Учебное пособие: Расчет параметров рабочего процесса и выбор элементов конструкции тепловозного дизеля

При перемешивании газов с наддувочным воздухом из уравнения баланса теплоты находится температура смеси.

Уравнение баланса теплоты может быть представлено в виде:

, (45)

гдеG_S ; G -суммарный и теоретический расход воздуха;

Т_СМ , Т_S ; Т_В - температуры смеси, воздуха в ресивере и газов в точке “в”:

mC_РСМ ; mC_{Р S} и mC_РВ - молярные теплоемкости смеси, воздуха в ресивере и газов в точке “в” (берутся из курса теплотехники).

Принимая mC_РВ = mС_РСМ , получим

, (46)

Температуру смеси рабочего тела перед турбиной определя­ют с учетом потерь теплоты на охлаждение:

, (47)

где y_r - коэффициент, учитывающий теплоотвод в выпускной системе;

Ғ_W - температура теплоносителя, охлаждающего коллектор.

В тепловозных дизелях величина y_r находится в преде­лах:

· для коллектора, охлаждаемого водой - 0,1 - 0,15;

· для неохлаждаемого коллектора - 0,01 - 0,03.

В случае охлаждения коллектора водой значениеТ’_W принимается в пределах 320 - 360 К. Для неохлаждаемого коллектора значение Т’_W принимается равной температуре воздуха в кузове тепловоза.

2.5.2. Мощность турбины

зависит от расхода смеси G_Z , температуры смеси Т_СМ на входе в турбину, перепада давлений в турбине _Т и КПД h_Т . Для обеспечения продувки двигателя перепад давлений по двигателю для 4-тактных дизелей не должен быть ниже , а для 2-тактных дизелей (где Р_Т - давле­ние газов перед турбиной).

Тогда:

, (48)

где x_r - коэффициент потерь давления в выпускной системе x_r = 0,9 - 0,95.

Мощность турбины:

, (49)

где К_Г - показатель адиабаты выпускных газов К_Г = 1,32  1,35;

Из баланса мощностей компрессора и турбины получим требу­емый КПД турбины:

, (50)

где N_К подсчитана по формуле (13).

Полученные величины требуемого КПД не должны быть вы­ше значений, реально достигаемых в настоящее время h_Т 0,8  0,85.

Если требуемый КПД турбины будет выше, это значит, что выбранная схема воздухоснабжения и температура рабочего тела на выходе из дизеля Т_В не обеспечивают получения заданного давления наддува. Необходимо снизить величину за счет увеличения проходных сечений при газообмене или увеличить степень предварительного расширения за счет снижения . Последнее нежелательно, так как приведет к снижению максимального давления сгорания, к повышению температуры в точке “в” и к снижению эффективного коэффициента полезного действия двигателя.

2.6. Технико-экономические показатели проектируемого дизеля

Величина среднего индикаторного давления: