柴油机设计-热计算例

附 录 热计算例轻12V180型柴油机热力计算1轻12-180型柴油机主要技术参数 名 称性 能 参 数型 号轻12-180型 式四冲程、直喷式、机械增压、水冷气 缸 排 列V形夹角60（采用主付连杆）气 缸 数 目12气 缸 编 号 次 序从增压器端向后看：右排16； 左排16气 缸 直 径180 mm活 塞 行 程主 连 杆200 mm付 连 杆209.8 mm压 缩 比13.5发动机功率与转速正车最大功率（最大转速）1200 ps(882 kW)(1850 r/min)全功率（全功率转速）1000 ps(735 kW)(1700 r/min)使用功率（使用功率转速）900 ps(662 kW)(1600 r/min)倒车最大功率（最大转速）250 ps(183.8 kW)(750 r/min)最 低 稳 定 转 速500 r/min空 车 转 速850 r/min增 压 压 力(全功率1700r/min)1.551.65 kg/cm2（0.1520.162 MPa）最 高 爆 发 压 力9095 kg/cm2（8.8239.314 MPa）曲 轴 转 向右 转 机从增压器端向后看：为顺时针左 转 机从增压器端向后看：为逆时针发 火 次 序右 转 机1左-6右-5左-2右-3左-4右-6左-1右-2左-5右-4左-3右左 转 机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 时供 油 提 前 角上死点前31配气相位进气开上死点前50关下死点后56排气开下死点前56关上死点后50燃油消耗率最 大 功 率 时190210 g/(ps.h)（258.4285.6 g/(kW.h)全 功 率 时193 g/(ps.h)（262.5 g/(kW.h)）使 用 功 率 时186 g/(ps.h)（253 g/(kW.h)）燃油平 均 重 量 成 分C=0.87, H=0.126, O=0.004低 热 值42700 kJ/kg该机的曲轴箱、气缸排、活塞及各构架体壳等均由铝合金制成；主要传力部件，如曲轴、连杆、传动齿轮及其轴等均由高强度合金钢制成。具有重量轻、尺寸小、功率大等优点，适于小型艇应用。2柴油机热参数的选择 本计算工况取735 kW(1000ps),1700 r/min。2 流通能力系数hVjS取1.05（参阅手册P.3-11选取） 平均有效压力pme 平均机械损失压力Pm（参阅手册，式（3.1.2.4） 机械效率hm(参阅教材P.213表8-5，四冲程高速增压 hm= 0.80.88) 环境条件：P0= 100 kPa, T0=30。3换气过程计算 充量系数 hv (参阅手册P.3-15式3.1.2.19) 残余废气系数：gr = 0.02 （参阅手册P.3-15。也可按某些参考书中，四冲程增压 gr = 00.03） 进气终了温度 式中: 无中冷增压柴油机： -增压器平均多变压缩指数, =1.8 新鲜空气预热温度： 残余废气温度： Tr = 800 K 进气终点压力 （按手册P.3-15式3.1.2.16计算） （与教材P.204式(8-10)一致） （四冲程增压ps是什么压力） 排气压力 四冲程非增压 四冲程增压 机械增压可参考非增压的值，取 柴油机所需的总空气流量 4压缩过程计算 平均多变压缩指数，若忽略残余废气，可用下式估算： 式中：、为干空气的平均等容莫尔比热式中的常数 =20.484 , =0. 上式可用试算法求出。 第一次试算，先假定一个值（本例先设定），代入等式右边,得 试算值与假设不符，将新求得的 值代入等式右边计算。 第二次试算，计算得 第三次试算，得 最后得 （参阅教材P.205，n1=1.281.37） 压缩终点压力与温度 5燃烧过程计算 压力升高比 燃烧过量空气系数 （按手册P.3-29表格28项公式计算-注意单位换算） 式中 的单位为kg/(kW.h) 燃料热化学计算 计算理论空气量L0 新鲜空气量M1 完全燃烧时燃烧产物的摩尔数M2 理论分子变更系数0 实际分子变更系数 平均定容莫尔比热、计算 压缩终点C的平均定容莫尔比热可近似按干空气的平均定容莫尔比热式计算。 燃烧产物可看成由干空气和纯燃烧产物组成，故燃烧终点Z的平均定容莫尔比热为 定压燃烧终点温度 （式中： ，取） 解方程，得 初期膨胀比 （=1.11.7）6膨胀过程计算 后期膨胀比 平均多变膨胀指数 （式中：、为燃烧产物定容莫尔比热式的常数，=21.3，=0.0034） (式中：=0.850.90，取=0.88) 与的计算式联立 用试算法计算。 第一次试算，设，得 试算值与设定值不符。 第二次试算，取，得 最后取 ， 膨胀终点压力 7指示参数计算 平均指示压力 其中：-丰满系数，一般=0.920.98，取=0.96 指示功率 指示热效率 指示燃油消耗率 8有效参数计算 平均有效压力 有效功率 有效燃油消耗率 有效热效率 9绘制P-V示功图 计算气缸工作容积VS和燃烧室容积VC 计算理论循环各特征点容积 压缩曲线各点参数 按公式 可列表计算，也可编程计算。点号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 = 4.4771.2271.3170.1884VX = (-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= 1.6283.3755.1400.73511VX = (-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 膨胀曲线各点参数 按公式 可列表计算，也可编程计算。点号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 = 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 = 4.0701.3501.4340.67710VX =