Расчёт параметров процесса сгорания

3.1. Теоретически определяем необходимое количество молей воздуха для сгорания 1 кг топлива по формуле:

, кмоль/кг (9)

Задаваясь, значением коэффициента избытка воздуха, определяем действительное количество воздуха в молях, необходимое для сгорания 1 кг топлива заданного состава.

3.2. Действительное количество воздуха, необходимое для сгорания топлива:

, кмоль/кг (10)

Значение коэффициента избытка воздуха находится в пределах α=1,5÷2,2. С увеличением быстроходности, двигателя рекомендуется принимать меньшие значения α. Следует иметь в виду, что чрезмерное увеличение α ведет к увеличению объема цилиндра, а избыточный воздух, не участвуя в горении, - к излишним тепловым потерям.

3.3. Определяем количество молей смеси воздуха и остаточных газов в конце сжатия до момента начала горения:

, кмоль/кг (11)

3.4. Количество молей в конце горения с учётом остаточных газов:

, кмоль/кг (12)

3.5. Тогда действительный коэффициент молекулярного изменения:

(13)

Значение β должно находиться в пределах 1,028÷1,045.Чем меньше коэффициент избытка воздуха, тем большей величины достигает β_.

3.6. Задаваясь значением давления газа в конце сгорания, определяем степень повышения давления:

(14)

Величина давления р_z находится в пределах:

р_z = 5,0÷6,0 МН/м²— для тихоходных дизелей;

р_z =6,0÷8,0 МН/м² — для быстроходных дизелей.

В данном случае целесообразно использовать технические параметры прототипа. Полученное значение λне должно выходить за пределы

λ = 1,3÷2,0 — для тихоходных дизелей;

λ= 1,5÷2,5 — для быстроходных дизелей.

3.7. Находим среднюю молярную изохорную теплоёмкость сухого воздуха в конце сжатия:

C_v' = 19,3 + 0.0025 Т_с кДж/(кмоль·К) (15)

3.8. Определяем количество двухатомных газов в продуктах сгорания 1 кг топлива в молях

m(R)=m(O₂)+m(N₂) (16)

3.9. Определяем среднюю мольную изобарную теплоемкость смеси продуктов сгорания 1 кг топлива

(17)

Ввиду того, что значение температуры Т_z является неизвестным, то в общем случае выражение для С"_р будет иметь вид ,

где a и b – цифровые коэффициенты.

3.10. Пользуясь уравнением сгорания для дизелей, определяем абсолютную температуру газа в конце процесса сгорания

(18)

Коэффициент использования тепла при сгорании ξможет быть принят в пределах значения:

ξ = 0,85 - 0,90 — для тихоходных дизелей;

ξ = 0,65 - 0,85 — для быстроходных дизелей.

После подстановки значений всех членов, входящих в уравнение сгорания (18), оно примет вид полного квадратного уравнения, при решении которого получится два корня, один из которых будет иметь oотрицательное значение. Этот корень следует опустить, т.к. совершенно очевидно, что температура T_z не может быть отрицательной.

Температура Т_г находится в пределах 1750÷2200 K. Полученное значение максимальной температуры цикла должны соответствовать допустимым пределам.

3.11. Определяем коэффициент наполнения рабочего цилиндра

(19)