Двигатели внутреннего сгорания

Среднее эффективное давление:

$$p_{е}={\eta }_{м}{p}_i=\mathrm{0,8}\times \mathrm{7,5}\times {10}^5=\mathrm{6,0}\times {10}^5 Па$$

Рабочий объем цилиндра:

$$V_h=\left(\epsilon -1\right)V_{с}=\left(\mathrm{16,5}-1\right)\times 12\times {10}^{-5}=\mathrm{18,6}\times {10}^{-4} {м}^3$$

Частота вращения коленчатого вала:

$$n=\frac{\omega }{2\pi }=\frac{220}{2\times \mathrm{3,14}}=35\frac{об}{с}$$

Эффективная мощность двигателя:

$$N_{е}=\frac{2p_e{V}_{h}ni}{{10}^3\tau }=\frac{2\times 6\times {10}^5\times \mathrm{18,6}\times {10}^{-4}\times 35\times 8}{{10}^3\times 4}=156 кВт$$

где i = 8 – число цилиндров;

τ = 4 – тактность двигателя.

Удельный эффективный расход топлива:

$$b_{е}=\frac{3600B}{N_{е}}=\frac{3600\times \mathrm{1,02}\times {10}^{-2}}{156}=\mathrm{0,325}\frac{кг}{кВт\times ч}$$

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

Рабочий объем цилиндра:

$$V_h=\frac{\pi D^{2}S}{4}=\frac{\mathrm{3,14}\times {\mathrm{0,12}}^2\times \mathrm{0,1}}{4}=\mathrm{11,3}\times {10}^{-4} {м}^3$$

Частота вращения коленчатого вала:

$$n=\frac{\omega }{2\pi }=\frac{377}{2\times \mathrm{3,14}}=60\frac{об}{с}$$

Индикаторная мощность двигателя:

$$N_i=\frac{2p_i{V}_{h}ni}{{10}^3\tau }=\frac{2\times 8\times {10}^5\times \mathrm{11,3}\times {10}^{-4}\times 60\times 8}{{10}^3\times 4}=217 кВт$$

где i = 8 – число цилиндров;

τ = 4 – тактность двигателя.

Эффективная мощность двигателя:

$$N_{е}=N_i{\eta }_{м}=217\times \mathrm{0,8}=\mathrm{173,6} КВт$$

Литровая мощность двигателя:

$$N_{л}=\frac{N_{е}}{i{V}_h}=\frac{\mathrm{173,6}}{8\times \mathrm{11,3}\times {10}^{-4}}=19200\frac{кВт}{{м}^3}$$

Удельный индикаторный расход топлива:

$$b_i=\frac{3600B}{N_i}=\frac{3600\times 16\times {10}^{-3}}{217}=\mathrm{0,265}\frac{кг}{кВт\times ч}$$

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

Рабочий объем цилиндра:

$$V_h=\frac{\pi D^{2}S}{4}=\frac{\mathrm{3,14}\times {\mathrm{0,12}}^2\times \mathrm{0,12}}{4}=\mathrm{13,56}\times {10}^{-4} {м}^3$$

Частота вращения коленчатого вала:

$$n=\frac{c_m}{2S}=\frac{8}{2\times \mathrm{0,12}}=33\frac{об}{с}$$

Эффективная мощность двигателя:

$$N_{е}=\frac{2p_e{V}_{h}ni}{{10}^3\tau }=\frac{2\times \mathrm{7,25}\times {10}^5\times \mathrm{13,56}\times {10}^{-4}\times 33\times 4}{{10}^3\times 4}=\mathrm{64,9} кВт$$

где i = 4 – число цилиндров;

τ = 4 – тактность двигателя.

Расход топлива:

$$B=\frac{b_{е}{N}_{е}}{3600}=\frac{\mathrm{0,252}\times \mathrm{64,9}}{3600}=\mathrm{4,54}\times {10}^{-3}\frac{кг}{с}$$

Количество теплоты, введенной в двигатель:

$$Q=B{Q}_{н}^{р}=\mathrm{4,54}\times {10}^{-3}\times 42300=192\frac{кДж}{с}$$

Ответ: Q = 192 кДж/с.

Теплота, превращенная в полезную работу:

$$Q_{е}=N_{е}=176\frac{кДж}{с}$$

Расход топлива двигателем:

$$B=\frac{N_{е}}{{\eta }_{е}{Q}_{н}^{р}}=\frac{176}{\mathrm{0,38}\times 42600}=\mathrm{10,9}\times {10}^{-3}\frac{кг}{с}$$

Теплота, превращенная в полезную работу (%):

$$q_{е}=\frac{Q_{е}}{B{Q}_{н}^{р}}100=\frac{176}{\mathrm{10,9}\times {10}^{-3}\times 42600}\times 100=38 \%$$

Потери теплоты с охлаждающей водой:

$$Q_{охл}=G_{в}{c}_{в}\mathrm{\Delta }\mathrm{t}=2\times \mathrm{4,19}\times 10=\mathrm{83,8}\frac{кДж}{с}$$

или в процентах

$$q_{охл}=\frac{Q_{охл}}{B{Q}_{н}^{р}}100=\frac{\mathrm{83,8}}{\mathrm{10,9}\times {10}^{-3}\times 42600}\times 100=18 \%$$

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

$$c_{pв}^{’}=\mathrm{1,3}\frac{кДж}{{м}^3\times К}$$

Потери теплоты с отработавшими газами:

$$Q_{г}=B\left(V_{г}{c}_{pг}^{’}{t}_{г}-V_{в}{c}_{pв}^{’}{t}_{в}\right)=$$

$$=\mathrm{10,9}\times {10}^{-3}\times \left(\mathrm{16,4}\times \mathrm{1,44}\times 550-\mathrm{15,5}\times \mathrm{1,3}\times 20\right)=\mathrm{137,2}\frac{кДж}{с}$$

или в процентах

$$q_{г}=\frac{Q_{г}}{B{Q}_{н}^{р}}100=\frac{\mathrm{137,2}}{\mathrm{10,9}\times {10}^{-3}\times 42600}\times 100=\mathrm{29,5} \%$$

Ответ: q_e = 38 %; q_охл = 18 %; q_г = 29,5 %.