дизелів середньої потужності (Ne=200 ... 2000 к.с.)
Циліндрова потужність змінюється в широких межах залежно від D, s, n і ре:
Де i - число циліндрів,
i=6 - приймаємо для суднового чотиритактного реверсивного двигуна;
Частота обертання і середня швидкість поршня.
При безпосередньому з'єднанні дизеля з гвинтом задається частота обертання nB гвинта. Частота обертання п дизелів, що працюють через редукторний передачу, може бути обрана підвищеною, тому при безпосередньому з'єднанні з гвинтом зазвичай застосовують МОД, а при редукторної передачі СОД і ВОД.
Головним критерієм швидкохідності дизеля є середня швидкість поршня:
Знаючи агрегатну і циліндричну потужність, число оборотів, приймають діаметр циліндра D і хід поршня S.
Вибрані значення D і S, їхнє ставлення і середня швидкість поршня Сm повинні відповідати класу проектованого двигуна:
Для СОД - n=300 ... 750 об/хв;
S/D=1,0 ... 1,8;
Сm=7 ... 10 м/с.
Приймаємо для СОД при частоті обертів n=500 об/хв:
s=340 мм, D=250 мм, s/D=1,36.
Кількість циліндрів.
Якщо в завданні не вказано число циліндрів i, те воно вибирається виходячи з допустимої циліндрової потужності з урахуванням рівня форсування і тактності двигуна.
Так для чотиритактних суднових реверсивних двигунів приймають при рядном розташуванні - 6, 8, 10 циліндрів.
Габарити ДВС.
Визначальним габаритом для ДВС є його довжина. У першому наближенні довжина рядного двигуна на фундаментальній рамі дорівнює:
Де а - відстань між осями, виражене в кількості діаметрів циліндра, D: Для чотиритактних СОД а=1,2 ... 1,4.
Приймаємо а=1,3.
Ширина двигуна на фундаментальній рамі:
Де b - коефіцієнт, рівний 2,1 ... 2,4 для СОД і ВОД, приймаємо b=2,3.
Висота двигуна від осі колінчастого вала до крайньої верхньої точки:
де b1 - коефіцієнт, рівний для тронкових ДВС 4,6 ... 5, приймаємо b1=4,8.
Відстань по висоті від осі колінчастого вала до нижньої точки:
де b2 - коефіцієнт, рівний 1,25 ... 2, приймаємо b2=1,6.
Загальна висота двигуна:
Масу двигуна можна визначити через питому масу Gд:
Величина g=10 ... 20 кг/кВт для двох- і чотиритактних СОД. Приймаємо Gд=15.
Знаючи масу двигуна Gд, можна визначити і масу установки:
Після прийняття рішення про розмір двигуна слід оцінити очікуване значення середнього ефективного тиску Ре (МПа) за формулою:
Де z - коефіцієнт тактності дорівнює 0,5 для чотиритактного двигуна.
Отримане значення Рe порівнюється зі значеннями середніх ефективних тисків у діючих двигунів аналогічного класу і робиться висновок про можливість досягнення в проектному рішенні величини Ne.
2. Тепловий розрахунок ДВС
.1 Теплота згоряння палива
Найважливішою характеристикою палива служить теплота згоряння палива - кількість теплоти, що виділяється при повному згорянні 1 кг палива. Вона залежить від елементарного складу палива застосовуваного в ДВС.
Нижчу теплоту згоряння рідкого палива можна визначити за формулою Д.І. Менделєєва:
де QH - нижча теплота згоряння робочого палива, МДж/кг;
C, H, O, S і W - масові частки вуглецю, водню, кисню, сірки і води в паливі.
Так як дані дані тільки для С, Н, О, то отримуємо:
.2 Процес наповнення
Основними параметрами, що характеризують процес наповнення, є:
Hн - коефіцієнт наповнення;
gГ - коефіцієнт залишкових газів;
Ре - тиск у кінці наповнення;
ТА - температура робочої суміші;
РГ - тиск залишкових газів;
ТГ - температура залишкових газів.
Розрахунок процесу наповнення полягає у визначенні значень цих параметрів.
Тиск в кінці наповнення:
Де С2 - найбільша швидкість протікання свіжого заряду при відкритті випускних клапанів.
Для визначення С2 необхідно знати швидкість надходить заряду C1 через живі перетину клапана:
Де F - площа поршня;
f - площа перерізу повністю відкритих впускних клапанів.
Величина k=F/f дорівнює для двигунів середньої швидкохідності 6 ... 9.
Приймаємо k=7,5.
Коефіцієнт залишкових газів для розрахунку чотиритактних двигунів з наддувом визначається за формулою:
Де Dt - підвищення температури повітря внаслідок нагрівання його в системі двигуна складає по досвідченим даним для чотиритактних дизелів з наддувом 5 ... 10 ° С. Приймаємо Dt=7;
Dt1 - підвищення температури заряду в слідстві стиснення в нагнітальному насосі:
...
