Процесс расширения

Основной полезный ход поршня происходит при расширении продуктов сгорания. Процесс расширения включает в себя:

- изменение давления и температуры;

- непрерывный теплообмен между газами и охлаждающими стенками;

- догорание топлива;

- утечку газов через неплотности поршневых колец.

В первой фазе расширения происходит догорание топлива, не успевшего сгореть в период видимого сгорания. При снижении температуры в цилиндре дизеля кроме теплоты догорания топлива выделяется еще некоторое количество теплоты вследствие восстановления продуктов диссоциации, в это время показатель политропы расширения n1 = 1,1 .1,2.

Во второй фазе расширения происходит интенсивная отдача теплоты в охлаждающую воду и n2 = 1,4 .1,5.

Аналогично процессу сжатия процесс расширения условно считают политропным со средним постоянным значением показателя политропы n2.

Влияние на n2 различных факторов.

1. С увеличением частоты вращения n2 снижается, так как уменьшается время на теплоотдачу в стенки, кроме того с ростом оборотов интенсифицируется догорание топлива.

2. С повышением нагрузки Pe (при n = const) показатель политропы n2 возрастает, так как увеличивается количество продуктов сгорания, их температура и, следовательно, теплоотдача в стенки.

3. С ростом рабочего объема цилиндра Vh уменьшается отношение площади поверхности охлаждения к рабочему объему (Fохл/Vh), а следовательно снижается теплоотдача и и уменьшается n2.

4. С падением скорости сгорания количество догорающего топлива увеличивается, что приводит к снижению n2.

Для определения n2 расчетным путем пользуются уравнением баланса теплоты на линии расширения

, (3.100)

где - потери теплоты в охлаждающую воду на участке ZB;

- изменение внутренней энергии продуктов сгорания в диапазоне изменения температуры от TZ до TB;

ALZB - работа политропного расширения на участке ZB;

- количество теплоты, подведенное к рабочему телу в процессе расширения.

Можно записать

. (3.101)

Работа расширения для политропного процесса запишется как

, (3.102)

где и .

Тогда после преобразований получим уравнения, решая которое определим n2:

. (3.103)

Это уравнение решается методом последовательных приближений совместно с уравнением

. (3.104)

Параметры процесса расширения

Давление продуктов сгорания в конце процесса расширения

. (3.105)

Температура газов в конце процесса расширения

. (3.106)

МОД и СОД PB = 0,25 .0,4 МПа TB = 900 .1000 K

ВОД PB = 0,4 .0,6 МПа TB = 1000 .1200 K

При форсировании двигателя, если TB > 1200 K, следует предусматривать меры по увеличению срока службы клапанов.

МОД и СОД с охлаждаемыми поршнями n2 =1,2 .1,3.

ВОД с неохлаждаемыми поршнями n2 =1,15 .1,25.

Рекомендуем также:

Суммарный крутящий момент
Крутящий момент Мк (Нм), развиваемый в одном цилиндре двигателя, определяется как произведение тангенциальной силы Т (Н) на радиус кривошипа R (м). Величина R постоянна, поэтому зависимость крутящего момента от угла поворота кривошипа будет иметь то же характер, что и сила Т. Масштаб крутящего м ...

Расчет искусственного освещения слесарно-механического участка
Искусственное освещение необходимо для ведения работ в тёмное время суток и в местах с недостаточным естественным освещением. Оно осуществляется применением светильников с лампами накаливания. Произведем расчет искусственного освещения механического участка. Расчёт произведён по методу светового ...

Расчет дыхательного клапана
Дыхательные клапана устанавливаются на резервуарах, для защиты оборудования от превышения давления сверх установленного. После снижения давления до нужного предела предохранительный клапан прекращает сброс среды. Предохранительные клапана подбираются по площади проходного сечения, которая определ ...