Основные характеристики двигателя 7S50MC:
1) Диаметр цилиндра Dц, мм 500
2) Ход поршня Sy, мм 1910
3) Число цилиндров Z, шт 7
4) Номинальная мощность Ne, кВт . 10010
5) Номинальная частота вращения пном, об/мин . 130.4
В качестве штатного режима для двигателя 7S50MG выбираем режим 100%, когда двигатель работает с максимальными нагрузками и тепловым КПД перегрузкой по мощности. Данный расчет должен определить предельные возможности работы двигателя. Результаты расчёта приведены в таблице 22.
Таблица 22 – Исходные данные
|
№ п/п |
Марка ДВС: 7S50MC |
Обозначение |
Величина | |
|
1 |
Эффективная мощность ДВС |
Ne (кВт) |
10010 | |
|
2 |
Диаметр поршня |
D (m) |
0,5 | |
|
3 |
Ход поршня |
S (m) |
1,91 | |
|
4 |
Число цилиндров |
I |
7 | |
|
5 |
Частота вращения KB |
n (об/мин) |
130,4 | |
|
6 |
Тактность |
z |
1 | |
|
7 |
Давление наддува (нач.прибл.) |
Pk (МПа) |
0,27 | |
|
8 |
Цикловая подача топлива |
qc (кг/цикл) |
0,03198 | |
|
9 |
Действительная степень сжатия |
eps |
13 | |
|
10 |
Доля хода, потерянного на продувку |
PSI |
0,14 | |
|
11 |
Коэффициент продувки |
Fia |
1,1 | |
|
12 |
Постоянная КШМ |
Ish |
0,4266 | |
|
13 |
Угол начала сжатия |
ficq (оПКВ) |
-130 | |
|
14 |
Угол конца расширения |
fiotk (оПКВ) |
160 | |
|
15 |
Угол опережения |
fiop (оПКВ) |
-1 | |
|
16 |
Длительность сгорания топлива |
fiz |
50 | |
|
17 |
Показатель характера сгорания |
m |
0,6 | |
|
18 |
Давление окружающей среды |
Р0 (МПа) |
0,1 | |
|
19 |
Температура окружающей среды |
ТО (К) |
293 | |
|
20 |
Температура охлаждающей воды в ОНВ |
Tw(K) |
323 | |
|
21 |
Адиабатный КПД компрессора 1 |
ETak1 |
0,9 | |
|
22 |
Механический КПД компрессора 1 |
ETmk1 |
0,965 | |
|
23 |
Адиабатный КПД компрессора 2 |
ETak2 |
1 | |
|
24 |
Механический КПД компрессора 2 |
ETmk2 |
1 | |
|
25 |
Степень повышения давления в мех. компрессоре 2 |
PIk2 |
1 | |
|
26 |
Потеря давления на впуске |
DPO (МПа) |
0,00076 | |
|
27 |
Потеря давления в ОНВ1 |
DPohl (МПа) |
0,0027 | |
|
28 |
Коэффициент охлаждения в ОНВ1 |
Kohl |
0,9 | |
|
29 |
Потеря давления в ОНВ2 |
DPoh2 (МПа) |
0 | |
|
30 |
Коэффициент охлаждения в ОНВ2 |
Koh2 |
1 | |
|
31 |
Подогрев заряда в цилиндре |
Dta (K) |
5 | |
|
32 |
Температура остаточных газов |
Tr(K) |
700 | |
|
33 |
Коэффициент остаточных газов (нач.прибл.) |
gammar |
0,02761 | |
|
34 |
Средняя температура стенок цилиндра |
Tst(K) |
680 | |
|
35 |
Отношение давлений Ра/Рк |
Kpa |
0,98 | |
|
36 |
Отношение давлений Pt/Pk=Pg/Pk (нач.прибл.) |
Kpt |
0,9 | |
|
37 |
Теоретически необходимое кол-во воздуха |
L0(кмоль/кг) |
0,48041 | |
|
38 |
Низшая теплота сгорания топлива |
Qn (кДж/кг) |
42700 | |
|
39 |
Механический КПД двигателя |
Etm |
0,95 | |
|
40 |
Потеря давления на выпуске |
DPg (МПа) |
0,0019 | |
|
41 |
Показатель политропы расширения при выпуске из цилиндра |
ng |
1,25 | |
|
42 |
Показатель политропы расширения в турбине |
kg |
1,4 | |
|
43 |
КПД турбины |
Ettr |
0,95 | |
|
44 |
Коэффициен импульсности ГТН |
Ki |
1,2 | |
|
1 |
Давление воздуха после компрессора 1 (ГТН) |
Pkl |
0,273 |
МПа |
|
2 |
Температура воздуха после компрессора 1 (ГТН) |
Tkl |
402,13 |
К |
|
3 |
Давление воздуха перед механическим компрессором 2 |
Pkll |
0,270 |
МПа |
|
4 |
Температура воздуха перед механическим компрессором 2 |
Tkll |
330,91 |
К |
|
5 |
Давление воздуха после механического компрессора 2 |
Pk2 |
0,270 |
МПа |
|
6 |
Температура воздуха после механического компрессора 2 |
Tk2 |
330,91 |
К |
|
7 |
Температура воздуха перед цилиндром |
Tk |
323,00 |
К |
|
8 |
Общая степень повышения давления |
PIk |
2,748 | |
|
9 |
Степень повышения давления в компрессоре 1 (ГТН) |
PIk1 |
2,748 | |
|
Наполнение | ||||
|
10 |
Давление раб. тела в конце наполнения (начале сжатия) |
Ра |
0,265 |
МПа |
|
11 |
Температура раб. тела в конце наполнения (начале сжатия) |
Та |
329,81 |
К |
|
12 |
Коэффициент наполнения |
ЕТn |
0,890 | |
|
13 |
Коэффициент избытка воздуха для сгорания |
Α |
2,240 | |
|
14 |
Общий коэффициент избытка воздуха |
αs |
2,464 | |
|
Сжатие | ||||
|
15 |
Давление раб. тела в конце сжатия без сгорания топлива |
Рс |
10,446 |
МПа |
|
16 |
Температура раб. тела в конце сжатия без сгорания топлива |
Тс |
1000,71 |
К |
|
17 |
Давление рабочего тела в момент начала подачи топлива |
Pсl |
10,474 |
МПа |
|
18 |
Температура рабочего тела в момент начала подачи топлива |
Tсl |
980,72 |
К |
|
Сгорание | ||||
|
19 |
Время задержки воспламенения топлива |
τi |
0,813 |
м/сек |
|
20 |
Угол поворота, соответствующий времени задержки самовоспламенения топлива |
φi |
0,64 |
град |
|
21 |
Угол ПКВ начала горения топлива |
Φn |
-0,36 |
град |
|
22 |
Максимальное давление рабочего тела |
Pz |
14,123 |
МПа |
|
23 |
Угол ПКВ, соответствующий Pz |
fpz |
12,00 |
град |
|
24 |
Максимальная температура рабочего тела |
Tz |
1869,27 |
К |
|
25 |
Угор ПКВ, соответствующий Tz |
ftz |
24,00 |
град |
|
26 |
Степень повышения давления при сгорании (Pz/Pc) |
Lz |
1,352 | |
|
27 |
Степень повышения давления при сгорании (Pz/Pcl) |
Lzl |
1,348 | |
|
28 |
Коэффициент молекулярного изменения |
Β |
1,028 | |
|
Расширение | ||||
|
29 |
Давление рабочего тела в конце расширения |
Pb |
0,660 |
МПа |
|
30 |
Температура рабочего тела в конце расширения |
Tb |
882,01 |
К |
|
Выпуск | ||||
|
31 |
Давление за цилиндром и в выпускном коллекторе (Pg=Pt) |
Pt |
0,17891 |
МПа |
|
32 |
Температура рабочего тела после расширения при выходе в выпускной коллектор |
Tg |
679,36 |
К |
|
33 |
Температура выпускных газов за цилиндром ( с учетом перемешивания с продувочным воздухом) |
Ttt |
649,51 |
К |
|
34 |
Ttt-273°C |
376,51 |
°С | |
|
Индикаторные и эффективные показатели | ||||
|
35 |
Среднее индикаторное давление цикла |
Pi |
1,846 |
МПа |
|
36 |
Среднее индикаторное давление цикла |
Pe |
1,754 |
МПа |
|
Индикаторные и эффективные показатели | ||||
|
37 |
Среднее по времени давление цикла |
Pit |
3,203 |
МПа |
|
38 |
Средний индикаторный расход топлива |
Gi |
0,1663 |
кг/кВт.ч |
|
39 |
Средний эффективный удельный расход топлива |
Ge |
0,1750 |
кг/кВт.ч |
|
40 |
Индикаторный КПД двигателя |
ηi |
0,4833 | |
|
41 |
Эффективный КПД двигателя |
ηe |
0,4591 | |
|
42 |
Полный механический КПД двигателя (с учетом привода механического компрессора) |
Ηms |
0,9500 | |
|
43 |
Расчетная индикаторная мощность двигателя |
Nil |
10534,43 |
кВт |
|
44 |
Расчетная эффективная мощность двигателя |
Nel |
10007,69 |
кВт |
|
45 |
Погрешность совпадения заданной и расчетной мощности двигателя |
∆Ne |
-0,02309 |
% |
|
Параметры ГТН | ||||
|
46 |
Относительная мощность компрессора 1 |
δk1 |
0,185 | |
|
47 |
Относительная мощность компрессора 2 |
δk2 |
0,000 | |
|
48 |
Относительная мощность турбины |
δt |
0,185 | |
|
49 |
Температура выпускных газов после турбины |
Tttl |
553,02 |
К |
|
50 |
Погрешность совпадения мощностей компрессора 1 и турбины ГТН |
∆NNkt1 |
-0,011 |
% |
|
51 |
Расход воздуха двигателя |
Gb |
16,265 |
кг/с |
|
52 |
Расход выпускных газов двигателя |
Gg |
16,740 |
кг/с |
|
Механическая напряженность | ||||
|
53 |
Максимальное давление рабочего тела |
Pz |
14,123 |
МПа |
|
54 |
Угор ПКВ, соответствующий Pz |
Fpz |
12,00 |
град |
|
55 |
Среднее по времени давление цикла |
Pit |
3,203 |
МПа |
|
56 |
Максимальная скорость нарастания давления |
Dpdf |
0,476 |
МПа |
|
57 |
Угол ПКВ, соответствующий максимальной скорости нарастания давления |
Fdp |
5,00 |
град |
|
58 |
Степень повышения давления при сгорании (Pz/Pc) |
Lz |
1,352 | |
|
59 |
Степень повышения давления при сгорании (Pz/Pc1) |
Lzl |
1,348 | |
|
Тепловая напряженность | ||||
|
60 |
Температура выпускных газов за цилиндром (с учетом перемешивания с продувочным воздухом) |
Ttt |
649,51 |
К |
|
61 |
Коэффициент избытка воздуха для сгорания |
Α |
2,240 | |
|
62 |
Средняя по времени температура цикла |
Tcp |
935,77 |
К |
|
63 |
Теплонапряженность поршня (Костин) |
Qnk |
6598,97 | |
|
64 |
Средний тепловой поток через цилиндр |
Qloh |
193537,82 |
кВт/м2 |
|
65 |
Теплонапряженность цилиндра (Камкин) |
Kс |
323686.8 | |
|
66 |
Относительная потеря теплоты |
Xw |
0,1087 | |