ЗакладкиКорзинаЗаказы

Оглавление раздела

  1. Параметры, характеризующие работу двигателя
  2. Тепловой баланс двигателя

Примеры решений задач

Данные примеры задач, относятся к предмету «Теплотехника».

Задача 2-5-1-1

Условие:

Определить эффективную мощность и удельный эффективный расход топлива восьмицилиндрового четырехтактного дизельного двигателя, если среднее индикаторное давление pi = 7,5 × 105 Па, степень сжатия ε = 16,5, объем камеры сгорания Vс = 12 × 10-5 м3, угловая скорость вращения коленчатого вала ω = 220 рад/с, механический к. п. д. ηм = 0,8 и расход топлива B = 1,02 × 10-2 кг/с.

Решение:

Среднее эффективное давление:

pе=ηмpi=0,8×7,5×105=6,0×105 Па

Рабочий объем цилиндра:

Vh=ε-1Vс=16,5-1×12×10-5=18,6×10-4 м3

Частота вращения коленчатого вала:

n=ω2π=2202×3,14=35обс

Эффективная мощность двигателя:

Nе=2peVhni103τ=2×6×105×18,6×10-4×35×8103×4=156 кВт

где i = 8 – число цилиндров;

τ = 4 – тактность двигателя.

Удельный эффективный расход топлива:

bе=3600BNе=3600×1,02×10-2156=0,325кгкВт×ч

Ответ: Ne = 89,5 кВт; be = 0,325 кг/(кВт × ч).

Задача 2-5-1-2

Условие:

Определить литровую мощность и удельный индикаторный расход топлива восьмицилиндрового четырехтактного карбюраторного двигателя, если среднее индикаторное давление pi = 8 × 105 Па, диаметр цилиндра D = 0,12 м, ход поршня S = 0,1 м, угловая скорость вращения коленчатого вала ω = 377 рад/с, механический к. п. д. ηм = 0,8 и расход топлива B = 16 × 10-3 кг/с.

Решение:

Рабочий объем цилиндра:

Vh=πD2S4=3,14×0,122×0,14=11,3×10-4 м3

Частота вращения коленчатого вала:

n=ω2π=3772×3,14=60обс

Индикаторная мощность двигателя:

Ni=2piVhni103τ=2×8×105×11,3×10-4×60×8103×4=217 кВт

где i = 8 – число цилиндров;

τ = 4 – тактность двигателя.

Эффективная мощность двигателя:

Nе=Niηм=217×0,8=173,6 КВт

Литровая мощность двигателя:

Nл=NеiVh=173,68×11,3×10-4=19200кВтм3

Удельный индикаторный расход топлива:

bi=3600BNi=3600×16×10-3217=0,265кгкВт×ч

Ответ: Nл = 19200 кВт/м3; bi = 0,265 кг/(кВт × ч).

Задача 2-5-2-1

Условие:

Определить количество теплоты, введенной в четырехцилиндровый четырехтактный дизельный двигатель, если среднее эффективное давление pе = 7,25 × 105 Па, диаметр цилиндра D = 0,12 м, ход поршня S = 0,12 м, средняя скорость поршня cm = 8 м/с, низшая теплота сгорания топлива Qрн = 42300 кДж/кг и удельный эффективный расход топлива bе = 0,252 кг/(кВт × ч).

Решение:

Рабочий объем цилиндра:

Vh=πD2S4=3,14×0,122×0,124=13,56×10-4 м3

Частота вращения коленчатого вала:

n=cm2S=82×0,12=33обс

Эффективная мощность двигателя:

Nе=2peVhni103τ=2×7,25×105×13,56×10-4×33×4103×4=64,9 кВт

где i = 4 – число цилиндров;

τ = 4 – тактность двигателя.

Расход топлива:

B=bеNе3600=0,252×64,93600=4,54×10-3кгс

Количество теплоты, введенной в двигатель:

Q=BQнр=4,54×10-3×42300=192кДжс

Ответ: Q = 192 кДж/с.

Задача 2-5-2-2

Условие:

Восьмицилиндровый четырехтактный дизельный двигатель эффективной мощностью Nе = 176 кВт работает на топливе с низшей теплотой сгорания Qрн = 42600 кДж/кг при эффективном к. п. д. ηе = 0,38. Определить в процентах теплоту, превращенную в полезную работу, потери теплоты с охлаждающей водой и потери теплоты с отработанными газами, если расход охлаждающей воды через двигатель Gв = 2 кг/с, разность температур выходящей из двигателя и входящей воды Δt = 10 ℃, объем газов, получаемый при сгорании 1 кг топлива, Vг = 16,4 м3/кг, объем воздуха, необходимый для сгорания 1 кг топлива, Vв = 15,5 м3/кг, температура отработавших газов tг = 550 ℃, средняя объемная теплоемкость газов c’pг = 1,44 кДж/(м3 × К) и температура воздуха tв = 20 ℃.

Решение:

Теплота, превращенная в полезную работу:

Qе=Nе=176кДжс

Расход топлива двигателем:

B=NеηеQнр=1760,38×42600=10,9×10-3кгс

Теплота, превращенная в полезную работу (%):

qе=QеBQнр100=17610,9×10-3×42600×100=38 %

Потери теплоты с охлаждающей водой:

Qохл=GвcвΔt=2×4,19×10=83,8кДжс

или в процентах

qохл=QохлBQнр100=83,810,9×10-3×42600×100=18 %

Средняя объемная теплоемкость воздуха при tв = 20 ℃ (таблица):

cpв=1,3кДжм3×К

Потери теплоты с отработавшими газами:

Qг=BVгcpгtг-Vвcpвtв=

=10,9×10-3×16,4×1,44×550-15,5×1,3×20=137,2кДжс

или в процентах

qг=QгBQнр100=137,210,9×10-3×42600×100=29,5 %

Ответ: qe = 38 %; qохл = 18 %; qг = 29,5 %.