c3. calcul termic

7/21/2019 c3. calcul termic

1/23

Tanc petrolier 160.000 tdw. Elemente ale instalatiei de propulsie. Operarea ei in conditiile prevederilor

MARPOL 73/78 / Calculul proceselor functionale ale motorului principal

29

Capitolul 3. CALCULUL PROCESELOR FUNCTIONALE

ALE MOTORULUI PRINCIPAL

Prin calculul termic al motoarelor diesel navale se urmreste determinarea mrimilor de

stare ale fluidului motor n evoluia sa n cadrul ciclului de funcionare. Cu ajutorul acestor

mrimi de stare se pot determina principalele mrimi caracteristice ale motorului: parametrii

indicai si efectivi, principalele dimensiuni constructive, puterea i economicitatea motorului,

precum i forele care acioneazasupra pieselor motorului[3][5].

n prezentul capitol, calculul termic se face prin metoda analiticde determinare bazat

pe variaiile energiilor interne i entalpiile fluidului motor pe parcursul ciclului de funcionare.

Calculul se desfsoarutiliznd o serie de ipoteze simplificatoare:fluidul motor este alctuit dintr-un amestec de gaze semiideale, care respectecuaia

universalde stare a gazelor

ciclul de funcionare este format din evoluii cunoscute din punct de vedere

termodinamic (transformri politropice, izocore, izobare)

n fiecare ciclu de funcionare arde complet cantitatea de un kilogram de combustibil

- diagrama indicat astfel obtinu este similar cu cea real, pe baza acestei similitudini

rezultnd i parametrii reali ai motoruluiarderea combustibilului se desfoarparial izocor si partial izobar;

comprimarea i destinderea reprezinttransformri politropice cu exponeni constani;

modificarea compozitiei chimice a fluidului motor prin arderea combustibilului se

realizeazinstantaneu la nceputul arderilor izocori, respectiv, izobar;

evacuarea gazelor arse reprezintun proces izocor ce se realizeazprin cedarea de

cldurctre mediul nconjurtor.

3.1. Alegerea parametrilor iniiali de calcul

Alegerea parametrilor iniiali de calcul se face n funcie de caracteristicile tehnice ale

motorului de referin i de proprietile fizico-chimice ale combustibilului utilizat. O parte

nsemnat din parametrii iniiali de calcul nu este indicat ns n documentaia tehnic a

motorului. De aceea , n funcie de caracteristicile de baz ale motorului (numr de timpi,

turaie, tipul admisiei etc.), aceti parametri se adopt n funcie de valorile experimentale

indicate n literatura de specialitate[5][6].


2/23



30

Parametrii iniiali ai calculului termic[6] :

Aleg motor de referin motorulMAN B&W L75MC.

1. Puterea efectiv

Pe= 18235 [kW]2. Numrul de timpi

= 2

3. Turaia

n = 84 [rot/min]

4. Numrul de cilindri

i = 7

5. Compoziia procentual

a combustibilului

carbon c = 85.7 %

hidrogen h = 13.3 %

oxigen o = 1 %

6. Puterea calorificinferioara combustibilului

Qi= 42000 [kJ/kg]

7. Presiunea mediului ambiant

n cazul motoarelor navale, presiunea mediului ambiant este presiunea atmosferic de

la nivelul mrii :

p0 = 1atm = 1.01325105 [Pa] = 1.03323 [kgf/cm2]

8. Temperatura mediului ambiant

Pentru motoarele navale aceast temperatur depinde de anotimp, zona de navigaie,

momentul zilei, condiiile de ventilatie ale compartimentului maini etc. n funcie de aceste

date temperatura mediului ambiant se adopt:

T0= 300 K

9. Presiunea de supraalimentare

Puterea motorului este proporionalcu consumul orar de fluid proaspt. Se poate obine

sporirea consumului orar de fluid proaspt, la aceeai turaie i cilindree, prin mrirea densitii

acestuia. Cresterea densittii se obtine prin intermediul suflantei n care aerul din mediul

ambiant de la presiunea p0ajunge la presiunea de supraalimentare ps.

n funcie de agregatul de supraalimentare utilizat la bordul navei, presiunea de

supraalimentare se adopt:

ps= 2,7 105Pa.


3/23



31

10. Presiunea de evacuare

Presiunea din colectorul gazelor de evacuare poate fi determinatprin calcul, plecnd

de la rezistentele gazodinamice ale sistemului de evacuare al motorului. ns, pentru calculele

preliminare , presiunea de evacuare se adopt: pev = 0.9 ps = 2,43 105

[Pa].11. Coeficientul de scdere a presiunii de admisie

Datorit rezistentelor gazodinamice ale sistemului de admisie, presiunea fluidului

proaspt la intrarea n cilindru va fi mai mic. Astfel se adopt:

a = pa/ps = 0.8

12. Temperatura gazelor arse reziduale

Temperatura gazelor arse reziduale pentru calculele preliminare se adopt:

Tr = 760 K.13. nclzirea aerului n contact cu motorul

Prenclzirea aerului T depinde de sarcina, de turatia si de conditiile de rcire ale

motorului si tinnd cont de aceste cauze , se adopt:

T = 5 K.

14. Rcirea intermediara aerului de supraalimentare

n scopul mririi densittii aerului de admisie, la motoarele supraalimentate se introduce

rcirea intermediara aerului n rcitoare speciale. Astfel se adopt:

Trac = 100 K.

15. Coeficientul de exces de aer

Pentru asigurarea unei arderi de bun calitate a combustibilului, aceast ardere se

realizeazcu o cantitate de aer n exces. Coeficientul de exces de aer reprezintraportul dintre

cantitatea reala de aer L si cantitatea de aer teoreticnecesarLtsi se adoptca fiind:

= 1,7.

16. Coeficientul gazelor arse reziduale

n momentul nchiderii organelor de evacuare, n cilindru mai rmn gaze de ardere

provenite din ciclul precedent. Coeficientul gazelor arse reziduale reprezint raportul dintre

cantitatea acestora si cantitatea de aer introdusn cilindru si se adoptca fiind :

r = 0.03.


4/23



32

17. Coeficientii de utilizare a cldurii

Coeficientul de utilizare a cldurii reprezint raportul dintre cantitatea de cldur

utilizat pentru producerea de lucru mecanic exterior si pentru mrirea energiei interne a

fluidului motor si cantitatea de cldura degajatprin arderea combustibilului. Acesti coeficientise adopt:

pentru arderea izocor v = 0.85 ;

pentru arderea izobarp = 0.75.

18. Coeficientul de rotunjire a diagramei indicate

Acest coeficient reprezint raportul dintre aria diagramei indicate reale si cea a

diagramei indicate teoretice si se adoptca fiind :

r = 0.99.19. Coeficientul cursei utile

La motoarele n doi timpi, cursa utilSua pistonului corespunde deplasrii pistonului

ntre pozitia de pmi si pozitia n care acesta dezobtureazferestrele de baleaj. Raportul dintre

acest parametru si cursa totala pistonului S se numeste coeficient al cursei utile si se adopt :

u= Su/S = 0.86

20. Randamentul mecanic

Reprezint raportul dintre lucrul mecanic efectiv Le si lucrul mecanic indicat Limsurate la acelasi regim de functionare al motorului. Acesta se adoptca fiind :

m = 0.90.

21. Raportul de comprimare

Reprezintraportul dintre volumul maxim al camerei de ardere Vasi volumul minim al

acesteia Vc. Pentru acest motor se adopt:

= 14.

22. Raportul dintre raza manivelei si lungimea bieleiAcest raport adimensional se adopt:

d = R/L = 0.2

23. Raportul curs/alezaj

Reprezint raportul dintre cursa pistonului S si diametrul cilindrului (alezaj) D ce

caracterizeazconstructia generala motorului. Valoarea acestui raport este :

d = S/D = 3,8

24. Unghiul de avans la injectie

Unghiul de avans la injectie se adoptn functie de :


5/23



33

turatia motorului ;

arhitectura camerei de ardere;

caracteristicile chimice ale motorului;

perfectiunea sistemului de injectie.Valoarea optima acestui parametru se stabileste pe cale experimentalpe bancul de

probe, nspentru predimensionare se adopt:

= 25oRAC.

25. Unghiul de corectie a duratei arderii

= + v +

Se adopt = 0 o RAC.

26. Exponentul politropic al comprimrii n agregatul de supraalimentareCa agregat de supraalimentare se alege o suflant centrifugal pentru care acest

exponent politropic este :

ns = 1.4.

3.2. Calculul procesului de admisie

Admisia reprezintasamblul fenomenelor ce realizeazschimbul de gaze care trebuie

condus n asa fel nct n cilindru sse introduco cantitate ct mai mare de gaze proaspete nraport cu volumul avut la dispozitie si sse piardo cantitate ct mai micde gaze proaspete

la splarea cilindrului de gazele arse reziduale , fiind astfel posibil arderea unei cantitti

suplimentare de combustibil si deci cresterea performantelor motorului la gabarite si mase ct

mai mici posibile[4][5].

n functie de mijloacele care genereazdeplasarea coloanei de fluid motor proaspt spre

cilindrul motorului se deosebesc douprocedee de bazn desfsurarea procesului de admisie

: procesul de admisie normal, la care fluidul motor proaspt ptrunde n cilindru

datoritvolumului eliberat si depresiunii create n acesta de deplasarea pistonului spre pme;

procesul de admisie fortat, la care fluidul motor proaspt ptrunde n cilindru datorit

efectului combinat al comprimrii prealabile a ncrcturii si a deplasrii pistonului la o

presiune superioarcelei atmosferice ( n cazul n care pentru comprimarea fluidului motor se

utilizeazo suflantacest procedeu se mai numeste si supraalimentare)

Deci, admisia fortat are loc atunci cnd fluidul proaspt ptrunde n cilindru sub

actiunea unei suflante care l comprimn prealabil, actiunea fiind si ea asociatcu deplasarea


6/23


7/23



35

rCO = r CO = 0,0021425 [kmoli]

vapori de ap

rH O= r H O = 0.001995 [kmoli]

oxigen

rO = r O = 0.00219 [kmoli]

azot

rN = r N = 0.020021 [kmoli]

cantitatea total

gar = = 0.02635 [kmoli]

6. Masa fluidului motor la sfritul admisiei :

mama = L Maer+, unde :

Aer Maer = 28.850334

Bioxid de carbon MCO = 44.0095

Vapori de apa MH O = 18.0153

Oxigen MO = 31.9988

Azot MN = 28.0134

mama = 25.133162 [kg]

7. Constanta caracteristica fluidului motor la sfritul admisiei :

Rama = = 288.177157 [J/kg grd]

8. Temperatura aerului la ieirea din suflant:

Ts = T0 = 396.949013 [K]

9. Temperatura aerului la intrarea n cilindru :

Taer = Ts+ T- Trac = 301.949013 [K]

10. Entalpia fluidului motor la sfritul admisiei :

Iamard iaer Taer( ) L iCO2 Tr( ) rCO2 iApa Tr( ) rH2O iSO2 Tr( ) rSO2 iO2 Tr( ) rO2 iN2 Tr( ) rN2

2 2

2 2

2 2

2 2

j

rj

j

jrj M )(

2

2

2

2

""

)(

aam

gar

m

L

s

s

n

n

s

p

p

1

0


8/23



36

I =Iamard= 8027,186 [kJ/kmol]

11. Temperatura fluidului motor la sfritul admisiei :

Pe baza temperaturilor componentelor se calculeaztemperatura :

Ta = = 315.290304 [K]

Pe baza entalpiilor se calculeaztemperatura :

T`a=T1 + = 316.945942 [K]

Apoi se calculeazeroarea procentual:

Ta = 100 = 0,00525% < 2%

i rezult c valoarea erorii procentuale obinut ntre cele dou valori nu depete limita

admisibilde douprocente.

12. Presiunea de admisie a fluidului proaspt :

pa = aps = 2,376 105 [Pa]

13. Volumul fluidului motor la sfritul admisiei :

Va = mamaRama = 9.636285 [m3]

14. Coeficientul de umplere :

v = = 1.155355

3.3. Calculul procesului de comprimare

n condiiile ciclului teoretic, comprimarea este consideratdrept un proces adiabatic,

care se desfsoarpe ntreaga durata cursei pistonului din pme n pmi, adiccorespunde unei

variaii de volum egalcu volumul util al cilindrului.

n realitate, la motorul cu ardere intern, comprimarea se desfoarn condiiile unei

variaii continue a temperaturii amestecului proaspt i a existenei unui schimb de cldurntre

amestecul carburant, pereii cilindrului i al camerei de ardere, precum i a scprii unei pri

din amestecul carburant prin neetaneiti.

Comprimarea ncrcturii proaspete n cilindrul motorului reprezintun proces complex

care depinde de o serie de factori. Cresterea transformrii cldurii n lucru mecanic, analizat

din punct de vedere termodinamic, reclammrirea valorii gradului de comprimare . Aceast

r

rraer TT

1

12

1""12 ))((

amam

amaam

II

IITT

a

aa

T

TT `

a

a

p

T

asr

aera

Tp

Tp

)1()1(


9/23



37

dependen se explic prin faptul c, odat cu creterea gradului de comprimare, crete

temperatura gazelor proaspete la nceputul procesului de ardere si astfel , pentru aceeasi

cantitate de combustibil introdusn cilindru , temperatura maxima ciclului creste.

Precomprimarea amestecului proaspt are de asemenea un impact favorabil asupracreterii suprafetei utile a diagramei indicate i a reducerii cldurii pierdute pe ciclu prin

ridicarea eficacittii procesului de ardere i prin creterea gradului total de destindere al ciclului

, ca i prin micorarea temperaturii gazelor evacuate.

Procesul de comprimare are urmtoarele patru implicaii asupra funcionrii motorului:

sporeste randementul termic prin comprimarea prealabil a fluidului motor datorit

mririi diferenei de temperaturi ntre care se desfoarciclul motor ;

realizeaz

un grad de expansiune

ridicat. Cu ct

va fi mai mare, cu att va fi maimare gradul de expansiune , mrindu-se astfel suprafaa diagramei indicate ;

asigur ntr-o mare msur aprinderea combustibilului n contact cu aerul cald si

arderea fluidului n condiii optime. n timpul acestui proces se intensificmicarea organizat

a aerului creindu-se condiii favorabile pentru formarea ulterioar a amestecului si arderii.

Totodatse realizeazi temperatura de autoaprindere a combustibilului, frde care nu este

posibilfunconarea motorului ;

intensific miscrile organizate ale fluidului motor, generate n camera de ardere,

acestea fiind hotrtoare pentru reducerea timpului de formare a amestecului i a coeficientului

de exces de aer.

n consecin, datorit tuturor factorilor care influeneaz procesul comprimrii

fluidului motor acesta se desfsoarpolitropic.

1. Coeficienii cldurii specifice medii molare a fluidului motor :

Substanta aj bj

aer 19.67 2.51 10-3

CO2 27.62 11.72 10-3

H2O 23.01 5.44 10-3

O2 19.25 4.60 10-3

N2 19.67 2.51 10-3


10/23



38

aam = aaer+ = 20.286031 [kJ/kmol grd]

bam = baer+ = 0.00256196 [kJ/kmol grd2]

2. Ecuatia de determinare a exponentului mediu politropic al comprimrii

Se considerMS = si MD = aam+bamTa (

Se traseaz graficul de variaie al celor doi membrii de determinare ai exponentului

mediu politropic:

Valoarea exponentului mediu politropic al comprimrii pentru care diferen ntre cei

doi membrii ai ecuaei sfie ct mai micposibil , adic: M = MS - MD 0 este :

nc = 1.367564

Pentru aceastvaloare a exponentului mediu politropic se obn :

MS = 23.298719

MD = 23.298713

de unde rezultcdiferenta este : M = 0.000005407

3. Presiunea fluidului motor la sfritul comprimrii :

pc= = 87,750 105 [Pa]

4. Temperatura fluidului motor la sfritul comprimrii :

Tc= = 833,920 [K]5. Volumul fluidului motor la sfritul comprimrii :

gar

j

jrjr a

)(

gar

j jrjr

b

)(

1

)1(

c

r

n

)1

1

c

n

cn

ap

1

cn

a

T


11/23



39

Vc= = 0.688306 [m3]

3.4. Calculul procesului de ardere izocorDependena indicatorilor energetici, economici i de durabilitate ai motorului

din acest proces face ca arderea n motorul naval, ca n orice motor cu ardere intern, s

constituie procesul cel mai complex , dintre toate evoluiile termice din cilindrii motorului.

Combustibilul lichid, uzual la motoarele navale, este injectat n cilindru spre sfritul

cursei de comprimare, asfel nct combustibilul este distribuit printr-unul sau mai multe jeturi

ce ocup parial camera de ardere. Pulverizarea combustibilului, amestecarea cu aerul,

vaporizarea i difuzia, ca i reaciile chimice de ardere trebuie efectuate ntr-un interval foarte

scurt de timp pentru realizarea unui proces eficient.

Principala caracteristic a introducerii prin injecie a combustibilului ctre sfrsitul

cursei de comprimare o constituie formarea de amestecuri eterogene, iar existena gazelor arse,

rezultate din arderea primelor fraciuni de combustibil injectat, ca i cele rezidente din ciclul

arderii, conduc la necesitatea utilizrii unor excese de aer mari. O altcaracteristicimportant

a arderii n motoarele cu aprindere prin comprimare o constituie apariia nucleului de flacr

nainte ca amestecarea combustibilului cu aerul sfi avut loc complet.

Procesul de ardere poate fi studiat att sub aspect termodinamic, ct si din punct de

vedere cinetic. Prin analiza termodinamicse obin informaii asupra strii iniiale i finale ale

transformrii, se constat dac arderea este sau nu posibil, se specific sensul n care va

decurge procesul i se determincondiiile de presiune i temperatur, sau de concentraie, n

care arderea eventual se va opri.

Prin studiul cinetic se poate cunoate dacreacia posibilse va produce n realitate, se

determin viteza de desfurare a arderii, se descifreaz mecanismul intern al reaciei, se

evideniaz fazele intermediare i se lmureste semnificaia fizica aspectelor particulare ale

fenomenelor care se produc n decursul arderii. Studiul procesului de ardere permite s se

stabileascevoluia parametrilor fluidului de lucru din cilindru i sse determine elementele

asupra crora trebuie acionat asfel ca motorul srealizeze parametrii scontai.

Prin ardere se nelege o reacie chimic, produs prin oxidarea substantelor

combustibile. Etapele arderii sunt :

n prima perioad, perioada de ntrziere la autoaprindere, o cantitate considerabilde

combustibil ptrunde n camera de ardere i, parial se nclzete, vaporizeazi se amesteccu

aV


12/23



40

aerul fiind pregtit sse aprind. Procesul care are loc n aceastfazpoate fi, generic, denumit

ca pregtire a amestecului carburant. Apariia unui nucleu de flacr este succedat, foarte

rapid, de apariia unor noi nucle, n numr tot mai mare, n zonele de amestec n care reaciile

pregtitoare iau sfrit.Elementul caracteristic al celei dea doua perioade l constituie dezvoltarea rapid a

arderii n amestecuri preformate n care se dezvolt reacii chimice prealabile de oxidare, de

tipul flcrilor reci si albastre. Perioada aceasta este deci a arderii n amestecuri preformate, cu

radiaie termic i emisii poluante reduse. Pe msur ce amestecul pregtit n perioada de

ntrziere se consumprin ardere, rata de consum de combustibil atinge o valoare ce se menine

prin rata de pregtire a unor noi cantiti de amestec, principalul factor ce guverneazprocesul,

fiind necesar g

sirea cantit

ii adecvate de oxigen de c

tre combustibil, care poate fi n

continuare injectat n amestecul ce arde, astfel nct, n aceastfaz, arderea este controlatde

ctre procesul de injecie, ca i de ctre procesele de amestecare i difuzie.

Spre final, dupce injecia de combustibil s-a ncheiat, arderea continuntr-o manier

moderat, att aerul ct i oxigenul consumndu-se complet. Cea de-a treia perioad, ca i cea

anterioreste caracterizatprin ardere difuz, producere de particule de carbon (funingine) i

intensificare a transferului radiant de cldur.

n cadrul calculului termic se considercprocesul de ardere se desfoariniial izocor

i apoi izobar. n cadrul arderii izocore se considerconvencional ceste arscantitatea de

combustibil gv injectat n cilindru pe durata de ntrziere la autoaprindere aa , injecia

decurgnd dupo lege liniar.

1. Volumul fluidului motor n momentul declanrii injeciei :

= 1.187392 [m3]

2. Presiunea fluidului motor n momentul declanrii injeciei :

= 41,628 105[Pa]

3. Temperatura fluidului motor n momentul declanrii injeciei :

= 682,46 [K]

4. ntrzierea la autoaprindere a combustibilului :

2

sin5.0cos1)

11(

2

d

acinj VVV

cn

inj

a

ainjV

Vpp

1

cn

inj

a

ainjV

VTT


13/23



41

=

= 0.004627 [s]

5. Unghiul de rotaie corespunztor ntrzierii la autoaprindere :

= 2,3323 [oRAC]

6. Unghiul de rotaie corespunztor duratei totale a arderii :

= 27,33 [oRAC]

7. Cantitatea de combustibil arsla volum constant (pentru gtot=1 kg combustibil) :

= 0.085332 [kg]

8. Cantitile de gaze rezultate din arderea izocora combustibilului :

bioxid de carbon

= 0,006094 [kmoli]

vapori de ap

= 0.005674 [kmoli]

oxigen

= 0.168497 [kmoli]

azot

= 0.66737 [kmoli]

cantitatea total

= 0.847636 [kmoli]

9. Cantitile de gaze arse existente la sfritul arderii izocore :

bioxid de carbon

= 0.0082364 [kmoli]

vapori de ap

= 0.0207669 [kmoli]

oxigen

= 0.170689 [kmoli]

3

3

1066.2626631

60

1045.1

1000

8.1166.200222.0415.0

64.8

inj

inj

injinj

aaT

nTn

Tp

aav n 6

v

vv

totv gg

12002

v

vCO

gc

1800

9

2

vOvH

gh

Lgv

vO

21.02

LvN

79.02

j

vjvga

222

`

rCOvCOCO

OrHOvHOH 222

`

222

`

rOvOO


14/23



42

azot

= 0.687391 [kmoli]

cantitatea total

= 0.873986 [kmoli]

10. Masa fluidului motor la sfritul arderii izocore

= 25.21865 [kg]

11. Constanta caracteristica fluidului motor la sfritul arderii izocore :

= 288.144497 [J/kg grd]

12. Energia interna fluidului motor la sfritul comprimrii :

Prin calcul direct cu ajutorul unei aplicaii mathcad, care se regsete n anexa, se

calculeaz:

= 1584,545 [kJ]

13. Energia interna fluidului motor la sfrsitul arderii izocore :

= 1889,181 [kJ]

14. Temperatura fluidului motor la sfrsitul arderii izocore :

= 977,380 [K]

16. Volumul fluidului motor la sfritul arderii izocore :

Vy=Vc= 0.688306 [m3]

17. Presiunea fluidului motor la sfritul arderii izocore :

= 103,1844105 [Pa]

18. Raportul de cretere al presiunii:

= 1.175883

3.5. Calculul procesului de ardere izobar

n cadrul celei de-a doua faze a arderii arderea izobar este arscantitatea gpde

combustibil. Prin urmare, la sfritul procesului, ntreaga cantitate de combustibil este ars,

222

`

rNvNN

garvgaga `

j

jjyam Mm `

""

""

`

""

yam

ga

yamm

R

j

jjTcam cuU )( `""

ivvcamyam QgUU """"

12

1)()( ""12

1

amam

amyam

yUU

UUTTTT

y

y

yamyamy V

TRmp

""""

c

y

p

p

p


15/23



43

astfel nct n compoziia fluidului motor intrcantitaile de gaze rezultate n urma arderii si

cele de gaze arse reziduale. Arderea izobarproduce creterea entalpiei fluidului motor.

1. Cantitatea de combustibil ars la presiune constant (pentru gtot = 1 kg decombustibil) :

gp = gtot - gv = 1-gv = 0.914668 [kg]

2. Cantitile de gaze arse existente la sfritul arderii izobare :

bioxid de carbon

= 0.073559 [kmoli]

vapori de ap

= 0.068495 [kmoli]

oxigen

= 0.075239 [kmoli]

azot

= 0.687391 [kmoli]

cantitatea total

= 0.904684 [kmoli]

3. Masa fluidului motor la sfritul arderii izobare :

= 26.134984 [kg]

4. Constanta caracteristica fluidului motor la sfritul arderii izobare :

= 287.807846 [J/kggrd]

5. Entalpia fluidului motor la sfritul arderii izocore :

6. Entalpia fluidului motor la sfritul arderii izobare :

= 54829,37 [kJ]

7. Temperatura fluidului motor la sfritul arderii izobare :

222

``

rCOCOCO

OrHOHOH 222

``

222

``

rOOO

222

``

rNNN

gargaga ``

j

jjzam Mm )( ``

""

""

``

""

zam

ga

zamm

R

ippyamzam QgII """"

KJ

Isfv iCO2 Ty( ) vsfCO2 iApa Ty( ) vsfH2O iSO2 Ty( ) vsfSO2 iO2 Ty( ) vsfO2 iN2 Ty( ) vsfN2

Isfv 2 .6 01 73 3 1 04


16/23


17/23



45

Asemenea comprimrii, procesul de destindere reprezint un proces politropic cu

exponent variabil. i n acest caz , se considero valoare constantnda exponentului politropic,

valoare care asigurrealizarea aceluiai lucru mecanic ca i n cazul procesului real.

1. Coeficienii cldurii specifice medii molare a fluidului motor :

Substanta

CO2 38.50 3.35 10-3

H2O 23.85 5.02 10-3

O2 23.02 1.67 10-3

N2 21.34 1.67 10-3

= 23.065021 [kJ/kmol grd]

= 0.0020602 [kJ/kmol grd2]

2. Ecuaia de determinare a exponentului mediu politropic al destinderii :

Se consider M`S = si M`D = .

S-a trasat graficul de variaie al celor doi membrii:

`

ja `jb

``

```

`

)(

ga

j

jj

am

a

a

``

```

`

)(

ga

j

jj

am

b

b

1

dn

1``

1dn

zamam Tba


18/23



46

Valoarea exponentului mediu politropic al destinderii pentru care diferena dintre cei doi

membrii ai ecuaiei sfie ct mai micposibil , adic: M = MS - MD 0 este :

nd = 1.288976

Pentru aceastvaloare a exponentului mediu politropic se obin:

M`S = 28.771762

M`D = 28.771753

De unde rezultvaloarea diferenei :

M` = 9,04 10-6

3. Volumul fluidului motor la sfritul destinderii:

Vb=Va= 9.636285 [m3]

4. Presiunea fluidului motor la sfritul destinderii:

= 7.760201105 [Pa]

5. Temperatura fluidului motor la sfritul destinderii:

= 994.16337 [K]

6. Raportul de destindere :

= 7.444052

7. Raportul de scdere al presiunii :

dn

b

zzb

V

Vpp

1

dn

b

zzb

V

VTT

z

b

V

V


19/23



47

= 3.266078

8. Temperatura gazelor arse reziduale :

= 762.461737 [K]

Verificare:

= 0.323913%

Cum Tr< 2 % , rezultcalegerea fcuteste corect

3.7. Determinarea parametrilor indicai, efectivi i constructivi

Cunoscndu-se mrimile de stare ale fluidului motor n punctele caracteristice

ale ciclului de funcionare, se poate trece la determinarea valorilor parametrilor indicai i

efectivi ai ciclului de funcionare, precum i a principalelor dimensiuni constructive ale

motorului.

1. Lucrul mecanic indicat realizat ntr-un cilindru :

= 1.63967107 [J]

2. Presiunea medie indicat:

= 18,14123105 [Pa]

3. Randamentul indicat:

= 0.386047

4. Consumul specific indicat de combustibil:

= 0.222031 [kg/kWh]

5. Presiunea medie efectiv:

pe = mpi = 16,32711105 [Pa]

6. Randamentul efectiv:

e = m i = 0.347442

a

b

p

p

d

d

nn

z

azr

p

pTT

1

`

100`

`

r

rr

r

T

TTT

11)(`

c

ccaa

d

bbzzyzzi

n

VpVp

n

VpVpVVpL

ca

ir

iVV

Lp

`

ivs

iaer

i Qp

pTL

ii

iQ

c

3600


20/23


21/23



49


22/23



50

12. Lucrul mecanic indicat real dezvoltat ntr-un cilindru :

= 2.334722106 [J]

13. Diametrul cilindrului :

= 755.495151 [mm] (motorul de referinta are diametrul

D=750mm)

14. Calculul erorii:

= 0.732 % < 2 %

15. Cursa pistonului:

S = dD = 2870,882 [mm]

16. Cursa utila pistonului:

Su= uS = 2468,958 [mm]

17. Raza manivelei:

= 1435,441 [mm]

18. Lungimea bielei:

= 7177,204 [mm]

19. Cilindreea unitar:

= 1286,97 [dm3]

20. Cilindreea totala:

Vt = I Vs = 5147,881 [dm3]

21. Viteza medie a pistonului:

= 8.038468 [m/s]

22. Viteza unghiularde rotaie a arborelui cotit:

= = 8.796459 [rad/s]

23. Puterea efectiva motorului:

11

)(````

``

c

ccaa

d

bbzzyzzi

n

VpVp

n

VpVpVVpL

33 )``(410

d

ca VV

D

100

D

DDD

c

2

SR

d

b

RL

6

2

104

SD

Vs

310

30

nSvmp

30

n


23/23

c3. calcul termic

Documents

Transcript of c3. calcul termic