柴油機(jī)設(shè)計-熱計算例

1、附 錄 熱計算例輕12V180型柴油機(jī)熱力計算1輕12-180型柴油機(jī)主要技術(shù)參數(shù) 名 稱性 能 參 數(shù)型 號輕12-180型 式四沖程、直噴式、機(jī)械增壓、水冷氣 缸 排 列V形夾角60°（采用主付連桿）氣 缸 數(shù) 目12氣 缸 編 號 次 序從增壓器端向后看：右排16； 左排16氣 缸 直 徑180 mm活 塞 行 程主 連 桿200 mm付 連 桿209.8 mm壓 縮 比13.5發(fā)動機(jī)功率與轉(zhuǎn)速正車最大功率·（最大轉(zhuǎn)速）1200 ps(882 kW)·(1850 r/min)全功率·（全功率轉(zhuǎn)速）1000 ps(735 kW)·(1700

2、 r/min)使用功率·（使用功率轉(zhuǎn)速）900 ps(662 kW)·(1600 r/min)倒車最大功率·（最大轉(zhuǎn)速）250 ps(183.8 kW)·(750 r/min)最 低 穩(wěn) 定 轉(zhuǎn) 速500 r/min空 車 轉(zhuǎn) 速850 r/min增 壓 壓 力(全功率1700r/min)1.551.65 kg/cm2（0.1520.162 MPa）最 高 爆 發(fā) 壓 力9095 kg/cm2（8.8239.314 MPa）曲 軸 轉(zhuǎn) 向右 轉(zhuǎn) 機(jī)從增壓器端向后看：為順時針左 轉(zhuǎn) 機(jī)從增壓器端向后看：為逆時針發(fā) 火 次 序右 轉(zhuǎn) 機(jī)1左-6右-5左-2右

3、-3左-4右-6左-1右-2左-5右-4左-3右左 轉(zhuǎn) 機(jī)1右-6左-4右-3左-2右-5左-6右-1左-3右-4左-5右-2左正 時供 油 提 前 角上死點前31°配氣相位進(jìn)氣開上死點前50°關(guān)下死點后56°排氣開下死點前56°關(guān)上死點后50°燃油消耗率最 大 功 率 時190210 g/(ps.h)（258.4285.6 g/(kW.h)全 功 率 時193 g/(ps.h)（262.5 g/(kW.h)）使 用 功 率 時186 g/(ps.h)（253 g/(kW.h)）燃油平 均 重 量 成 分C=0.87, H=0.126, O=0

4、.004低 熱 值42700 kJ/kg該機(jī)的曲軸箱、氣缸排、活塞及各構(gòu)架體殼等均由鋁合金制成；主要傳力部件，如曲軸、連桿、傳動齒輪及其軸等均由高強(qiáng)度合金鋼制成。具有重量輕、尺寸小、功率大等優(yōu)點，適于小型艇應(yīng)用。2柴油機(jī)熱參數(shù)的選擇 本計算工況取735 kW(1000ps),1700 r/min。2 流通能力系數(shù)hVjS取1.05（參閱手冊P.3-11選?。?平均有效壓力pme 平均機(jī)械損失壓力Pm（參閱手冊，式（3.1.2.4） 機(jī)械效率hm(參閱教材P.213表8-5，四沖程高速增壓 hm= 0.80.88) 環(huán)境條件：P0= 100 kPa, T0=30。3換氣過程計算 充量系數(shù) hv

5、(參閱手冊P.3-15式3.1.2.19) 殘余廢氣系數(shù)：gr = 0.02 （參閱手冊P.3-15。也可按某些參考書中，四沖程增壓 gr = 00.03） 進(jìn)氣終了溫度 式中: 無中冷增壓柴油機(jī)： -增壓器平均多變壓縮指數(shù), =1.8 新鮮空氣預(yù)熱溫度： 殘余廢氣溫度： Tr = 800 K 進(jìn)氣終點壓力 （按手冊P.3-15式3.1.2.16計算） （與教材P.204式(8-10)一致） （四沖程增壓ps是什么壓力） 排氣壓力 四沖程非增壓 四沖程增壓 機(jī)械增壓可參考非增壓的值，取 柴油機(jī)所需的總空氣流量 4壓縮過程計算 平均多變壓縮指數(shù)，若忽略殘余廢氣，可用下式估算： 式中：、為干空氣的

6、平均等容莫爾比熱式中的常數(shù) =20.484 , =0.002687 上式可用試算法求出。 第一次試算，先假定一個值（本例先設(shè)定），代入等式右邊,得 試算值與假設(shè)不符，將新求得的 值代入等式右邊計算。 第二次試算，計算得 第三次試算，得 最后得 （參閱教材P.205，n1=1.281.37） 壓縮終點壓力與溫度 5燃燒過程計算 壓力升高比 燃燒過量空氣系數(shù) （按手冊P.3-29表格28項公式計算-注意單位換算） 式中 的單位為kg/(kW.h) 燃料熱化學(xué)計算 計算理論空氣量L0 新鮮空氣量M1 完全燃燒時燃燒產(chǎn)物的摩爾數(shù)M2 理論分子變更系數(shù)0 實際分子變更系數(shù) 平均定容莫爾比熱、計算 壓縮終

7、點C的平均定容莫爾比熱可近似按干空氣的平均定容莫爾比熱式計算。 燃燒產(chǎn)物可看成由干空氣和純?nèi)紵a(chǎn)物組成，故燃燒終點Z的平均定容莫爾比熱為 定壓燃燒終點溫度 （式中： ，?。?解方程，得 初期膨脹比 （=1.11.7）6膨脹過程計算 后期膨脹比 平均多變膨脹指數(shù) （式中：、為燃燒產(chǎn)物定容莫爾比熱式的常數(shù)，=21.3，=0.0034） (式中：=0.850.90，取=0.88) 與的計算式聯(lián)立 用試算法計算。 第一次試算，設(shè)，得 試算值與設(shè)定值不符。 第二次試算，取，得 最后取 ， 膨脹終點壓力 7指示參數(shù)計算 平均指示壓力 其中：-豐滿系數(shù)，一般=0.920.98，取=0.96 指示功率 指示熱

8、效率 指示燃油消耗率 8有效參數(shù)計算 平均有效壓力 有效功率 有效燃油消耗率 有效熱效率 9繪制P-V示功圖 計算氣缸工作容積VS和燃燒室容積VC 計算理論循環(huán)各特征點容積 壓縮曲線各點參數(shù) 按公式 可列表計算，也可編程計算。點號VXVa/VX(Va/VX)n1PXaVX = Va =VC = 13.5VC= 5.4961.0001.0000.1431VX = (-0.5)VC = 13VC= 5.2911.0381.0510.1502VX = (-1.5)VC = 12VC = 4.8841.1251.1720.1683VX = (-2.5)VC = 11VC = 4.4771.2271.3

9、170.1884VX = (-3.5)VC = 10VC = 4.0701.3501.4980.2145VX = (-4.5)VC = 9VC = 3.6631.5001.7260.2476VX = (-5.5)VC = 8VC = 3.2561.6872.0210.2897VX = (-6.5)VC = 7VC = 2.8491.9282.4190.3468VX = (-7.5)VC = 6VC = 2.4422.2502.9780.4269VX = (-8.5)VC = 5VC = 2.0352.7003.8070.54410VX = (-9.5)VC = 4VC= 1.6283.3755

10、.1400.73511VX = (-10.5)VC = 3VC = 1.2214.5007.5701.08312VX = (-11.5)VC = 2VC = 0.8146.75013.0641.868CVX = (-12.5)VC = VC = 0.40713.50033.2054.748 膨脹曲線各點參數(shù) 按公式 可列表計算，也可編程計算。點號VXVb/VX(Vb/VX)n2PXZVX = Va =VC = 1.182VC= 0.48111.42618.6908.8231VX = (-11.5)VC = 2VC = 0.8146.7509.9274.6862VX = (-10.5)VC =

11、3VC = 1.2214.5006.0982.8783VX = (-9.5)VC = 4VC= 1.6283.3754.3152.0374VX = (-8.5)VC = 5VC = 2.0352.7003.3001.5585VX = (-7.5)VC = 6VC = 2.4422.2502.6501.2516VX = (-6.5)VC = 7VC = 2.8491.9282.2011.0397VX = (-5.5)VC = 8VC = 3.2561.6871.8750.8858VX = (-4.5)VC = 9VC = 3.6631.5001.6280.7689VX = (-3.5)VC = 10VC = 4.0701.3501.4340.67710V