Метод.указан.для К.Р.по ДВС 2010

Санкт-Петербургский морской технический колледж



СОГЛАСОВАНО УТВЕРЖДАЮ
Методический совет СПб МТК
Председатель методического совета Директор СПб МТК _________________П.П. Пустошный _____________В.А. Никитин
«____» _________________ 2010 год «_____»___________ 2010 год

Рассмотрено цикловой
методической комиссией СМО
Председатель______________________
«_____»___________ 2010 год






Методические указания
по выполнению курсовой работы
по дисциплине

«Судовые энергетические установки
и их эксплуатация»

для специальности № 190502



преподаватель Л.Б. Жданов








Санкт-Петербург
2010

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Методические указания разработаны для курсантов судомеханического отделения Санкт-Петербургского морского технического колледжа и предназначены для оказания помощи при работе над курсовой работой.
Курсовая работа является завершающим этапом теоретической подготовки курсантов специальности 190502 по дисциплине «Судовые энергетические установки и их эксплуатация».
Цель работы совершенствовать у курсантов умение в применении ими полученных знаний к решению технико-экономических вопросов, связанных с эксплуатацией судовых дизельных установок.
Задачи курсовой работы углубить и закрепить знания курсантов по данной дисциплине, привить навыки анализа влияния эксплуатационных факторов на параметры рабочего процесса и надежность работы двигателя, привить навыки самостоятельной работы над справочной литературой, по использованию ГОСТов и других материалов.
Курсовая работа состоит из пояснительной записки, расчетов и графической части. Она включает:
краткое описание конструкции предложенного для расчета двигателя;
проверочный тепловой расчет рабочего цикла двигателя (с выбором и обоснованием исходных параметров);
построение теоретической (расчетной) индикаторных диаграмм;
расчет нагрузок какой-либо детали или узла двигателя с выполнением чертежа, дающего общее представление о конструкции детали или узла.
Курсовая работа выполняется курсантами самостоятельно под руководством преподавателя. Задание на выполнение курсовой работы, разрабатывается преподавателем и выдается учащимся заблаговременно (не позднее, чем за 3 месяца до срока окончания работы). При выдаче задания преподаватель может учитывать пожелания курсантов по выбору темы курсовой работы. Каждый учащийся, получив задание, составляет план выполнения курсовой работы с таким расчётом, чтобы оформить, проверить и защитить ее в указанный в задании срок.
Отчет о курсовой работе (пояснительная записка) оформляется в соответствии с требованиями инструкции по оформлению выпускной квалификационной работы, курсовой работы (проекта) 423.05.И.
В пояснительной записке дается теоретическое, расчетное обоснование принятых в работе решений, все выкладки сопровождаются необходимыми чертежами, схемами, графиками, диаграммами. Структура и содержание пояснительной записки определяются в зависимости от профиля специальности и задания на работу, выданного руководителем.
Для получения от курсовой работы наибольшего эффекта необходима систематическая, методически продуманная помощь руководителя, который должен развивать у курсанта способности по проведению всестороннего анализа изучаемого материала, обоснованию выводов и рекомендаций, четкости изложения пояснительной записки.
Заключительный этап выполнения курсовой работы включает: представление работы руководителю; доработку текста пояснительной записки и устранение выявленных замечаний; защиту курсовой работы.
Защита курсовой работы (задачи) производится слушателем перед комиссией в составе 2-3 преподавателей. Она включает доклад слушателя, его ответы на вопросы членов комиссии, выступления членов комиссии и заключение руководителя. По результатам защиты выставляется зачет с дифференцированной оценкой.
Оценка "отлично" выставляется курсанту при выполнении следующих условий: задание на курсовую работу выполнено своевременно и полностью; пояснительная записка написана грамотно, ее оформление соответствует предъявляемым в колледже требованиям; все расчеты выполнены без ошибок; представленный материал изложен логично, каждый раздел заканчивается четкими и правильными выводами; автор проявил самостоятельность при выполнении задания.
Оценка "хорошо" выставляется при условии выполнения задания, в работе есть несущественные ошибки, при оформлении допущены незначительные отступления от предъявляемых в колледже требований, заключение и выводы по разделам сделаны правильно.
Оценка "удовлетворительно" выставляется в тех случаях, когда выполнены основные пункты задания, в расчетной части работы есть ошибки, пояснительная записка составлена с отступлениями от предъявляемых в колледже требований, отдельные выводы по разделам или работе составлены не корректно.
Курсовая работа не может быть оценена положительно, если не выполнены основные пункты задания, расчеты выполнены с грубыми ошибками, выводы не соответствуют общепринятым положениям теории, курсант не ориентируется в проблеме и не может доложить основные результаты работы. 

Требования к оформлению пояснительной записки
Обязательными структурными элементами пояснительной записки являются: титульный лист, задание, реферат, содержание, введение, основная часть, заключение, список использованных источников. Дополнительно пояснительная записка может включать в себя перечень определений, сокращений и обозначений, а также приложения.
Пояснительная записка должна быть выполнена любым печатным способом на пишущей машинке или с использованием компьютера и принтера на одной стороне листа белой бумаги формата А4 через полтора интервала. Цвет шрифта должен быть черным, высота букв, цифр и других знаков – 14пт TimesNewRoman. Полужирный шрифт не применяется. Ориентация – книжная. Переплет – 0. Абзац выравнивается по ширине, отступ первой строки – 1,25 см.
Текст пояснительной записки следует печатать, соблюдая следующие размеры полей: правое - не менее 10 мм, верхнее и нижнее - не менее 20 мм, левое - не менее 30 мм.
Первой страницей курсовой работы является титульный лист, который служит источником информации. Образец оформления титульного листа представлен в 13LINK \l "_Приложение_А"14приложении 15А.
За титульным листом следует задание. Лист задания выдаётся руководителем курсовой работы. Пример оформления бланка задания приведен в 13LINK \l "_Приложение_В_1"14приложении 15Б.
На третьей странице пояснительной записки размещается реферат. Реферат должен содержать: сведения об объеме отчета, количестве иллюстраций, таблиц, приложений, количестве частей отчета, количестве использованных источников; перечень ключевых слов; сведения о цели выполнения работы, объекте исследования, об основных этапах и результатах работы. Он может также содержать информацию о степени внедрения результатов, их новизне и рекомендации по дальнейшему использованию курсовой работы.
Перечень ключевых слов должен включать от 5 до 15 слов или словосочетаний из текста пояснительной записки, которые в наибольшей мере характеризуют ее содержание и обеспечивают возможность информационного поиска. Ключевые слова приводятся в именительном падеже и печатаются прописными буквами в строку через запятые. Пример оформления реферата приведен в 13LINK \l "_Приложение_Д"14приложении 15В.
За рефератом пояснительной записки размещается содержание, которое включает введение, наименование всех разделов, подразделов, заключение, список использованных источников и наименование приложений с указанием номеров страниц, с которых начинаются эти элементы пояснительной записки.
Введение должно содержать оценку современного состояния решаемой проблемы, основание и исходные данные для разработки темы, обоснование необходимости проведения работы. Во введении должна быть показана актуальность темы, связь данной работы с профессиональной деятельностью выпускника колледжа (см. Приложение Г).
В основной части отчета приводят данные, отражающие сущность, методику и основные результаты выполненной работы. Основную часть записки следует делить на разделы и подразделы. Разделы, подразделы, следует нумеровать арабскими цифрами и записывать с абзацного отступа. Разделы должны иметь порядковую нумерацию в пределах всего текста, за исключением приложений. Разделы, подразделы должны иметь заголовки. Заголовки должны четко и кратко отражать содержание разделов, подразделов. Их следует располагать в середине строки без точки в конце. Заголовки печатаются прописными буквами, без подчеркивания. Если заголовок состоит из двух предложений, их разделяют точкой.
Пример оформления заключения курсовой работы представлен в Приложении Е. Заключение должно содержать краткие выводы по результатам работы или отдельных ее этапов, оценку полноты решений поставленных задач.
После заключения в пояснительной записке размещают список, использованных источников и приложения. Сведения об источниках следует располагать в порядке появления ссылок на источники в тексте пояснительной записки и нумеровать арабскими цифрами без точки и печатать с абзацного отступа (см. Приложение И).
В приложения рекомендуется включать материалы, связанные с выполненной работой, которые по каким-либо причинам не могут быть включены в основную часть. В тексте пояснительной записки на все приложения должны быть даны ссылки. Приложения располагают в порядке ссылок на них в тексте пояснительной записки. Каждое приложение следует начинать с новой страницы с указанием наверху посередине страницы слова "Приложение", его обозначения.
Приложение должно иметь заголовок, который записывают симметрично относительно текста с прописной буквы отдельной строкой. Приложения обозначают заглавными буквами русского алфавита, начиная с А, за исключением букв Ё, 3, Й, О, Ч, Ъ, Ы, Ь. После слова "Приложение" следует буква, обозначающая его последовательность.
Приложения должны иметь общую с остальной частью документа сквозную нумерацию страниц.
Страницы работы следует нумеровать арабскими цифрами, соблюдая сквозную нумерацию по всему тексту пояснительной записки. Номер страницы проставляют в центре нижней части листа без точки. Титульный лист включают в общую нумерацию страниц пояснительной записки, но номер страницы на нем не проставляют. Иллюстрации и таблицы, расположенные на отдельных листах, включают в общую нумерацию страниц пояснительной записки. Иллюстрации и таблицы на листе формата A3 учитывают как одну страницу.
Иллюстрации (чертежи, графики, схемы, компьютерные распечатки, диаграммы, фотоснимки) следует располагать в пояснительной записке непосредственно после текста, в котором они упоминаются впервые, или на следующей странице. На все иллюстрации должны быть даны ссылки в пояснительной записке.
Чертежи, графики, диаграммы, схемы, иллюстрации, помещаемые в отчете, должны соответствовать требованиям государственных стандартов Единой системы конструкторской документации (ЕСКД).
Если рисунок один, то он обозначается "Рисунок 1". Слово "рисунок" и его наименование располагают посередине строки.
Допускается нумеровать иллюстрации в пределах раздела. В этом случае номер иллюстрации состоит из номера раздела и порядкового номера иллюстрации, разделенных точкой. Например, Рисунок 1.1.
Иллюстрации, при необходимости, могут иметь наименование и пояснительные данные (подрисуночный текст). Слово "Рисунок" и наименование помещают после пояснительных данных и располагают следующим образом: Рисунок 1 - Детали прибора.
При ссылках на иллюстрации следует писать "... в соответствии с рисунком 2" при сквозной нумерации и "... в соответствии с рисунком 1.2" при нумерации в пределах раздела.
Цифровой материал, как правило, оформляют в виде таблиц. Таблицы применяют для лучшей наглядности и удобства сравнения показателей. Наименование таблицы, при его наличии, должно отражать ее содержание, быть точным, кратким. Наименование таблицы следует помещать над таблицей слева, без абзацного отступа в одну строку с ее номером через тире.
Таблицу следует располагать в отчете непосредственно после текста, в котором она упоминается впервые, или на следующей странице. На все таблицы должны быть ссылки в отчете. При ссылке следует писать слово "таблица" с указанием ее номера.
Таблицы, за исключением таблиц приложений, следует нумеровать арабскими цифрами сквозной нумерацией. Допускается нумеровать таблицы в пределах раздела. В этом случае номер таблицы состоит из номера раздела и порядкового номера таблицы, разделенных точкой.
Уравнения и формулы следует выделять из текста в отдельную строку. Выше и ниже каждой формулы или уравнения должно быть оставлено не менее одной свободной строки.
Пояснение значений символов и числовых коэффициентов следует приводить непосредственно под формулой в той же последовательности, в которой они даны в формуле. Формулы в отчете следует нумеровать порядковой нумерацией в пределах всего отчета арабскими цифрами в круглых скобках в крайнем правом положении на строке. Допускается выполнение формул и уравнений рукописным способом черными чернилами.

СОДЕРЖАНИЕ КУРСОВОЙ РАБОТЫ
Содержание курсовой работы должно строго соответствовать заданию. В задании в обязательном порядке указывается перечень основных вопросов, подлежащих разработке. Каждому вопросу должен соответствовать раздел пояснительной записки. Каждый раздел заканчивается краткими выводами, которые своим содержанием отражают наиболее существенные результаты, полученные курсантом при исследовании данного вопроса.
Первая часть (раздел) курсовой работы посвящена описанию технических характеристик и расчетных параметров двигателя. Для написания этого раздела курсант должен воспользоваться литературой, которая приведена в задании. Также он может использовать информацию собранную самостоятельно непосредственно на судне во время прохождения практики.
Вторая часть курсовой работы является расчетной. В таблице 1 представлены условные обозначения, которые рекомендуется использовать в курсовой работе.
Таблица 1 ПРИНЯТЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
Обозначение
Размерность
Наименование
Обозначение
Размер-ность
Наименование

А
ккал/кг
Тепловой эквивалент работы
Рr, рr
МПа
Давление остаточных газов

А
м/с2
Ускорение поршня
Ps. ps
МПа
Давление продувочного воздуха

С
м/с
Скорость поршня
Pi, pi
МПа
Давление среднее индикаторное

С т
м/с
Средняя скорость поршня
Ре, ре
МПа
Давление среднее эффективное

смр, смv
кДж/(кмоль
·К)
Средние мольные теплоемкости при постоянном давлении и постоянном объеме
Q
кДж
Количество теплоты

Ср, Cv
кДж/(кмоль
·К)
То же для смеси газов

кДж /кг
Низшая теплотворность топлива

D
м
Диаметр цилиндра
R
кг м/кг°С
Газовая постоянная

G
кг
Вес
r
М
Радиус мотыля (радиус кривошипа)

G ч
кг/час
Часовой расход топлива
S
мм, м
Ход поршня

g
м/сек2
Ускорение силы тяжести
To, to
К, °С
Температура окружающей среды

ge
г/(кВт
·ч)
удельный эффективный расход топлива
Ta, Tc
К
Абсолютные температуры в начале и в конце сжатия

g i
г/(кВт
·ч)
удельный индикаторный расход топлива
Tz, Tb
К
Абсолютные температуры в конце горения и в конце расширения

I
см4
Момент инерции сечения
Tr
К
Абсолютная температура остаточных газов

I p
см4
Полярный момент инерции
Ts, Tн
К
Абсолютные температуры продувочного и наддувочного воздуха

I п. Iц
кг
Силы инерции поступательно движущихся и вращающихся масс
Va
м3
Объем цилиндра полный

I

Число рабочих ходов во всех цилиндрах за один оборот коленчатого вала
Vc
м3
Объем камеры сжатия

K

Показатель адиабаты
Vs
м3
Рабочий объем цилиндра (объем хода поршня)

L
кгм
Механическая работа
v
м3/кг
Удельный объем газа

Lo, Lo`, Lo"
моль, м3, кг
Количество воздуха, теоретически необходимое для сжигания 1 кг топлива
x
м
Путь поршня

M1
моль
Количество смеси газов в цилиндре до начала горения
z

Число цилиндров

M2
моль
Количество смеси газов в цилиндре в конце горения
a

Коэффициент избытка воздуха

Mr
моль
Количество остаточных газов
(
кг/мз
Удельный вес газа


кгм
Крутящий момент
(r

Коэффициент остаточных газов

M
кг сек2/м
Масса

·

Степень последующего расширения

Ni
кВт
Индикаторная мощность двигателя

·

Степень сжатия

Ne
кВт
Эффективная мощность двигателя
(i

Индикаторный к.п.д.


кВт /л
Литровая мощность
(t

Термический к.п.д.


кВт
Мощность, затрачиваемая на преодоление трения, мощность трения


Механический к.п.д.


кВт
Мощность, затрачиваемая на преодоление механических сопротивлений, мощность механических потерь
(e

Эффективный к.п.д.

N
мин-1
Частота вращения коленчатого вала
( н

Коэффициент наполнения

nl, n2


Показатели политроп сжатия и расширения

·

Степень повышения давления, отношение радиуса мотыля к длине шатуна

Po, po
МПа
Давление окружающей среды

·

Степень предварительного расширения

Pa, pa
МПа
Давление в начала сжатия

·

Коэффициент молекулярного изменения расчетный

Pc, pc
МПа
Давление в конце сжатия

·o

Коэффициент молекулярного изменения теоретический (химический)

Рz, Рz
МПа
Давление в конце горения

·

Коэффициент использования теплоты

Рb. рb
МПа
Давление в коние расширения

·
рад/с
Угловая скорость


ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА ЧЕТЫРЕХТАКТНОГО ДВИГАТЕЛЯ
Основные исходные параметры 4-х тактного дизеля
Эффективная мощность Ne кВт
Номинальная частота вращения n мин-1
Число цилиндров z
Средняя скорость поршня Сm м/с
Степень сжатия
·
Давление конца горения Pz МПа
Отношение площади поршня к площади сечения клапана F/f  
Топливо дизельное со средним составом: С ; Н ; О 
Низшая теплота сгорания топлива Qн  кДж/кг
Дополнительные исходные параметры
Давление окружающей среды P0 = 0,098 МН/м2
Температура окружающей среды T0 = 290 К
Коэффициент избытка воздуха
·
Коэффициент использования теплоты
·
Показатель политропы сжатия n1
Показатель политропы расширения n2
Механический КПД
·m
Приращение температуры воздуха при нагреве горячими деталями
·T К
Температура остаточных газов Tг К
Коэффициент остаточных газов
·г
Давление выпуска Рr МН/м2
Поправка на полноту диаграммы
·

Необходимо также задаться значением среднего эффективного давления ре, величина которого для 4-х тактных дизелей без наддува находится в пределах 0,52ч0,65 МН/м2. В быстроходных двигателях ре, как правило, несколько выше, чем в тихоходных. Величина ре оказывает весьма существенное влияние на рабочий процесс двигателя, а поэтому к выбору ее значения следует подходить осторожно. Так, например, излишне высокое значение ре будет не оправдано, т.к. создать такое давление в реальном двигателе без помощи наддува будет невозможно. С другой стороны, при слишком малом ре для обеспечения проектной мощности двигателя (при заданном числе оборотов) потребуется увеличение линейных размеров двигателя.
Для наиболее правильного выбора значения ре следует обратиться к прототипу проектируемого двигателя (см. Приложение Д, таблица 3). Прототипом можно считать любой судовой двигатель, выпускаемый промышленностью и имеющий параметры, близкие к техническому заданию. Подробные технические характеристики различных двигателей приводятся в рекомендованной литературе (См. Приложение И).
I ЭТАП
1. Расчёт параметров наполнения рабочего цилиндра
1.1. Определяем среднюю скорость воздуха во всасывающем клапане по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415 , м/сек. (1)
Отношением площади поперечного сечения цилиндра к проходному сечению впускного клапана следует задаться из конструктивных соображений, имея в виду, что:
13 EMBED Equation.3 1415 - для тихоходных двигателей при одном всасывающем клапане;
13 EMBED Equation.3 1415 - для быстроходных двигателей при двух всасывающих клапанах.
Правильный выбор отношения 13 EMBED Equation.3 1415 оказывает существенное влияние на качество протекания процесса наполнения цилиндра свежим зарядом.
1.2. Температура воздуха в момент поступления в цилиндр:
Т0' = T0 + 
·Т , К. (2)
где
·Т=10о ч20° повышение температуры воздуха за счет нагревания о стенки всасывающего тракта.
Величину степени сжатия ( следует принять по практическим соображениям, имея в виду, что с увеличением быстроходности двигателя
· несколько повышается. Не рекомендуется выходить за пределы значения
·=13,0ч15,5.
1.3. Определяем температуру смеси свежего заряда с остаточными газами к моменту начала сжатия:

, К (3)
Для дизелей Та =310° - 340° К.
1.4. Определяем абсолютное давление в цилиндре в начале сжатия по формуле
Ра = 98066 – KC22 , МН/м2 (4)
где К=1,3 – принимаем коэффициент, учитывающий гидравлическое сопротивление.
С2 наибольшая скорость протекания воздуха при открытии клапана.
13 EMBED Equation.3 1415 , м/с. (5)
Давление ра должно находиться в пределах 0,085ч0,095 МН/м2.
1.5. Коэффициент наполнения:
13 EMBED Equation.3 1415 (6)
2. Расчёт параметров процесса сжатия
2.1. Определяем абсолютную температуру, в конце процесса сжатия:
13 EMBED Equation.3 1415 , К (7)
Показателем политропы сжатия n1 cледует задаться в пределах n1 =1,35ч1,42, помня, что на величину n1 оказывает влияние быстроходность двигателя, материал поршня и охлаждение поршня. С увеличением быстроходности показатель n1 растет, так как уменьшается время для теплообмена.
Для дизелей Тс = 750°ч850°, которой должно быть вполне достаточно для надёжного самовоспламенения топлива при всех режимах работы дизеля.
2.2. Определяем давление газа в конце процесса сжатия:
13 EMBED Equation.3 1415 , МН/м2 (8)
Для дизелей рс = 3,2ч4,5 МН/м2.
3. Расчёт параметров процесса сгорания
3.1. Теоретически определяем необходимое количество молей воздуха для сгорания 1 кг топлива по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415 , кмоль/кг (9)
Задаваясь, значением коэффициента избытка воздуха, определяем действительное количество воздуха в молях, необходимое для сгорания 1 кг топлива заданного состава.
3.2. Действительное количество воздуха, необходимое для сгорания топлива:
13 EMBED Equation.3 1415 , кмоль/кг (10)
Значение коэффициента избытка воздуха находится в пределах
·=1,5ч2,2. С увеличением быстроходности, двигателя рекомендуется принимать меньшие значения
·. Следует иметь в виду, что чрезмерное увеличение
· ведет к увеличению объема цилиндра, а избыточный воздух, не участвуя в горении, - к излишним тепловым потерям.
3.3. Определяем количество молей смеси воздуха и остаточных газов в конце сжатия до момента начала горения:
13 EMBED Equation.3 1415 , кмоль/кг (11)
3.4. Количество молей в конце горения с учётом остаточных газов:
13 EMBED Equation.3 1415 , кмоль/кг (12)
3.5. Тогда действительный коэффициент молекулярного изменения:
13 EMBED Equation.3 1415 (13)
Значение
· должно находиться в пределах 1,028ч1,045. Чем меньше коэффициент избытка воздуха, тем большей величины достигает
·.
3.6. Задаваясь значением давления газа в конце сгорания, определяем степень повышения давления:
13 EMBED Equation.3 1415 (14)
Величина давления рz находится в пределах:
рz =5,0ч6,0 МН/м2 для тихоходных дизелей;
рz =6,0ч8,0 МН/м2 для быстроходных дизелей.
В данном случае целесообразно использовать технические параметры прототипа. Полученное значение
· не должно выходить за пределы

· = 1,3ч2,0 для тихоходных дизелей;

· = 1,5ч2,5 для быстроходных дизелей.
3.7. Находим среднюю молярную изохорную теплоёмкость сухого воздуха в конце сжатия:
Cv' = 19,3 + 0.0025 Тс кДж/(кмоль·К) (15)
3.8. Определяем количество двухатомных газов в продуктах сгорания 1 кг топлива в молях
m(R)=m(O2)+m(N2) (16)
3.9. Определяем среднюю мольную изобарную теплоемкость смеси продуктов сгорания 1 кг топлива
13 EMBED Equation.3 1415 (17)
Ввиду того, что значение температуры Тz является неизвестным, то в общем случае выражение для С"р будет иметь вид 13 EMBED Equation.3 1415, где a и b – цифровые коэффициенты.
3.10. Пользуясь уравнением сгорания для дизелей, определяем абсолютную температуру газа в конце процесса сгорания
13 EMBED Equation.3 1415 (18)
Коэффициент использования тепла при сгорании
· может быть принят в пределах значения:

· = 0,85 - 0,90 для тихоходных дизелей;

· = 0,65 - 0,85 для быстроходных дизелей.
После подстановки значений всех членов, входящих в уравнение сгорания 18, оно примет вид полного квадратного уравнения, при решении которого получится два корня, один из которых будет иметь oотрицательное значение. Этот корень следует опустить, т.к. совершенно очевидно, что температура Tz не может быть отрицательной.
Температура Тг находится в пределах 1750ч2200 K. Полученное значение максимальной температуры цикла должны соответствовать допустимым пределам.
3.11. Определяем коэффициент наполнения рабочего цилиндра
13 EMBED Equation.3 1415 (19)
Для четырехтактных дизелей
·н=0,75ч0,88, причем меньшие значения относятся к быстроходным двигателям.
3.12. Определяем коэффициент остаточных газов
13 EMBED Equation.3 1415 (20)
Коэффициент остаточных газов для четырехтактных дизелей обычно лежит в следующих пределах
·r=0,03ч0,05.
4. Расчёт параметров процесса расширения
4.1. Определяем степень предварительного расширения:
13 EMBED Equation.3 1415 (21)
Величина
· должна находиться в пределах 1,35ч1,70.
4.2. Тогда степень последующего расширения
· может быть определена из соотношения для степени сжатия
·:
13 EMBED Equation.3 1415 , (22)
13 EMBED Equation.3 1415 (23)
Для дизелей
·=8,0ч9,5.
4.3. Определяем абсолютную температуру газа в конце расширения
13 EMBED Equation.3 1415 , К (24)
Для дизелей Тв=900ч1200 К. Меньшие значения относятся к тихоходным дизелям, а большие – к быстроходным.
4.4. Определяем давление газа в конце процесса расширения
13 EMBED Equation.3 1415 , МН/м2 (25)
Значение показателя политропы расширения п2 находится в пределах 1,23ч1,32. Меньшие значения относятся к быстроходном двигателям.
Для дизелей рв=2,5ч4,5 МН/м2. Меньшие значения относятся к тихоходным двигателям, а большие - к быстроходным. Полученные значения параметров должны соответствовать допустимым пределам для двигателей данного типа.
5. Расчёт индикаторных и эффективных показателей цикла и его экономичности
5.1. Определяем среднее теоретическое индикаторное давление расчетного цикла по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415 , МН/м2 (26)
Учитывая поправку на округление острых углов индикаторной диаграммы, вводим коэффициент полноты (, который принимается равным
·=0,95ч0,98.
5.2. Таким образом, величина расчетного среднего индикаторного давления будет равна:
13 EMBED Equation.3 1415 , МН/м2 (27)
Величина среднего индикаторного давления для дизелей без наддува находится в пределах 0,65ч0,85 МН/м2. Большие значения относятся к быстроходным двигателям.
5.3. Определяем среднее эффективное давление расчетного цикла:
ре =
·m рi , МН/м2 (28)
Величину механического к.п.д.
·m следует принять по практическим соображениям в соответствии с быстроходностью проектируемого двигателя. В данном случае целесообразно обратиться к прототипу, для которого величина.
·m определена совершенно точно на испытательном стенде. Для четырехтактных дизелей, значение механического к.п.д. может быть принято:

·m =0,80ч0,88 - для тихоходных дизелей;

·m =0,75ч0,80 - для быстроходных дизелей.
Полученные значения параметров должны соответствовать допустимым значениям для двигателей данного типа.
5.4. Индикаторный удельный расход топлива определяем по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415 , кг/(кВт·ч) (29)
Индикаторный удельный расход топлива для дизелей с однокамерным смесеобразованием находится в пределах 0,130ч0,155 кг/(кВт·ч). Большие значения относятся к быстроходным двигателям.
5.5. Эффективный удельный расход топлива:
13 EMBED Equation.3 1415 , кг/(кВт·ч) (30)
Величина gе является основным показателем степени экономичности двигателя. Поэтому не трудно заметить, насколько важен правильный подход к выбору значения механического к.п.д.
Эффективный удельный расход топлива для дизелей с однокамерным смесеобразованием находится в пределах 0,155ч0,235 кг/(кВт·ч), что должно соответствовать допустимым значениям для двигателей данного типа.
5.6. Определяем величину индикаторного КПД двигателя
13 EMBED Equation.3 1415 , (31)
Для дизелей
·i =0,43ч0,50.
5.7. Определяем величину эффективного КПД двигателя:

·е =
·i ·
·m , (32)
Экономические показатели должны соответствовать показателям аналогичного дизеля и находится на уровне норм для двигателей данного класса. Для дизелей
·e =0,34ч0,42.
6. Расчёт основных размеров рабочего цилиндра
6.1. Определяем среднюю скорость поршня.
13 EMBED Equation.3 1415 , м/с (33)
Для определения диаметра цилиндра в соответствии с требованиями ГОСТа, производим подсчет нескольких вариантов при постоянном значении ре. Подсчет удобно производить в табличной форме. Приведем конкретный цифровой пример. Предположим, что было принято ре = 0,54 МН/м2 и т - 1,45. В этом случае таблица вариантов может иметь следующий вид.
Таблица 2
№ варианта
ре (МН/м2)
т
D (мм)
S (мм)
Ст (м/сек)

1
2
3
0,54
0,54
0,54
1,45
1,50
1,60
344
340
330
500
510
528
5,0
5,1
5,3

В соответствии с ГОСТ 4393-70 примем второй вариант, в котором диаметр цилиндра и ход поршня имеют округленные значения.
Размеры диаметров по ГОСТ 4393-70: D = 60, 65, 70, 75, 85, 95, 105, 120, 130, 135, 165, 170, 180, 190, 200, 210, 230, 240, 250, 275, 300, 310, 340, 360, 390, 430, 470, 500, 530, 600, 660, 740 и 840 мм.
6.2. При средней скорости поршня Сm = м/с ,
и при частоте вращения n =  мин-1, ход поршня:
13 EMBED Equation.3 1415 , м (34)
6.3. Диаметр цилиндра определяют из формулы эффективной мощности, кВт:
13 EMBED Equation.3 1415 , (35)
откуда
13 EMBED Equation.3 1415 , м (36)
В соответствии с ГОСТ 4393-70 принимаем D =
· м.
6.4. Погрешность вычисления диаметра составляет
13 EMBED Equation.3 1415 , (37)
Полученные данные соответствуют прототипу двигателя:
II ЭТАП
7. Построение расчетной теоретической индикаторной диаграммы
7.1. Построение следует начинать с выбора масштабов давлений и объемов. Принимаем, что полный объем цилиндра будет равен :
Va = Vs + Vc = A , мм (38)
Для удобства дальнейших графических построений (имея в виду предложенные в требованиях к оформлению пояснительной записки форматы листов) целесообразно принять А=200 мм и отложить эту величину по оси абсцисс (рис.1). За длину диаграммы принимается отрезок, равный S.
Для нахождения граничных точек диаграммы задаемся масштабом давлений 1 МН/м2 = b мм. По указанным выше соображениям, при 13 EMBED Equation.3 1415 МН/м2 рекомендуется принять b = 30 мм.
7.2. Принимаем Vs=200 мм, а масштаб ординат m = 1 МН/м2 = 20ч30 мм. Поэтому высота диаграммы будет 100ч250 мм. Отношение длины диаграммы и ее высоты 13 EMBED Equation.3 1415 должно соответствовать рекомендуемому значению.
7.3. Объем камеры сжатия определится из выражения
13 EMBED Equation.3 1415 , мм (39)
7.4. Так как степень сжатия
· = , то
13 EMBED Equation.3 1415 , мм (40)
7.5. Тогда 13 EMBED Equation.3 1415 , мм (41)
7.6. Для определения положения точки z необходимо воспользоваться соотношением 13 EMBED Equation.3 1415, откуда 13 EMBED Equation.3 1415мм. При степени предварительного расширения
· = имеем: 13 EMBED Equation.3 1415 , мм (42)
7.7. Откладываем по оси абсцисс значения Vc, Vs, Vz.
Определение остальных точек понятно из чертежа (Рисунок 1) и дополнительных пояснений не требует. После определения положения всех точек, представляется возможным прочертить изохоры cz, ba и изобару z'z. Атмосферную линию наносим на 0,1 МН/м2 = 26,92 мм выше оси абсцисс.
7.8. Ординаты величин Pa, Pc, Pz, Pb в масштабе следующие:
Pa = 0,091 · 26,92 = 2,44 мм,
Pc = 3,01 · 26,92 = 81,03 мм,
Pz = 5,2 · 26,92 = 140 мм,
Pb = 0,291 · 26,92 = 7,84 мм.
По полученным значениям наносим на диаграмму точки a, с, z', z, и b, проводим линии горения cz', z'z и свободного выпуска ba.

Рис. 1. Построение расчетной индикаторной диаграммы 4-х тактного ДВС.
7.9. Для построения политропы сжатия воспользуемся ее уравнением в виде
13 EMBED Equation.3 1415 , (43)
откуда 13 EMBED Equation.3 1415 , МН/м2 (44)
Рекомендуется подставлять десять промежуточных значений V, разделив весь объем Vа на десять равных частей. В этом случае вычисление ординат р значительно упрощается. Придавая величине V различные значения в пределах от V =Vа до V=Vc и умножая на масштаб b, получим ряд соответствующих ординат давлений, которые соединяем плавной кривой.
7.10. Принимаем промежуточные значения объёмов в таком порядке:
0,9 Va = 0,9 · мм,
0,8 Va = 0,8 · мм,
0,7 Va = 0,7 · мм,
0,6 Va = 0,6 · мм,
0,5 Va = 0,5 · мм,
0,4 Va = 0,4 · мм,
0,3 Va = 0,3 · мм,
0,2 Va = 0,2 · мм,
0,15 Va = 0,15 · мм,
0,1 Va = 0,1 · мм.
Наносим эти значения на ось абсцисс.
7.11. Определяем промежуточные значения Р' для каждой части объёма по уравнению: 13 EMBED Equation.3 1415 , мм (45)
Таблица 3
Тогда при
мм
V = 0,5 Va
13 EMBED Equation.3 1415

V = 1 Va
13 EMBED Equation.3 1415
V = 0,4 Va
13 EMBED Equation.3 1415

V = 0,9 Va
13 EMBED Equation.3 1415
V = 0,3 Va
13 EMBED Equation.3 1415

V = 0,8 Va
13 EMBED Equation.3 1415
V = 0,2 Va
13 EMBED Equation.3 1415

V = 0,7 Va
13 EMBED Equation.3 1415
V = 0,15 Va
13 EMBED Equation.3 1415

V = 0,6 Va
13 EMBED Equation.3 1415
V = 0,1 Va
13 EMBED Equation.3 1415

Отложив ординаты Р' вверх из соответствующих делений, находим точки, через которые проводим политропу сжатия.
7.12. Построение линии расширения производится аналогично. Из уравнения политропы расширения имеем
13 EMBED Equation.3 1415 , (46)
откуда 13 EMBED Equation.3 1415 , МН/м2 (47)
Величине V следует придавать те же значения, что и в первом случае. Для построения политропы расширения принимаем промежуточные значения объёмов в таком чередовании:
13 EMBED Equation.3 1415мм,
13 EMBED Equation.3 1415 мм,
13 EMBED Equation.3 1415 мм.
и далее:
0,3 Va;
0,4 Va;
0,5 Va;
0,6 Va;
0,7 Va;
0,8 Va;
0,9 Va;
1 Va .
7.13. Определяем промежуточные значения P'' для принятых частей объёма по уравнению: 13 EMBED Equation.3 1415 , (48)
Таблица 4
Тогда при
Мм
V = 0,5 Va
13 EMBED Equation.3 1415

V = 1 Va
13 EMBED Equation.3 1415
V = 0,4 Va
13 EMBED Equation.3 1415

V = 0,9 Va
13 EMBED Equation.3 1415
V = 0,3 Va
13 EMBED Equation.3 1415

V = 0,8 Va
13 EMBED Equation.3 1415
V = 0,21 Va
13 EMBED Equation.3 1415

V = 0,7 Va
13 EMBED Equation.3 1415
V = 0,16 Va
13 EMBED Equation.3 1415

V = 0,6 Va
13 EMBED Equation.3 1415
V = 0,132 Va
13 EMBED Equation.3 1415

По полученным ординатам строим кривую расширения. Общий вид диаграммы представлен на рис. 2.
Масштаб: Va=200 мм 1 МН/м2=3мм

Рис. 2. Индикаторная диаграмма расчетного цикла
7.14. Давление выпуска в масштабе
Pr' = Pr m , мм (49)
Отложив ординату величины Pr', проводим линию выпуска.
7.15. Проверяем погрешность построения диаграммы. Перенеся диаграмму на миллиметровую бумагу планиметрируем площадь acz'zba диаграммы и, вычисляем площадь полезной работы: f = мм2.
7.16. Определяем среднее индикаторное давление по формуле
13 EMBED Equation.3 1415 , МН/м2 (50)
7.17. Расхождение с вычисленным ранее значением среднего индикаторного давления 13 EMBED Equation.3 1415 составит
13 EMBED Equation.3 1415 , (51)
Расхождение не должно выходить за пределы ±3%. Погрешность составляет:
Следовательно, построенную индикаторную диаграмму можно использовать для динамического расчёта данного двигателя.
ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА ДВУХТАКТНОГО ДВИГАТЕЛЯ
Расчет рабочего цикла и построение индикаторной диаграммы малооборотного двухтактного дизеля «Бурмейстер и Вайн» (ДКРН 90/180)
Основные исходные параметры данного дизеля
Мощность одного цилиндра Nе.ц = 2300 кВт
Номинальная частота вращения вала nн = 110 мин-1
Перепад давления на воздушных фильтрах (ТК)
·рф = 392 Па
Перепад давления на воздухоохладителях
·рх=1962 Па
Барометрическое давление рo = 1,013
·105 Па
Температура воздуха в машинном отделении tо = 293 К
Температура забортной воды tз.в= 14°С
Флотский мазут Ф-12
I ЭТАП
1. Процесс наполнения
1.1. Давление воздуха на входе в компрессор
р'о=рo -
·рф , Па (52)
р'о = 1,013
·105 -392 = 1,009
·105 Па.
1.2. Давление воздуха после компрессора
рк = рs +
·рх , Па (53)
рк = 1,98
·105 + 1962 = 2,0
·105 Па,
где рs=1,98
·105 Па принято по прототипному двигателю.
1.3. Степень повышения давления в компрессоре

·к = рк/р`о , (54)

·к = 2,0
·105 /1,009
·105 = 1,98.
1.4. Давление в цилиндре в конце процесса наполнения
ра = (0,96ч1,05)рк , Па (55)
ра = 0,96
·2,0
·105 = 1,92
·105 Па.
1.5. Температура воздуха после компрессора
13 EMBED Equation.3 1415 , К (56)
Тк= 293
·1,980,375 = 378 К,
где nк = 1,6 показатель политропы сжатия в компрессоре (принято).
1.6. Температура воздуха в ресивере
Тs = 273 + tз.в +(15ч20°С) , К (57)
Тs = 273 + 14 + 20 = 307 К.
1.7. Степень охлаждения воздуха
13 EMBED Equation.3 1415 , (58)
Ех= 0,83.
1.8. Температура воздуха в рабочем цилиндре с учетом подогрева (
·t=10°С) от стенок камеры сгорания
Т`s = Тs +
·t , К (59)
Тs = 307 + 10 = 317 К.
1.9. Температура смеси воздуха и остаточных газов в конце процесса наполнения
13 EMBED Equation.3 1415 , К (60)
Та = 339 К,
где
·г = 0,07;
Tг = 650 К принято.
1.10. Коэффициент наполнения, отнесенный к полезному ходу поршня (действительный коэффициент наполнения),
13 EMBED Equation.3 1415 , (61)
где (=13,5 степень сжатия принята из условий надежного пуска и надлежащей экономичности двигателя.
1.11. Коэффициент наполнения, отнесенный к полному ходу поршня (условный коэффициент наполнения),
13 EMBED Equation.3 1415 , (62)

·`н= 0,886
·0,91 = 0,8,
где
·s=
·п=0,09 (принято).
1.12. Рабочий объем цилиндра
13 EMBED Equation.3 1415 , м3 (63)
v`s = 0,785
·0,92
·1,8 = 1,14 м3.
1.13. Плотность наддувочного воздуха
13 EMBED Equation.3 1415 , кг/м3 (64)

·s = 1,98
·105/(287
·307) = 2,25 кг/м3.
где R=287 Дж/(кг
·град) – универсальная газовая постоянная.
1.14. Заряд воздуха, отнесенный к полному рабочему объему цилиндра,
13 EMBED Equation.3 1415 , кг/цикл (65)
G`в= 2,02 кг/цикл,
где d = 0,01 – влагосодержание воздуха принято по табл. 1. Приложение Д.
2. Процесс сжатия
2.1. Давление в цилиндре в конце процесса сжатия
13 EMBED Equation.3 1415 , Па (66)
pc = 1,92
·105
·13,51,373 = 68,43
·105 Па,
где n1 = 1,373 – показатель политропы сжатия (принято).
2.2. Температура воздуха в конце процесса сжатия
13 EMBED Equation.3 1415 , K (67)
Tc = 339
·13,50,373 = 895 K,
3. Процесс сгорания
3.1. Максимальное давление сгорания
13 EMBED Equation.3 1415 , Па (68)
pz =1,2
·6,8
·106 = 8,16
·106 Па,
где
·=1,2 степень повышения давления (принято).
3.2. Максимальная температура цикла определяется из уравнения сгорания
13 EMBED Equation.3 1415 , (69)
где
·z = 0,86;

· = 1,2;

·r = 0,07
·
· = 2,0 (принято);
Qн =41 418 кДж/кг (принято по табл.2, Приложение Д);
13 EMBED Equation.3 1415 , кмоль/кг (70)
13 EMBED Equation.3 1415 кмоль/кг,
где С = 0,865;
Н = 0,122;
S = 0,008;
О = 0,005 состав флотского мазута Ф-12 (принято по табл. 2, Приложение Д);
С`v=19,27+0,0025Tс – средняя молярная теплоемкость заряда воздуха,
С`v=19,27+0,0025
·895=21,5 кДж/(кмоль
·К);
13 EMBED Equation.3 1415 , – средняя молярная изобарная теплоемкость смеси «чистых» продуктов сгорания и оставшегося в цилиндре после завершения сгорания избыточного воздуха;
13 EMBED Equation.3 1415 кДж/(кмоль
·К).
3.3. Действительный коэффициент молекулярного изменения
13 EMBED Equation.3 1415 , (71)
13 EMBED Equation.3 1415
где
·о – теоретический коэффициент молекулярного изменения;
13 EMBED Equation.3 1415
3.4. Подставив значение параметров в уравнение сгорания, получим:
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
откуда максимальная температура сгорания
13 EMBED Equation.3 1415К.
4. Процесс расширения
4.1. Степень предварительного расширения
13 EMBED Equation.3 1415 , (72)

·13 EMBED Equation.3 1415.
4.2. Степень последующего расширения
13 EMBED Equation.3 1415 , (73)
13 EMBED Equation.3 1415
4.3. Давление в конце расширения (в точке b)
13 EMBED Equation.3 1415 , Па (74)
13 EMBED Equation.3 1415 Па,
где n2 =1,283 – показатель политропы расширения (принято).
4.4. Температура в конце расширения
13 EMBED Equation.3 1415 , К (75)
13 EMBED Equation.3 1415 К.
5. Параметры газа в выпускном тракте
5.1. Среднее давление газов за выпускными органами цилиндров
13 EMBED Equation.3 1415 , МПа (76)
pr = 0,198
·0,88 = 0,174 МПа,
где
·п = 0,88 – коэффициент потери давления при продувке во впускных и выпускных органах (принято).
5.2. Среднее давление газов перед турбиной
13 EMBED Equation.3 1415 , МПа (77)
pт = 0,174
·0,98 = 0,17 МПа,
где
·r = 0,98 – коэффициент потери давления в выпускном тракте от цилиндра до турбины (принято).
5.3. Средняя температура газов перед турбиной
13 EMBED Equation.3 1415 , K (78)
Tr = 694 K
где qг = 0,45 – относительная потеря теплоты с выпускными газами перед турбиной (принято);

·а = 1,6 – коэффициент продувки (принято);
Gо – масса воздуха, теоретически необходимая для полного сгорания 1 кг топлива, равная
·вLо=28,97
·0,487=14,1 кг/кг. Здесь
·в=28,97 кг/кмоль – масса 1 кмоля воздуха;
Сrрm = 1.05 (принято).
6. Энергетические и экономические показатели
6.1. Среднее индикаторное давление теоретического (расчетного) цикла, отнесенное к полезному ходу поршня,
13 EMBED Equation.3 1415 , МПа (79)
13 EMBED Equation.3 1415= 1,33 МПа.
6.2. Среднее индикаторное давление теоретического цикла, отнесенное к полному ходу поршня,
13 EMBED Equation.3 1415 , МПа (80)
p`it = 1,33
·0,91 = 1,21 МПа,
где
·s = 0,09 – относительный потерянный на газообмен ход поршня (принято).
6.3. Среднее индикаторное давление предполагаемого действительного цикла
13 EMBED Equation.3 1415 , МПа (81)
pi = 1,17 МПа,
где
· = 0,97 – коэффициент скругления индикаторной диаграммы (принято).
6.4. Индикаторная мощность, развиваемая в цилиндре,
13 EMBED Equation.3 1415 , кВт (82)
Niц = 2402 кВт.
6.5. Среднее эффективное давление
13 EMBED Equation.3 1415 , МПа (83)
pe = 1,17
·0,9 = 1,053 МПа,
где
·м = 0,9 – механический КПД двигателя (принято).
6.6. Эффективная мощность
13 EMBED Equation.3 1415 , кВт (84)
Neц = 2402
·0,9 = 2162 кВт.
6.7. Удельный индикаторный расход топлива
13 EMBED Equation.3 1415 , кг/(кВт
·ч) (85)
gi =0,196 кг/(кВт
·ч).
6.8. Удельный эффективный расход топлива
13 EMBED Equation.3 1415 , кг/(кВт
·ч) (86)
13 EMBED Equation.3 1415 кг/(кВт
·ч).
6.9. Часовой расход топлива
13 EMBED Equation.3 1415 , кг/ч (87)
GT.ц.= 0, 217
·2162 = 469 кг/ч.
6.10. Цикловая подача топлива
13 EMBED Equation.3 1415 , г/цикл (88)
13 EMBED Equation.3 1415 кг/цикл.
6.11. Индикаторный КПД
13 EMBED Equation.3 1415 , (89)
13 EMBED Equation.3 1415
6.12. Эффективный КПД
13 EMBED Equation.3 1415 , (90)

·е = 0,443
·0,9 = 0,399.
II ЭТАП
7. Построение индикаторной диаграммы
7.1. Принимаем объем цилиндра Vа в масштабе, равном отрезку A=120 мм. Тогда
Vс = V`z = Va/( , мм (91)
Vс = 120/13,5 = 8,9 мм;
Vz =Vс
·
· , мм (92)
Vz = 8,9
·1,735 = 15,4 мм;
13 EMBED Equation.3 1415 , мм (93)
V`s = 122,1 мм.
7.2. На оси абсцисс откладываем найденные объемы, (отрезки в миллиметрах).
7.3. Определяем масштаб ординат:
т=B/рz , мм/МПа (94)
m = 80/8,16 = 9,8 мм/МПа,
где В – длина отрезка принята равной A/1,5= 120/1,5=80 мм.
7.4. Определяем промежуточные объемы и соответствующие им давления сжатия и расширения. Расчет выполняем в табличной форме.
Таблица 5
l = va/vx
vх = vа/l
мм
Политропа
сжатия
Политропа
Расширения



px1=ра(va/vx)n1m ,
мм
рх2=рb(vа/vх)n2m ,
мм

1,00
120(va)
1,88(pa)
5,75(pb)

1,25
96
2,556
7,66

1,50
80
3,28
9,67

1,75
68,6
4,05
11,8

2,00
60
4,87
14,0

2,50
48
6,62
18,6

3,00
40
8,5
23,55

4,00
30
12,6
34,0

5,00
24
17,14
45,35

7,0
17,1
27,2
69,84

7,78(()
15,42(vz)
-
80,0(pz)

9,0
13,3
38,4
-

11
10,9
50,6
-

13,5(()
8,9(vc)
67,0(pc)
-


По данным таблицы наносим на диаграмму характерные точки, проводим линии с-z', z'-z, b-а, а-а' и строим политропы сжатия и расширения. Построенная диаграмма является теоретической (рис. 3). Для построения предполагаемой индикаторной диаграммы скругляем углы теоретической диаграммы в точках с, z' и z. Действительный процесс выпуска начинается в точке b', положение которой на диаграмме определяется с помощью диаграммы Брикса.
Риcунок 3. Теоретическая и предполагаемая индикаторные диаграммы дизеля «Бурмейстер и Вайн» К90GF
7.5. Радиус кривошипа в масштабе чертежа
R = S/2 = Vs/2 , мм (95)
R = 122/2 = 61 мм.
7.6. Поправка Брикса
00' = R2/(2L) =
·(R/2) , мм (96)
00' = 0,25(61/2) = 7,6 мм,
где
·=0,25 – постоянная КШМ (принято).
7.7. Угол
·b начала открытия выпускного клапана принят 90° п.к.в. до НМТ.
7.8. Из точки 0' с помощью транспортира откладываем угол
·b, проводим вертикаль до пересечения с кривой расширения и находим положение точки b'. Точки b' и а' соединяем кривой.
Для проверки правильности построения полученной предполагаемой индикаторной диаграммы планиметрированием определяем ее площадь. Площадь диаграммы.Fi =1436 мм.
Среднее индикаторное давление рi = Fi/(v`
·m) = 1436/(122,1
·9,8) = 1.20 МПа.
Среднее индикаторное давление, найденное аналитически, равно 1,17 МПа. Погрешность построения составляет (1,20-1,17)/1,17
·100 = 2,5%, что допустимо.
ПРИЛОЖЕНИЕ А
Санкт-Петербургский морской технический колледж


Судомеханическое отделение






КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Судовые энергетические установки и их эксплуатация»
Тема: «Расчет четырехтактного двигателя типа 6ЧН 25/34»

Выполнил:
курсант
Иванов А.Д.



Ф.И.О.


Группа
60






Проверил:
Руководитель
Егоров А.Н.



Ф.И.О.

Оценка:













Санкт - Петербург
2010
ПРИЛОЖЕНИЕ Б

Государственное образовательное учреждение
среднего профессионального образования
Санкт-Петербургский морской технический колледж

Рассмотрено
цикловой методической комиссией
судомеханического отделения
протокол № 2 от «___» сентября 2009 г.

УТВЕРЖДАЮ
зам. директора по УМРК
_______________ П.П. Пустошный
«___» ______________ 2009 г.

ЗАДАНИЕ
для выполнения курсовой работы (проекта)
Курсанту гр. №
60

Каргину А. А.




(ФИО)

Тема:
«Расчет двухтактного двигателя типа

MAN B&W (6S60MC)»

Срок сдачи работы

30 апреля 2010 г.



Содержание курсовой работы (ПРОЕКТА)
Перечень основных вопросов, подлежащих разработке:

Тепловой расчет рабочего процесса.

Графическое построение индикаторной диаграммы расчетного цикла.

Конструктивный расчет детали двигателя: цилиндровая втулка.





Исходные данные:

Теплота рабочая низшая 42,47·10 3 кДж/кг..


Эффективная мощность. 12240 КВт

Число оборотов 105 мин-1.


Химический состав топлива С-85%; Н-14%; О2-1%

Число цилиндров 6





Список рекомендованных источников:

Методические указания по выполнению курсовой работы по дисциплине «Судовые энергетические установки и их эксплуатация» , 2010 г.

Куприянов Д.Ф. Теория СДВС., изд. Речной транспорт, Ленинград 1962 г.

Фомин Ю.Я., Горбань А.И., Судовые ДВС – Л. Судостроение, 1989. – 344 с.

Миклос А.Т., Чернявская Н.Г. Судовые двигатели внутреннего сгорания. Изд-во «Судостроение», 1971 г.


Перечень материалов, представляемых к защите:

Пояснительная записка с расчетами.

Схема индикаторной диаграммы расчетного цикла.

Плакаты и чертежи согласно задания курсовой работы.


Дата выдачи





Руководитель
В.Горшков



ПРИЛОЖЕНИЕ В
реферат

Курсовая работа содержит 44 страницы, 96 формул, 3 рисунка, 5 таблиц, 7 приложений.
Перечень ключевых слов: судовая энергетическая установка, двигатель, дизель.
Объект исследования – тепловые расчеты судовых дизелей.
Цель курсовой работы – закрепить теоретические знания по дисциплине «Судовые энергетические установки и их эксплуатация», научиться работать с учебной литературой, руководящими и нормативными документами, правильно принимать полученные знания в дальнейшей практической деятельности.
В первом разделе курсовой работы приведены технические характеристики прототипа судового дизеля. Подробно представлены: состав судовой энергетической установки, рабочие параметры и режимы работы главного двигателя. Представленные параметры и характеристики позволяют получить полную информацию об эксплуатационных качествах данного двигателя внутреннего сгорания и производить оценку в различных режимах и условиях его работы.
Второй раздел курсовой работы посвящен расчету и построению индикаторной диаграммы прототипа двигателя. Результаты расчета свидетельствуют о том, что при заданном варианте погрешность построения составляет 2,5%, что допустимо.
ПРИЛОЖЕНИЕ Г
введение

В соответствии с заданием при выполнении курсовой работы необходимо проанализировать технические характеристики судового главного двигателя MAN B&W (6S60MC).


ПРИЛОЖЕНИЕ Д
Влагосодержание воздуха таблица 1
t0, C

·0 = 70%

·0 = 80%

·0 = 90%

·0 = 100%

10
0,005
0,006
0,007
0,008

20
0,010
0,012
0,013
0,015

30
0,019
0,022
0,025
0,028

40
0,034
0,039
0,045
0,050


Химический состав топлива таблица 2
Топливо
С,
%
Н,
%
S,
%
O+N,
%

кДж/кг

Дизельное (ДЛ, ДС, Л)
86,3
13,3
0,3
0.1
42654

Газотурбинное (ТГВК, ТГ)
84,6
12,0
2,8
0,5
41271

Моторное ДТ
86,5
12,6
0,4
0,5
41418

Экспортный мазут М-2,0
-
-
2,5
-
40224

Флотский мазут Ф-5
85,3
12,4
2.0
0,3
-

Флотский мазут Ф-12
86,5
12,2
0,8
0,5
41418

Топочный мазут 40:
малосернистый
сернистый
высокосернистый



87,9
10,9
0,5
0,7
40768


86,5
10,8
2,0
0,7
40287


85,1
10,7
3.5
0,7
40078

Приложение Е
заключение

В курсовой работе рассмотрены технические характеристики судового главного двигателя MAN B&W (6S60MC), дана оценка его основным данным. В работе выполнено расчетное исследование влияния конструктивных или эксплуатационных факторов на рабочие процессы, тепловую и механическую напряженность узла дизеля, и анализ условий работы детали (узла, системы), методов контроля и регулирования с разработкой предложений по снижению эксплуатационных расходов, совершенствованию конструкции, а также методов эксплуатации.
Произведенный расчет параметров показал, что при заданном варианте после проведенных расчетов рабочего цикла ДВС были определены параметры состояния рабочего тела, индикаторные и эффективные показатели работы ДВС, а также основные размеры рабочего цилиндра: диаметр цилиндра и ход поршня, которые в дальнейшем использовались для расчетов и исследований при построении теоретической индикаторной диаграммы.
В качестве эксплуатационного вопроса произведен анализ возможных причин возникновения дефектов и повреждений в эксплуатации деталей и узлов двигателя: фундаментной рамы, рамовых и кривошипных подшипников коленчатого вала. При ответе на эти вопросы указаны эксплуатационные мероприятия (техническое обслуживание) по предотвращению дефектов. Приведены известные из литературы и личного опыта примеры аварийных повреждений детали или узла.
Кроме того, высокая эффективность использования судового дизеля достигается обеспечением его работы на режимах с рациональной нагрузкой, расходом топлива и скоростью изнашивания деталей. Важное значение имеет качество регулировки процессов и техническое состояние рабочих цилиндров, систем топливоподачи, охлаждения и смазки, воздухоподачи. Особенно большое влияние на экономичность и надежность работы дизеля на эксплуатационных режимах оказывает качество регулировки процесса сгорания и обеспечение равномерного распределения нагрузки по цилиндрам.
Снижение эксплуатационных расходов достигается обеспечением условий для работы дизеля на топливе с меньшей стоимостью, использованием относительно недорогих смазочных масел с применением способов улучшения и сохранения их свойств, которые позволяют снизить износ деталей и повысить срок службы масла.
Тем самым обеспечивается безопасная эксплуатация главного двигателя в различных гидрологических и метеорологических условиях.






Приложение И
список использованных источников

Куприянов Д.Ф., Теория судовых двигателей внутреннего сгорания. Изд-во «Речной транспорт», 1962 г.
Ваншейдт В.А., Конструирование и расчеты прочности судовых дизелей. Изд-во «Судостроение», 1969 г.
Миклос А.Т., Чернявская Н.Г. Судовые двигатели внутреннего сгорания. Изд-во «Судостроение», 1971 г.
Дизели: Справочник. Изд-во «Машиностроение», 1964 г.
Андросов Б.И. и др., Дизели морских судов. Атлас конструкций. Изд-во «Транспорт», 1966 г.
Дизели речных судов (атлас конструкций). Изд-во «Транcпopт», 1966 г.
Судовые двигатели внутреннего сгорания. Методическое пособие к курсовому проектированию для учащихся мореходных училищ ММФ. Изд-во «Транспорт», 1966 г.
Справочник судового механика. Изд-во «Транспорт», 1965 г.
«Транспортные рефрижераторные суда промыслового флота. Каталог технических характеристик» - Л: «Гипрорыбфлот», 1974 г.
«Флот рыбной промышленности. Справочник»- М: «Транспорт», 1990г.
А.Ф. Гогин, Богданов А.А - Судовые двигатели внутреннего сгорания, Москва “ Транспорт” 1983г.
Конаков Г.А, Васильев Б.В – Судовые энергетические установки, Москва “Транспорт” 1983 г.
Дайнего Ю.Г – Справочник судового моториста, Севастополь, 2007 г.



ОГЛАВЛЕНИЕ
13 TOC \o "1-3" \h \z \u 1413 LINK \l "_Toc252382705" 14ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ 13 PAGEREF _Toc252382705 \h 1421515
13 LINK \l "_Toc252382706" 14Требования к оформлению пояснительной записки 13 PAGEREF _Toc252382706 \h 1441515
13 LINK \l "_Toc252382707" 14ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА ЧЕТЫРЕХТАКТНОГО ДВИГАТЕЛЯ 13 PAGEREF _Toc252382707 \h 14101515
13 LINK \l "_Toc252382711" 141. Расчёт параметров наполнения рабочего цилиндра 13 PAGEREF _Toc252382711 \h 14121515
13 LINK \l "_Toc252382712" 142. Расчёт параметров процесса сжатия 13 PAGEREF _Toc252382712 \h 14131515
13 LINK \l "_Toc252382713" 143. Расчёт параметров процесса сгорания 13 PAGEREF _Toc252382713 \h 14131515
13 LINK \l "_Toc252382714" 144. Расчёт параметров процесса расширения 13 PAGEREF _Toc252382714 \h 14161515
13 LINK \l "_Toc252382715" 145. Расчёт индикаторных и эффективных показателей цикла и его экономичности 13 PAGEREF _Toc252382715 \h 14161515
13 LINK \l "_Toc252382716" 146. Расчёт основных размеров рабочего цилиндра 13 PAGEREF _Toc252382716 \h 14181515
13 LINK \l "_Toc252382718" 147. Построение расчетной теоретической индикаторной диаграммы 13 PAGEREF _Toc252382718 \h 14191515
13 LINK \l "_Toc252382721" 14ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА ДВУХТАКТНОГО ДВИГАТЕЛЯ 13 PAGEREF _Toc252382721 \h 14261515
13 LINK \l "_Toc252382723" 141. Процесс наполнения 13 PAGEREF _Toc252382723 \h 14261515
13 LINK \l "_Toc252382724" 142. Процесс сжатия 13 PAGEREF _Toc252382724 \h 14281515
13 LINK \l "_Toc252382725" 143. Процесс сгорания 13 PAGEREF _Toc252382725 \h 14291515
13 LINK \l "_Toc252382726" 144. Процесс расширения 13 PAGEREF _Toc252382726 \h 14301515
13 LINK \l "_Toc252382727" 145. Параметры газа в выпускном тракте 13 PAGEREF _Toc252382727 \h 14311515
13 LINK \l "_Toc252382728" 146. Энергетические и экономические показатели 13 PAGEREF _Toc252382728 \h 14311515
13 LINK \l "_Toc252382729" 147. Построение индикаторной диаграммы 13 PAGEREF _Toc252382729 \h 14331515
13 LINK \l "_Toc252382730" 14ПРИЛОЖЕНИЕ А 13 PAGEREF _Toc252382730 \h 14331515
13 LINK \l "_Toc252382731" 14ПРИЛОЖЕНИЕ Б 13 PAGEREF _Toc252382731 \h 14341515
13 LINK \l "_Toc252382732" 14ПРИЛОЖЕНИЕ В 13 PAGEREF _Toc252382732 \h 14361515
13 LINK \l "_Toc252382734" 14ПРИЛОЖЕНИЕ Г 13 PAGEREF _Toc252382734 \h 14371515
13 LINK \l "_Toc252382736" 14заключение 13 PAGEREF _Toc252382736 \h 14391515
13 LINK \l "_Toc252382737" 14список использованных источников 13 PAGEREF _Toc252382737 \h 14411515
15















<Методические указания по выполнению курсовой работы по дисциплине
«Судовые энергетические установки и их эксплуатация»>


13PAGE 15







13PAGE 144115





13PAGE 15



13PAGE 144215





























































13 EMBED Equation.3 1415




Приложенные файлы

  • doc 9579840
    Размер файла: 2 MB Загрузок: 0

Добавить комментарий