Определение теоретически необходимого время-сечения

Теоретически необходимое время-сечение рассчитывается на основе уравнения расхода:

dÇ = μF√(P / V) Ψdt

В судовых двигателях свободное истечение газов происходит как в надкритической, так и в подкритической области. С учетом этого можно после ряда преобразований получить такую зависимость для теоретически необходимого время-сечения свободного выпуска:

I1 = tutn ƒB dt = Vb + Vh2μTb 0.496 + 0.102PTPHPBPT0.115  0.59  0.09 In VhVb

 

  • Pв, Vв, Тв — параметры газа в точке b цикла;
  • Pн, Vн — давление и объем в цилиндре в конце фазы свободного выпуска;
  • Pт — давление в выпускном коллекторе;
  • μ1 — коэффициент истечения.

Давления можно принять равными: Pн = (0,9 ÷ 0,95) Ps, Рт = (0,88 ÷ 0,96) Ps. В первом приближении принимается: Vн ≈ Vd, где Vd — объем цилиндра в момент открытия продувочных окон (или у 4-тактных двигателей — объем цилиндра при положении поршня в НМТ). Величина коэффициента расхода обычно находится в пределах: μ1 = 0,65 ÷ 0,85. После расчета I1 объем Vн уточняется, расчет производится во 2-м приближении.

Уравнение (5) позволяет решить и другую задачу — найти величину давления в цилиндре в момент открытия продувочных окон (или в нижней мертвой точке — у 4-тактных двигателей). Для этого в уравнение необходимо подставить располагаемое время-сечение А1 и решить его относительно давления Pd:

Pd = 0.102PTμ12TB A1 / Vb + Vd + 0.59 + 0.09InVd / VbPt / Pb0.115  0.496

При расчете теоретически необходимого время-сечения принужденного выпуска в 2- тактных двигателях предполагается, что во время всего процесса выпуска давление в цилиндре и в выпускном коллекторе не изменяется, истечение — адиабатное подкритическое. Тогда время-сечение III определится так:

III = TntH ƒBdt = GIIμ2ψBPH/VH

Вес газов ςII равен разности между весом воздуха ςIII, поступающим в цилиндр, и весом газов ς1, вытекающим их цилиндра за период свободного выпуска (весом топлива, подаваемого в цилиндр, пренебрегаем):

ÇII ≈ ÇIII — ÇI

где ÇI = ((Pb Vb ) / (RTb ) — (Ph Vh ) / (RTh )) 104

Th = Tb (Ph / Pb )(m-1)/m

m — средний показатель политропы расширения; показатель может быть принят равным:

m ≈ 1,3

ÇIII = (Vs φг )

V0 = (RT0 ) / (Po 104 )

Ψв — функция перепада давления Рt / Pн:

Ψв = √2qk/(k — 1)[(Ph )2/k — (Pt / Ph )(k+1)/k

  • μ2 — коэффициент расхода;
  • Обычно находится в пределах: μ2 = 0,70 ÷ 0,75.

Время-сечение продувки IIII определяется аналогично III:

IIII = tntHƒпр dt = GIIIμ3ψпрPs/Vs

 

  • Vs = (RTs) / (Ps 104) — удельный объем воздуха в продувочном ресивере;
  • Ψпр — функция перепада давления Pн / Ps; рассчитывается по формуле (13) или принимается по графикам.

Для оценки достаточности проходных сечений органов газообмена в 2-тактных дизелях находится отношение располагаемого и теоретически необходимого время-сечения фаз газообмена. Обычно это отношение больше 1, т.к. в теоретических расчетах не учитывается динамика газовоздушного потока. Кроме того, необходимо обеспечить запас проходных сечений в процессе эксплуатации. Однако в ряде случаев отношение А1 / I1 может быть меньше I, что указывает на возможность заброса газов в продувочный ресивер.

Оценка достаточности проходных сечений может быть сделана и другим путем — расчетом средних условных скоростей истечения газов и воздуха:

WI = ÇI Vo / AI

WII = (φг Vs — ÇI vo ) / AII

WIII = (φг Vs ) / AIII

Обычно WI = 180 ÷ 700, WII = 40 ÷ 250, WIII = 60 ÷ 200 м/сек; верхние значения относятся к высокофорсированным двигателям. Если скорости слишком велики, а отношение А / I меньше I, то это косвенно указывает на плохое качество газообмена из-за недостаточности проходных сечений.

В 4-тактных двигателях достаточность проходных сечений в период принужденного выпуска, продувки и наполнения цилиндра может быть оценена расчетом скоростей истечения за каждую фазу газообмена.

Смотрите также:

а) Определение располагаемого время сечения

Март, 22, 2015 453 0
Читайте также