Моделирование рабочих процессов в программной среде "Дизель РК"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовая Работа

По теме: моделирование рабочих процессов в программной среде Дизель РК

Задание

выполнить расчет двигателя 8R32D , n=750 об/мин в программной среде «Дизель РК».

Техническое описание двигателя (информация из технического описания двигателя).

ВЯРТСИЛЯ VASA 8R32D
Частота вращения	об/мин	750
Мощность двигателя	кВт	3000
Мощность двигателя	л.с.	4080
Диаметр цилиндра	мм	320
Ход порвдвд	мм	350
Рабочий объем	дмэ	225,2
Степень сжатия		12:1
Давление сжатия, макс	бар	100
Давление воспламенения, макс.	бар	140
Давление надувочного воздуха	бар	2.4
Среднее эффективное давление	бар	21,3
Средняя скорость поршня	м/с	8.75
Число оборотов при холостом ходе	об/мин	500
Система воздуха горения
Поток воздуха при 100% нагрузке	кг/с	6.1
Температура окружающего воздуха, макс	°С	45
Температура воздуха после охладителя	°С	40…70
Температура сигнализации после охладителя	°С	75
Система выхлопных газов
Расход выхлопных газов (100 % нагрузка)	кг/с	6.3
Расход выхлопных газов ( 90 % нагрузка)	кг/с	5.8
Расход выхлопных газов ( 75 % нагрузка)	кг/с	4.9
Расход выхлопных газов ( 50 % нагрузка)	кг/с	3.5
Температура выхлопных газов после турбокомпрессора (100 % нaгpузки)	°С	330
(90 % нaгpузки)	°С	330
(75 % нaгpузки)	°С	330
(50 % нaгpузки)	°С	325
Температура сигнализации после цилиндра	°С	500
Рекомендуемое обратное давление выхлопных газов, макс.	бар	0.03
Диаметр выхлопной трубы, (общий)	мм	600
Диаметр выхлопной трубы (выход)	мм	600
Тепловой баланс
Эффективная мощность	МДж/ч	10800
Смазочное масло	МДж/ч	1225
Охлаждающая вода, цилиндров	МДж/ч	2420
Надувочный воздух	МДж/ч	3110
Выхлопные газы	МДж/ч	7230
Излучение	МДж/ч	440
Система топливоподачи
Давление до навешенного насоса, ном.	бар	4
Давление до навешенного насоса, макс.	бар	5
Давление до навешенного насоса, мин.	бар	3
Давление до ТНВД	бар	6
Производительность навешенного насоса	м3/ч	1.9/2.4
Расход топлива (100 % нагрузка)	г/к Вт, ч	188
Расход топлива (75 % нагрузка)	г/к Вт, ч	191
Расход топлива (50 % нагрузка)	г/к Вт. ч	197
Количество утечного чистого топлива (100 % нагрузка)	кг/ч	2.6
Система смазочного масла
Давление до двигателя, номинальное	бар	4.0
Давление сигнализации до двигателя	бар	3
Давление остановки до двигателя	бар	2
Давление предварительной смазки, ном.	бар	0.8
Давление сигнализации для предварительной смазки	бар	0.5
Температура до двигателя, ном.	°С	63
Температура сигнализации до двигателя	°С	80
Температура после двигателя приблиз.	°С	79
Производительность гл. насоса с приводом от двигателя	м3/ч	73
Производительность гл. насоса, автономного	м3/ч	65
Производительность насоса предв. прокачки	м3/ч	21
Объем масла в мокром картере, ном.	м3	1.66
Объем масла в отдельном масляном баке	м3	4.0
Тонкость фильтрации, номинальная	микрон	15
Сигнализация о перепаде дав. в фильтре	бар	1.5
Расход масла (100 % нагр.). прибл.	г/кВт*ч	1.2
Поток масла через охладитель, макс.	м3/ч	102.3
Система охлаждающей воды
Система охлаждения воды высокотемпературного контура
Давление до двигателя, номинальное	бар	2.2+статич.
Давление сигнализации до двигателя	бар	1.0+статич.
Давление до двигателя, макс.	бар	4.0
Температура до двигателя, приблиз.	°С	25
Температура после двигателя, ном.	°С	38
Температура сигнализации после двигателя	ч:	25
Температура остановки после двигателя	°С	35
Производительность насоса, ном.	м3/ч	96
Производительность насоса, мин.	м3/ч	89
Перепад давления в двигателе	бар	0.40
Объем воды в двигателе	м3	0.51
Давление от расширительного танка	бар	0.7...1.5
Перепад дав. в центральном охладителе, макс.	бар	0.6
Соединительный тройник запасного насоса	бар	2.0
Система охлаждения воды низкотемпературного контура
Давление до двигателя, номинальное	бар	2.2+статич
Давление сигнализации до двигателя	бар	1.0+статич
Давление до двигателя, макс.	бар	4.0
Температура до двигателя, номинальная	°С	25
Температура до двигателя, макс.	°С	38
Температура до двигателя, минимум	°С	25
Температура после двигателя, мин.	°С	35
Производительность насоса, ном.	м3/ч	96
Производительность насоса, мин.	м3/ч	89
Перепал давления в охладителе надувочного воздуха	бар	0.1
Перепал давления в масляном холодильнике	бар	0.4
Перепал давления в центральном охладителе, макс.	бар	0.6
Давление от расширительного танка	бар	0.7...1.5
Соединительный тройник запасного насоса	бар	2.0

Согласно паспортным данным закладываем в программу исходные данные.

Параметры цилиндро-поршневой группы:

Параметры топливной аппаратуры



Параметры газораспределения

Параметры наддува

По полученным значениям Пк= 3.4 и G_квд= 5.9 выбираем свой турбокомпрессор

Параметры топлива

Параметры режима работы двигателя

двигатель дизель турбокомпрессор топливный

После введения исходных данных в программу, производим расчет двигателя. Путем согласования характеристик добиваемся оптимального значения коэффициента избытка воздуха б. Результаты представлены в табличной и графической форме.

	Ne	б	ge	Gог	Tг
1	3278	2	0,19885	6,0971	688,24
2	3159,4	2,1	0,19657	6,0915	663,88
3	3044,4	2,2	0,19487	6,0885	642,61
4	2935,2	2,3	0,19348	6,0851	624,37
5	2831,8	2,4	0,19225	6,0798	608,88
6	2733,3	2,5	0,19129	6,0753	594,05
7	2639,8	2,6	0,19063	6,0731	582,13
8	2555	2,7	0,1898	6,0722	569,33
9	2470,6	2,8	0,18936	6,0678	558,04
10	2391,3	2,9	0,18895	6,0657	547,78
11	2319	3	0,18849	6,0633	538,03
ном	3000		0,188	6,3	618
-	2850		0,1786	5,985	587,1
+	3150		0,1974	6,615	648,9

На основе проведенных расчетов выбираем наиболее оптимальные характеристики. Наилучшими показателями характеризуется режим работы при заданном значении коэффициента избытка воздуха, равном 2,5.

Результаты расчетов в среде Дизель РК.

----------- МОЩНОСТНЫЕ И ЭФФЕКТИВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ---------

750.00 - n - Частота вращения коленчатого вала, [1/мин]

2977.7 - Ne - Mощность, [кВт]

21.157 - Pe - Cреднее эффективное давление, [бар]

37916. - Me - Крутящий момент, [Нм]

3.2083 - qc - Цикловая подача топлива, [г]

0.19394 - ge - Удельный эффект. расход топлива, [кг/(кBт*ч)]

0.43676 - Eta_e - Эффективный KПД

22.597 - Pi - Cреднее индикаторное давление, [бар]

0.46648 - Eta_i - Индикаторный KПД

2.3635 - Pтр - Давление трения, [бар]

0.93629 - Eta_mex - Mеханический KПД

----------------- ПАРАМЕТРЫ ОКРУЖАЩЕЙ СРЕДЫ ---------------------

1.0000 - Po_sea - Статическое давление на уровне моря, [бар]

288.00 - To_sea - Статическая температура на уровне моря, [К]

0.0000 - Н_ур.мор - Высота над уровнем моря, [км]

0.0000 - W_полета - Скорость полета, [км/час]

1.0000 - Po - Стат. давление окруж. среды в текущ. услов.,[бар]

288.00 - To - Стат. температ. окруж. среды в текущ. услов.,[К]

1.0000 - Ро* - Давление заторм. потока, [бар]

288.00 - То* - Температура заторможенного потока, [К]

1.0400 - Pо_т - Статическое давление за турбиной, [бар]

0.97000 - Ро_вх* - Давление заторм. потока за фильтром, [бар]

------------------------ НАДДУВ И ГAЗOOБMEH -------------------------

3.4000 - Pк - Давление перед впускным коллектором, [бар]

308.00 - Tк - Tемпература перед впускным коллектором, [K]

5.9628 - Gair - Pасход воздуха (+EGR) через цилиндры двиг.,[кг/с]

0.0000 - КПД_тк - KПД агрегата наддува

1.8253 - Pt* - Среднее давление перед турбиной, [бар]

715.85 - Tt* - Cредняя температура перед турбиной, [K]

6.0838 - Ggas - Pасход O.Г. через цилиндры двиг., [кг/с]

2.5267 - Alfa_sum - Kоэфф. избытка воздуха суммарный

0.92379 - Pнх - Среднее давление насосных ходов, [бар]

0.98553 - Eta_v - Kоэффициент наполнения

0.00312 - Gamma_r - Kоэффициент остаточных газов

1.1180 - Fi - Kоэффициент продувки

0.0000 - G_забр.% - % заброса O.Г. во впускной коллектор

0.28518 - G_утеч.% - % утечек через поршневые кольца

------------------------ BПУCKHOЙ KOЛЛEKTOP -------------------------

3.3787 - Ps - Среднее давление во впуск. коллект., [бар]

318.38 - Ts - Средн. температ. во впуск. коллект., [K]

358.37 - Tws - Cредняя температура стенки вп. колл., [K]

263.85 - Alfa_ws - Kоэфф. теплоотдачи во вп. колл., [Bт/(м2*K)]

312.79 - Alfa_wsc - Kоэфф. теплоотд. в клап.канале, [Bт/(м2*K)]

------------------------ BЫПУCKHOЙ KOЛЛEKTOP ------------------------

1.7187 - Pr - Среднее статическое давление O.Г., [бар]

704.80 - Tr - Cредняя статическая температура O.Г., [K]

177.13 - Wr - Cредняя скорость газа, [м/с]

8.4707 - Sh - Число Струхаля: Sh=a*Tau/L (д.б. Sh > 8)

618.98 - Twr - Cредняя температура стенки вып. колл., [K]

303.31 - Alfa_wr - Kоэфф. теплоотдачи в вып. колл., [Bт/(м2*K)]

1133.0 - Alfa_wcr - Kоэфф. теплоотд. в клап.канале, [Bт/(м2*K)]

------------------------------- CГOPAHИE ----------------------------

2.2600 - Alfa - Kоэффициент избытка воздуха при сгорании

161.27 - Pz - Mаксимальное давление цикла,[бар]

1672.3 - Tz - Mаксимальная температура цикла, [K]

11.000 - Fi_pz - Угол максимального давления, [град. за BMT.]

24.000 - Fi_tz - Угол максимальн. температуры,[град. за BMT.]

4.2875 - dP/dFi - Maкс. скор. нарастания давл., [бар/град]

Впрыск: Custom Fuel Injection System

15663. - P_впр.max- Mакс. давление впрыска, [бар]

13.285 - d_32 - Cредний диаметр капель, [мкм]

20.000 - Teta_оп - Oпережение впрыска / зажигания,[град.до BMT]

37.537 - Fi_впр - Продолжительность топливоподачи, [град]

3.9211 - Fi_задер - Период задержки воспламен. в цилиндре,[град]

0.00544 - Sig_и_здр- Доля топлива, испаривш. за период задержки

77.000 - Fi_горeн - Продолжительность сгорания, [град.п.к.в.]

0.10000 - H_вмт - Вихревое число (отношение) в КС в ВМТ

0.05160 - H_нмт - Вихревое число в цилиндре в начале сжатия

0.88771 - W_swirl - Макс. скорость вихря [m/c] в КС на радиусе R= 123

---------------------- ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПОKАЗАТЕЛИ ---------------------

1.0633 - Hartridge- Эмиссия дыма по шкале Хартриджа

0.11645 - Bosch - Эмиссия дыма по шкале Бош

0.02532 - K,m-1 - Коэфф. абсол. светопоглощения ОГ по ЕЭК,[1/m]

0.01793 - PM - Эмиссия твердых частиц [г/(кВт*ч)]

624.92 - CO2 - Эмиссия диоксида углерода, [г/(кВт*ч)]

1069.8 - NOx,ppm - Концентр. влажных NOx, [1/млн, (ppm)]

7.3471 - NO,г/кВч - Эмиссия NOx приведен. к NO, [г/(кВт*ч)] (Zeldovich)

1.1094 - SE - Комплекс суммарной эмиссии NOx и PM

19.394 - SO2 - Эмиссия SO2, [г/кВтч]

---------------- BHУTPИЦИЛИHДPOBЫE ПAPAMETPЫ --------------------

3.6675 - Pa - Давление начала сжатия, [бар]

348.91 - Ta - Tемпература начала сжатия, [K]

104.72 - Pc - Давление конца сжатия, [бар]

874.80 - Tc - Tемпература конца сжатия, [K]

12.932 - Pb - Давление начала выпуска, [бар]

1032.0 - Tb - Tемпература начала выпуска, [K]

------------ ПАРАМЕТРЫ ТЕПЛООБМЕНА ЦИЛИНДРА ------------------

934.64 - T_ср - Средняя эквивалентная температура цикла, [K]

539.83 - Alfa_w - Cр. коэфф. теплоотд. от газа к стен,[Bт/м2/K]

629.23 - Tw_поршн - Cредн. температура огневого днища поршня, [K]

413.00 - Tw_втулк - Cредн. температ. огневой поверхн. втулки,[K]

572.02 - Tw_крышк - Cредн. температ. огневой поверхн. крышки,[K]

375.00 - Tw_охл - Cредн. температура со стороны охлаждения

крыш крышки цилиндра, [K]

404.97 - Tкип. - Температ.кипения в сист. жид. охлаждения,[К]

6421.5 - Alf_w_охл- Cредн. коэфф. теплоотдачи [Bт/(м2*K)] от

стенки крышки цилиндра к охлажд. среде.

15743. - q_крышки - Тепловой поток в крышку цилиндра, [Дж/с]

13259. - q_поршня - Тепловой поток в поршень, [Дж/с]

19923. - q_цилинд - Тепловой поток во втулку цилиндра, [Дж/с]

----------- ПAPAMETPЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ РАБОЧИЙ ПРОЦЕСС ----

12.000 - Степ.сжат- Степень сжатия (для ПДП при обоих поршнях в ВМТ)

8.0000 - i_сопел - Число сопловых отверстий форсунки

0.40000 - d_сопел - Диаметр сопловых отверстий форсунки, [мм]

30.000 - Fi_впр.х - Продолжит. впрыска для зад. хар. впрыска,[град]

0.0000 - qc_х - Цикл. порц. топл. для заданной хар. впрыска,[г]

59.000 - Нач.вып - Начало выпуска, [град. до НMT] (ВПуск. вала)

41.000 - Кон.вып - Конец выпуска, [град. за xMT] (ВПуск. вала)

54.000 - Нач.впуск- Начало впуска, [град. до xMT] (ВПуск. вала)

31.000 - Кон.впуск- Конец впуска, [град. за НMT] (ВПуск. вала)

---- ПAPAMETPЫ КОМПРЕССОРА ступени высокого давления --------

1041.7 - N_квд - Mощность компрессора ВД, [кBт]

0.72000 - КПД_квд - Адиабатный КПД компрессора ВД

5.9628 - G_квд - Расход воздуха через компрессор ВД, [кг/с]

104.32 - Gпр_квд - Расход воздуха приведенный через КВД

6.0432 - Gcor_квд - Расход воздуха через КВД скорректиров.,[кг/с]

3.5361 - П_квд - Степень повышения давления в компрессоре ВД

0.97000 - Ро_квд - Полное давление на входе в КВД, [бар]

288.00 - То_квд - Температура торможения на входе в КВД, [К]

3.4300 - Рк*"квд - Полное давление за компрессором ВД, [бар]

461.82 - Тк*"квд - Температура торможения за компрессором ВД,[К]

0.88494 - Ecool_вд - Термическая эффективность ОНВ ВД

288.00 - Tcool_вд - Температура охлаждающего агента в ОНВ ВД,[К]

3.4000 - Рк*_квд - Давление наддува за КВД, [бар]

308.00 - Тк*_квд - Температура наддувочного воздуха за КВД,[К]

--------- ПAPAMETPЫ ТУРБИНЫ ступени высокого давления ------------

580.06 - N_твд - Mощность ТВД с учетом мех. КПД, [кBт]

0.91500 - КПД_твд - Внутренний КПД турбины ВД

0.99000 - КПДм_твд - Механический КПД турбины ВД

6.0838 - G_твд - Расход газа через ТВД, [кг/с]

89.175 - Gпр_твд - Расход газа через ТВД приведенный

1.7551 - П_твд - Степень понижения давления в турбине ВД

14.106 - В_твд - Относительная работа ТВД

1.8253 - Рт*_твд - Полное давление перед турбиной ВД, [бар]

715.85 - Тт*_твд - Температура торможения на входе в ТВД, [К]

1.0400 - Ро_твд - Противодавление за турбиной ВД, [бар]

630.02 - То_твд - Температура газа за турбиной ВД, [К]

По результатам расчёта строим графики зависимостей давления в цилиндре и температуры в цилиндре от угла поворота коленчатого вала.

Вывод

В ходе проделанной мной работы я выполнил расчет двигателя фирмы ВЯРТСИЛЯ VASA модели 8R32D.

Основные характеристики двигателя:

Ne=3000 кВт,

n=750 об/мин,

ge=188 г/(кВт*ч).

Выполнил аналитическое согласование по б в программе Microsoft Office Excel на диапазоне значений б = 2…3. Расчеты произвел в программе Дизель РК. Достигнутая точность полученных параметров двигателя при значении б =2,5 - менее 3%.

Выполнен чертеж двигателя РС2-6B, в программе AutoCAD, по данному чертежу была сделана анимация Gif Movi Gear.

Список использованной литературы

1. Wartsila Wasa 32: Project Guide

2. Wartsila Wasa 32: Technology review

3. Wartsila Wasa 46: Technology review

Размещено на Allbest.ru