6135型柴油機(jī)熱計(jì)算及結(jié)果

大連海洋大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)〔論文〕 附錄附錄一6135型柴油機(jī)熱計(jì)算及結(jié)果6135型柴油機(jī)標(biāo)定工況進(jìn)展實(shí)際循環(huán)熱計(jì)算條件為：型號(hào)：D6135型式：四沖程,水冷，直列直噴式燃燒室缸數(shù)：i=6氣缸直徑：D=135mm活塞行程：S=140mm排量：12L轉(zhuǎn)速：n=1500r/min壓縮比：=17最大功率：P =130PSe總功率曲線最低燃油消耗率 165g/P hs起動(dòng)方式 電起動(dòng)參數(shù)選擇依據(jù)類似柴油機(jī)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)資料，結(jié)合本柴油機(jī)的具體狀況，可以選定：過(guò)量空氣系數(shù)： a=1.65高速非增壓額定工況的過(guò)量空氣系數(shù)，一般均推舉1.6-1.9〔直接噴射式〕,選擇的緣由如下：大的絕熱壓縮與膨脹指數(shù)，削減排氣熱損失，增加發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性。在充氣狀態(tài)良好的狀態(tài)下承受較大的過(guò)量空氣系數(shù)，特別是活塞組的熱負(fù)荷，有利于整機(jī)的牢靠性以及耐久性。較大的過(guò)量空氣系數(shù)可以降低發(fā)動(dòng)機(jī)的升功率和平均指示壓力。壓縮過(guò)程起始?jí)毫Γ?Pa=0.9 (kg/cm2)一般推舉Pa=〔0.85-0.9〕P ，取Pa=0.9P0 0〔3〕T=10C非增壓高速柴油機(jī)T一般推舉〔10-20)C，本參數(shù)實(shí)現(xiàn)的條件。進(jìn)氣管和排氣管分置柴油機(jī)的兩側(cè)，在進(jìn)氣管的外側(cè)包上隔熱材料，削減排氣管對(duì)進(jìn)氣管中的空氣的影響：在機(jī)體和進(jìn)氣管中間加上隔熱板，削減機(jī)體本身的散熱對(duì)進(jìn)氣管的加熱。最高燃燒爆發(fā)壓力：Pz=76(kg/cm2)承受較高燃燒爆發(fā)壓力的緣由：ω型燃燒室燃燒壓力，據(jù)閱歷非增壓直噴式四沖程柴油機(jī)為60-90 (kg/cm2)〔5〕Z點(diǎn)的熱量利用系數(shù)：z=0.751大連海洋大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)〔論文〕 附錄Z0.65-0.85范圍內(nèi)，由于增大過(guò)量空氣系數(shù)，增加壓縮終點(diǎn)壓力，其結(jié)果將使著火延遲縮短期，使燃燒過(guò)程更趨于完善，取適中的z的值〔6〕示功圖飽滿系數(shù)：=0.92n一般四沖程非增壓柴油機(jī)的飽滿系數(shù)在〔0.92-0.96〕范圍內(nèi)，由于排氣損失相對(duì)球形燃燒室和淺盆形燃燒室相對(duì)較大，故所取的飽滿系數(shù)較高。n缸套內(nèi)壁面、活塞頂面以及氣缸蓋底面等〔統(tǒng)稱缸壁〕與缸內(nèi)工質(zhì)直接接觸的外表，始終與工質(zhì)發(fā)生著熱量交換。(統(tǒng)稱換氣損失)。轉(zhuǎn)速較高，噴油提前角越大，壓縮負(fù)功增加，有用功削減，熱量損失越大。由于燃燒速度的有限性，等容加熱局部達(dá)不到瞬時(shí)完成加熱的要求，再加上活塞在上止點(diǎn)后的下行運(yùn)動(dòng)使工質(zhì)體積膨脹循環(huán)的平均壓力和所做功力氣下降。局部熱量在膨脹行程的Z點(diǎn)后參與，局部熱量的做功力氣低，循環(huán)獲得的膨脹功削減。存在不完全燃燒損失。〔7〕機(jī)械效率： =0.84m增壓柴油機(jī)一般推舉在〔0.75-0.85〕范圍內(nèi)，提高柴油機(jī)機(jī)械效率的措施。以改善，削減摩擦損失；材料的誕生，使活塞環(huán)的外表粗糙度降低，削減摩擦損失；材料能夠削減零件間的間隙，提高柴油機(jī)的機(jī)械效率。〔8〕剩余廢氣系數(shù)： r=0.04四沖程的柴油機(jī)推舉范圍r=(0.03-0.06)內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)的剩余廢氣系數(shù)與其壓縮比、進(jìn)氣壓力、配氣定時(shí)等有關(guān)。對(duì)于柴油機(jī)而言，壓縮比高、氣門疊開角大、沒(méi)有進(jìn)氣節(jié)流，進(jìn)而剩余廢氣系數(shù)小。工作介質(zhì)的參數(shù)燃燒所需的理論空氣量L ：01 CL = (

HO)0 0.2112 4 32= 1

0.1260.004)0.495[kgmol/kg(燃料)]0.21 12 4 32穎空氣量M1：M= L 1.650.4950.817[kgmol/kg(燃料)]1 a 0理論上完全燃燒( 1)時(shí)的燃燒產(chǎn)物M :a 02大連海洋大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)〔論文〕 附錄C HM = 0.79L0 12 2 00.87=

0.1260.790.4950.5265[kgmol/kg(燃料)]12 2當(dāng)=1.75時(shí)的過(guò)?？諝饬浚篴1L (1.6510.4950.322[kgmol/kg(燃料)]a 0燃燒產(chǎn)物總量：M M L 0.52650.3220.8485[kgmol/kg(燃料)]2 0 a 0理論摩爾變更系數(shù) ：0M 0 M1

0.84851.0380.817實(shí)際摩爾變更系數(shù)： 1.0380.04 0

1.03710.04柴油機(jī)燃燒前后的物質(zhì)的量變化系數(shù)很小，一般在〔1.03-1.06〕之間，燃燒后物質(zhì)的量的增加對(duì)內(nèi)燃機(jī)的循環(huán)做功是有利的。氣缸的換氣過(guò)程參數(shù)進(jìn)氣終點(diǎn)空氣壓力P ：a取P 0.9Pa

,則進(jìn)氣終點(diǎn)空氣壓力Pa

0.9〔kg/cm2〕對(duì)于柴油機(jī)，影響Pa

值的因素有：、進(jìn)氣門的直徑 進(jìn)氣門的直徑越大，Pa

值越大；、進(jìn)、排氣道的截面積 進(jìn)、排氣道的截面積越大，Pa

值越大；、空氣濾清器和消音器 空氣濾清器和消音器的截面積越大，Pa

值越大；、進(jìn)、排氣門的數(shù)量 進(jìn)、排氣門的數(shù)量越多，Pa

值越大。進(jìn)氣終點(diǎn)空氣溫度T ：aTTT 288100.04700T 0 r 318〔K〕a 1 10.04充氣系數(shù)：v P Ta 0

1 17 0.9288 1 0.847v 1 P0

Ta 1 171 1 318 10.04四沖程高速柴油機(jī)的充氣系數(shù)一般在〔0.75-0.85〕范圍內(nèi)進(jìn)氣系統(tǒng)：與進(jìn)氣門的大小、進(jìn)氣管道的沿程阻力損失有關(guān)。3大連海洋大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)〔論文〕 附錄排氣系統(tǒng)：與排氣門的大小、排氣管道的沿程阻力以及消音器的布置有關(guān)系。燃燒室與進(jìn)氣系統(tǒng)的合理配置。降低進(jìn)氣溫度，可以承受中冷措施。進(jìn)氣溫度低，空氣密度大，進(jìn)而保證進(jìn)氣多。例如：2100柴油機(jī)的進(jìn)排氣管道設(shè)計(jì)在同一側(cè)，造成排氣管道給進(jìn)氣管道加熱，導(dǎo)致進(jìn)氣溫度上升，空氣密度小，進(jìn)氣量也少，不利于燃燒，故應(yīng)實(shí)行合理的進(jìn)排氣管道布置。承受增壓技術(shù)可以提高充氣系數(shù)?？梢栽黾舆M(jìn)氣門的數(shù)量。壓縮過(guò)程選取平均多變壓縮指數(shù)n：1n1.38 高速非增壓柴油機(jī)一般n在〔1.38-1.42〕1 1說(shuō)明：壓縮過(guò)程中氣體得到熱量愈多，n愈大。相反熱量損失越多，n愈小。1 1由此，影響n的取值的主要因素有一下幾點(diǎn)：1發(fā)動(dòng)機(jī)的構(gòu)造特征，風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)的主要零件〔缸體、缸蓋、活塞〕溫度要比水冷發(fā)動(dòng)機(jī)的大，因此風(fēng)冷機(jī)的n較大。1S/D較小時(shí)，n要比長(zhǎng)沖程的機(jī)型小一些。1一局部熱量，從而使n減小。1燃燒室外表積碳，會(huì)使零件溫度上升，削減散熱量，使n上升。1壓縮終點(diǎn)壓力：P Pc a

n

0.9171.3844.90 〔kg/cm2〕 一般為〔30-50〕kg/cm21壓力上升比：1P ZPC

76 1.7 一般為〔1.7-2.2〕44.90壓縮終點(diǎn)溫度：T Tc a

(n1)31817(1..381)933K1tc933273660C1非增壓四沖程高速柴油機(jī)壓縮終點(diǎn)溫度一般為〔750-1000〕K燃燒過(guò)程〔1〕壓縮終點(diǎn)的空氣平均等容比熱C 在附圖1上查得當(dāng)t =660C, v c a4大連海洋大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)〔論文〕 附錄時(shí)的C 7.36〔kgcal/kgmolC〕C C 1.9867.361.9865.374(kgcal/kgmolp v pC)壓縮終點(diǎn)的剩余廢氣平均等容比熱Cv“，在附圖1上查得當(dāng)t660C， 1.65時(shí)c a的C “7.74〔kgcal/kgmolC〕,故C“C“p v pmolC〕壓縮終點(diǎn)的混合氣平均等容比熱C”v

1.9867.741.9865.754〔kgcal/kgC C” v V

5.3740.045.7545.39(kgcal/kgmolC)v 1 10.04〔4〕燃燒終點(diǎn)的溫度T ，依據(jù)以下方程求解zH z u C”t 1.986t 542(u)uC“t(1)L v c c P a 0將數(shù)據(jù)值代入1 0.7510500C“t [ 5.396871.9861.73687542(1.731.037)]p z 1.037(10.04)0.817化簡(jiǎn)后得：C “t 15238P z再用附圖1的C “~t曲線，先估量下t 值，按此查出C “，并算出C “t ，視其數(shù)值是否p z p p z與15238相符，然后按其差值再選t 值，如此逐步試算直至求得t 值和其相應(yīng)的C “乘積z z p等于15238為止，依據(jù)此方法求得燃燒終點(diǎn)溫度：t 1784C T 17842732057Kz z(5)初期膨脹比：uTz T

VVV

=1.03720571.2841.73 960c c膨脹過(guò)程計(jì)算 V 17后期膨脹比 bVz

13.241.284用摸索法聯(lián)解以下方程求平均多變膨脹指數(shù)：取平均多變膨脹指數(shù)n 1.232高速非增壓柴油機(jī)一般n 在〔1.19-1.28〕范圍內(nèi)。n 是一個(gè)平均值概念，2 25大連海洋大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)〔論文〕 附錄它主要取決與過(guò)后的燃燒的程度氣體與氣缸壁之間的傳熱以及氣體的泄露量。n 越小，有用功就越多。在發(fā)動(dòng)機(jī)中影響n 的主要因素有:2 2從氣體中排出的熱量越多，膨脹線越陡，n 越大，熱損失就越多。2在膨脹線上過(guò)后燃燒的增加，或者較小的氣體散熱量，會(huì)削減n 。2過(guò)后燃燒強(qiáng)度越大， 就會(huì)減小，從而n 就會(huì)減小。z 2轉(zhuǎn)速增加以后，縮短了氣體與氣缸壁的熱交換時(shí)間以及泄露量，而膨脹線上的過(guò)后燃燒增加一些，因此轉(zhuǎn)速n越大，n 就會(huì)增加。2膨脹過(guò)程中任意點(diǎn)X的壓力Pbx當(dāng)V >Vbx cx

時(shí)， Pbx

P(Vz

/V )n2 kg/cm2〕bx當(dāng)V <Vbx cx

時(shí)， Pbx

P(Vz

/V )n2 〔kg/cm2〕bx式中，V 為X點(diǎn)的氣缸容積bxVbx 4

x 4L

)]Vx c其中

為X點(diǎn)從上止點(diǎn)算起的曲軸轉(zhuǎn)角，Vx c

V h 1可以取數(shù)個(gè)X點(diǎn)，求出P 和V ，再繪制式工圖時(shí)用以畫出膨脹線z~b。bx bx膨脹終點(diǎn)的壓力P 和溫度T ：b bPP zb n2

8013.241.23

3.34

〔kg/cm2〕一般為〔3-6〕〔kg/cm2〕TT

2057

1136K

1136273863Cb 2

13.240.23 b非增壓四沖程高速柴油機(jī)膨脹終點(diǎn)溫度一般為〔1000-1200〕K平均指示壓力P的計(jì)算i依據(jù)下面的公式計(jì)算得：P 1 1 1P” c [(1) ) )]i 1 n 2

n12

1

n11將的數(shù)據(jù)代入6大連海洋大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)〔論文〕 附錄P”i

44.90[1.7(1.2841)1.71.284(1 1 ) 1 1 )]171 1.231 13.241.231 1 171.381=8.43〔kg/cm2〕Pi

n i

0.928.437.75 〔kg/cm2〕指示熱效率1.98(M Pi 1

T)/Hk

P0 v=1.9850.8178.602930.421050010.847指示比油耗632.2g

632.2

0.14 (kg/(P

h))i H u i

105000.42 s有效熱效率e i

0.420.840.3528實(shí)際比油耗g 632.2

632.2

170.7 (g/(P

h))e H u e

105000.3528 s平均有效壓力P Pe i

7.750.846.51 〔kg/cm2〕有效功率N 的校核eiVN h

Pn126.511500130.2PS，計(jì)算結(jié)果與設(shè)計(jì)要求相符合。ee 225 2254e繪制示功圖1得：壓縮線a~c與初期膨脹線c~z及膨脹線z~b所需點(diǎn)2VV h 0.125L125 〔cm3〕2Vc 1 171P Pc

n10.9171.3844.90 (kg/cm2)V V V 0.125 22.125L2125 (cm3)a c hPz=76 (kg/cm2), P 0.9 (kg/cm2)aV公式： Pcx

P( aV

)n1cx7大連海洋大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)〔論文〕 附錄P Pbx

(1.284VV

c)n2bx依據(jù)以上的所得數(shù)據(jù)求出假設(shè)干點(diǎn)，列于下表中：附表1壓縮過(guò)程V 與Pcx cx

關(guān)系和膨脹過(guò)程Vbx

與P 關(guān)系表bxxcosxcos2xVcxPcxVbxPbx011125.000044.9016125.000055.8829100.9450.94176.324827.9309176.324885.3188200.940.766170.441229.2701170.441281.8307300.8660.5227.900019.6025227.9000116.9782400.7660.174307.641312.9568307.6413169.1898500.643-0.174409.03918.7451409.0391240.1873600.5-0.5531.84316.0872531.8431331.7364700.342-0.766673.42454.3950673.4245443.4807800.174-0.94830.77893.2893830.7789574.1778900-11001.27752.54231001.2775722.37