Величина зависит от величины коэффициента избытка воздуха а и •скоростного режима. При расчетах приближенно можно припимать: для карбюраторных двигателей
Г, =900-- П00° абс;
для двигателей с воспламенением от сжатия
Г,.--700 900° абс;
для газовых двигателей
Г, - 750 1000 абс
При малых коэффициентах остаточных газов f величина очень незначительно отражается на точности теплового расчета; при больших значениях 7 неудачный выбор величины может привести к значительным искажениям. Поэтому целесообразно после получения температуры Tf, проверять величину Тг по приближенной формуле Е. К. Мазинга:
При больших значениях f-прн значительном расхождении (>15%) между принятой величиной Tj. и получаемой по этому способу - тепловой расчет приходится переделывать.
Величина подогрева свежего заряда АТ зависит от устройства впускного трубопровода, конструкции и быстроходности двигателя. В карбюраторных двигателях, где впускной и выпускной трубопроводы объединяют иногда в одной отливке, величина АТ доходит до 40° С. В карбюраторных двигателях с расположением впускного и выпускного трубопроводов с разных сторон двигателя величина ДТ с учетом потерь теплоты на испарение топлива может быть равной нулю.
В двигателях с воспламенением от сжатия значение АТ доходит до 40° С. Меньшие значения ДТ относятся к стационарным и судовым тихоходным двигателям, большие - к быстроходным транспортным. В двигателях с наддувом при высокой температуре Т и интенсивной продувке камеры сгорания величина подогрева может быть принята ДТ = 0. Для расчетов температуры свежего заряда в газовых двигателях температуру генераторного газа перед двигателем выбирают в зависимости от способа очистки газа:
при мокрой очистке Тг = 300 320° абс. при сухой очистке Tg = 320 -- 350° абс.
Вследствие трудности точной оценки параметров процесса зарядки усложненного в реальных условиях работы четырехтактного двигателя продувкой пространства сжатия, дозарядкой цилиндра и колебательным процессом во впускном трубопроводе принятые параметры проверяют, подсчитывая по ним коэффициенты наполнения t\y и сравнивая его величину со значениями f\y однотипных двигателей, полученными при испытаниях.
При отсутствии экспериментальных данных по однотипному двигателю ориентировочно можно считать, что коэффициент {\у имеет следующие значения :
При выводе формулы процесс распшрения газов принят от точки b с показателем политропы 1,5.
в карбюраторных и газовых двигателях с верхним расположением клапанов без воздушиого
фильтра.................... Iy/ = t),75 ч- 0,85;
в карбюраторных двигателях с нижними клапанами без воздушного фильтра........ гу = 0,700,75;
в газогенераторных двигателях транспортного типа..................... "V = .65 -т- 0,70;
в газогенераторных двигателях стационарного и судового типов............... "Чу ~
в двигателях с воспламенением от сжатия транспортного типа быстроходных....... Чу = 0,75 0,88;
в двигателях с воспламенением от сжатия стационарных и судовых............Iv = 0,82 ч- 0,90 и более.
При наличии на двигателе воздушного фильтра коэффициент наполнения снижается иа 2-3% и более.
Для определения коэффициента наполнения двухтактного двигателя приближенно принимают следующие значения коэффициента остаточных газов f:
при прямоточной продувке и выпуске через клапаны . у = 0,10 ч-0,15; при прямоточной продувке, впуске и выпуске через
окна..........................7 = 0,03-4-0,07;
при петлевых схемах.................7 = 0,14-г-0,30;
при кривошипно-камериой продувке.........у == 0,3i) ч- 0,40.
Показатель политропы сжатия п, учитывая незначительность теплообмена в процесс сжатия, в тепловом расчете часто принимают равным показателю адиабаты k. Желая учесть теплообмен применительно к проектируемому типу двигателя, величину л, принимают равной или несколько меньше или несколько больше величины k. В таком случае, когда показатель берут по экспериментальным данным, необходимо выявить величину теплообмена в условиях осуществляемого процесса в проектируемом двигателе. Для этого определяют величину характеризующую теплообмен в процессе сжатия. Это исключает возможность выбора показателя политропы сжатия til, который будет обусловливать явно невозможный теплообмен в процессе сжатия. Обычно = 1,32 1,39.
Величина коэффициента использования теплоты в точке Ь, характеризующая общий теплообмен за процесс сгорания и расширения, колеблется в узких пределах (0,82-0,92). В двигателях с неразделенной камерой сгорания и двигателях, имеющих высокую степень сжатия е, коэффициент использования теплоты имеет большую величину. В двигателях с разделенной камерой сгорания - предкамерных и вихрекамерных, а также в двигателях с более низкой степенью сжатия-карбюраторных, газовых и калоризаторных, коэффициент имеет меньшую величину.
Коэффициент использования теплоты в точке z колеблется в больших пределах, чем величина S,, однако неудачный выбор величины при правильной оценке значения незначительно отражается на результатах теплового расчета. В двигателях с внешним смесеобразованием значение выше, чем в двигателях с внутренним смесеобразованием, при этом карбюраторные двигатели имеют более высокий коэффициент Е, чем газовые, что является следствием большей скорости сгорания рабочей смеси в первых двигателях по сравнению со вторыми. Более низкие значения коэффициента 2 в двигателях с воспламенением от сжатия являются следствием способа смесеобразования.
При выборе величины приходится также руководствоваться тем соображением, чтобы показатель политропы Пч, полученный по величинам и ft, соответствовал величине реальных двигателей проектируемого типа.
Обычно показатель политропы расширения пч = 1,20 1,28. Большие значения пч соответствуют большим коэффициентам использования теплоты Ej, и более интенсивному охлаждению. При работе двигателя с наддувом по» мере повышения давления наддува значение понижается.
Величину давления сгорания или величину А в двигателях с воспламенением от сжатия выбирают исключительно на основании экспериментальных данных по однотипным двигателя.м. Ориентировочно можно считать, что в двигателях с воспламенением от сжатия давления р и р колеблются в следующих пределах: стационарные и судовые двигатели тихоходные
/?2 = 40-65 кг1см, /? = 2845 кг/см,
транспортные двигатели быстроходные
р = 60 120 кг!еле, р, = 35 80 кг 1см.
Большие значения р и р относятся к двигателям с наддувом.
Величина коэффициента полноты индикаторной диаграммы берется» в зависимости от типа двигателя.
В двигателях с разделенной камерой сгорания (вихрекамерных и предкамерных) при переходе от расчетного среднего индикаторного давления р! к действительному вводят еще дополнительный коэффициент, меньший единицы, для учета отклонения действительного процесса (с потерями энергии на перетекание) от расчетного. Величина этого коэффициента колеблется в пределах 0,83-0,93. Меньшие значения берутся для предкамерных двигателей, а большие - для вихрекамерных.
В двигателях с неразделенной камерой сгорания эту поправку к расчетному среднехму индикаторному давлению не вводят.
Для перехода от индикаторных показателей процесса к эффективным требуется оценить среднее давление р механических потерь в двигателе или механический к. п. д Наиболее надежным является выбор величин рр и TQ, по данным испытания однотипного двигателя. Приближенно можно считать, что среднее давление рр колеблется от 1,1 до 2,5 кг/см-. Нижний предел характерен для тихоходных двигателей, верхний - для быстроходных.
Исходные параметры теплового расчета зависят от особенностей проектируемого двигателя.
Если тепловой расчет дает те же мощностные и экономические показатели (pg, gg, 7g), как и у двигателя, принятого за образец, то это до известной степени является показателем того, что в исходных параметрах пет грубых ошибок и что тепловой процесс рассчитан достаточно правильно.
Таким образом, по результатам теплового расчета можно судить о протекании теплового процесса. Главная ценносгь теплового расчета заключается в то.м, что он представляет собой метод исследования теплового процесса, что особенно важно при проектировании двигателей нового типа.
§ 2. ПРИМЕРЫ ТЕПЛОВОГО РАСЧЕТА
Рассмотрим примеры теплового расчета четырехтактного двигателя! с воспламенением от сжатия и четырехтактного карбюраторного двигателя.
Пример 1
Тепловой расчет четырехтактного судового двигателя с воспламенением от сжатия: мощность Л = 1000 л. с, число оборотов п = 750 в минуту;, давление наддува = 1,4 кг!см\ нагнетатель центробежный с охлаждаемым корпусом, приводится в движение ог газовой турбины. Камера сгора-
