних условий: для средних широт, для тропиков

В домашнем задании необходимо выполнить следующие разделы:

1. Изучить конструктивные особенности заданного дизеля по [1, 2, 3, 6]

2. Другие исходные данные выбрать из рекомендуемой литературы [2, 3, 4]

3. Марку топлива выбрать из [4] и записать основные характеристики топлива из табл. 6.4 [4, с. 266-269, с. 276-277]

4. Низшую теплоту сгорания топлива Q_H рассчитать по формуле Менделеева, выбрав элементарный состав топлива и по эмпирической формуле из [4, с. 252]

5. Стандартные внешние условия выбрать из [5, с. 7, 188]

6. Промежуточные результаты расчета рабочего цикла проанализировать, сравнив их со значениями для реального прототипа дизеля [2, 3, 6]

7. Расчет рабочего цикла считается завершенным, если полученный в расчете удельный эффективный расход топлива g_e отличается на ±3 % от расхода топлива рассматриваемого типа дизеля [3,6]

8. Рассчитать термический КПД цикла, сравнить его с индикаторным и эффективным КПД двигателя.

9. Рассчитать данные для построения индикаторной диаграммы, построить индикаторную диаграмму на формате А-4, определить по построенной индикаторной диаграмме среднее индикаторное давление p_i.

10. Используя исходные данные и результаты расчета построить на формате А-4 в выбранном масштабе схему кривошипно-шатунного механизма (КШМ) заданного дизеля с обязательным изображением на ней:

• диафрагмы, разделяющей полость картера от подпоршневых полостей;

• длины цилиндровой втулки с расположенными в ее нижней части продувочными окнами (в масштабе).

Перечень литературы

1. Фомин Ю.Я., Волошин А.А. Конструкция судовых дизелей. Методические указания к практическому занятию. Одесса, РИО, 1991.

2. Самсонов В.И., Худов НИ. ДВС морских судов: Учебник для ВУЗов. - М.: Транспорт, 1990.

3. Фомин Ю.Я. и др. Судовые ДВС: Учебник для ВУЗов, - Л.: Судостроение, 1989.

4. Эксплуатация судовых дизельных энергетических установок : Учебник для ВУЗов / Камкин С.В. и др. - М.: Транспорт, 1996.

5. Камкин С.В. и др. Эксплуатация судовых дизелей: Учебник для ВУЗов - М.: Транспорт, 1990.

6. Фомин Ю.Я., Семенов B.C. СДВС. Методические указания по выполнению КП и ДП. Одесса, РИО, 1987.

7. Правила технической эксплуатации судовых технических средств.

РД 31.21.30-83. – М.: в/о «Мортехинформреклама», 1984. -386 с.

1. Выбор исходных данных.

1.1 Выбор исходных данных, кроме указанных в задании, выполняется по технической документации, или литературным данным. Исходные данные рекомендуется записать в виде таблицы (табл. 1) с численными значениями.

Таблица 1 - Исходные данные для расчета рабочего цикла дизеля

Обозначения в формулах	Наименование	Единица измерения	Численные значения
1	2	3	4
ро	Давление окружающей среды	МПа
рs	Давление надувочного воздуха	МПа
рz	Максимальное давление сгорания	МПа
То	Температура окружающей среды	К
Тr	Температура остаточных газов	К
ΔТохл	Снижение температуры наддувочного воздуха в охладителе	К
ΔТ	Степень подогрева воздуха от стенок цилиндра	К
С	Доля массы углерода в 1 кг топлива	-
Н	Доля массы водорода в 1 кг топлива	-
О	Доля массы кислорода в 1 кг топлива	-
Sт	Доля массы серы в 1 кг топлива	-
Qн	Низшая теплота сгорания топлива	кДж/кг
	Коэффициент избытка воздуха при сгорании топлива	-
r	Коэффициент остаточных газов	-
ε	Действительная степень сжатия	-
м	Механический КПД дизеля	-
nк	Показатель политропы сжатия воздуха в компрессоре	-
скр	Коэффициент скругления индикаторной диаграммы	-
z	Коэффициент использования тепла в точке z	-
b	Коэффициент использования тепла в точке b	-

Продолжение таблицы 1

1	2	3	4
а	Коэффициент, учитывающий снижение давления воздушного заряда в точке а	-
Ne	Эффективная мощность двигателя	кВт
d=S/ D	Отношение хода поршня к диаметру цилиндра	-
C1	Коэффициент равный 13,1 для двухтактных и 6,55 для четырехтактных дизелей	-
s	Потеря рабочего хода поршня в долях	-
сm	Средняя скорость поршня	м/с
i	Число цилиндров	-
А*	Длина расчетной индикаторной диаграммы (рекомендуется А*=250)	мм
Тz*	Ориентировочная максимальная температура цикла (точка z)	К
Тb*	Ориентировочная температура газов в конце расширения (точка b)	К
(n1-1)*	Ориентировочное значение (n1-1) показателя политропы сжатия	-

Примечание:

• Величину _s необходимо выбирать в пределах от 0,07 до 0,1 для дизелей с прямоточно-клапанной продувкой или определять из чертежа.

• Расчет цикла двигателя предусматривает два варианта: поверочный и конструктивный.

Поверочный расчет проводится для конкретного дизеля, т. е. D, S и n известны (заданы в таблице 1). Поэтому после определения η_е сразу рассчитывается эффективная мощность двигателя N_е.

При конструктивном расчете при заданной эффективной мощности двигателя N_е, средней скорости поршня с_m и отношении d=S/ D определяется диаметр цилиндра D, ход поршня S и частота вращения коленвала n. Поэтому в таблице исходных данных при конструктивном расчете условно следует принять D=1, S=1 и n=1