Q型柴油机热力计算
课程设计
6140Q型柴油机热力计算
学院机械工程学院班级热力1213 姓名学号
成绩指导老师郑剑铭陆小明
2016年1月23日
目录
1 柴油机已知参数------------------------------------------1 2选取参数-------------------------------------------------1 3进气过程参数---------------------------------------------
2 4工作介质参数---------------------------------------------2 5压缩过程参数---------------------------------------------
3 6燃烧过程参数---------------------------------------------3 7膨胀过程参数---------------------------------------------5 8经济技术指标---------------------------------------------5 9示功图的绘制---------------------------------------------7
1柴油机已知参数 6140Q 柴油机
1.缸径 140D mm =
2.行程 160S mm =
3.缸数 6i =
3.转速 1800/min n r =
4.标定功率 15
5.2e P kW =
5.压缩比 19ε=
6.排量 14.78h V L =
7.大气压力及温度 00.1p MPa = 0293T k =
8.燃料平均重量成分 0.86C = 0.13H =0.01O =
9.燃料低热值 43995/QH kJ kg = 10.燃烧室形式 球形
2 选取参数
根据本机特点机柴油机一般参考资料选取参数如下：
1. 过量空气系数 1.2α=
2. 平均压缩多变指数 1 1.38n =
3. 平均膨胀多变指数 2 1.21n =
4. 机械效率 0.70m η=
5. 示功图丰满系数 0.94n φ=
6. 由缸壁对冲量加热热引起的温升 20T K ?=
7. 排起终点温度 700Tr K = 8. 燃烧终点热量利用系数 0.70z ξ= 9. 进气终点压力 0.083Pa MPa = 10.排气终点压力 Pr 0.108MPa = 11. 最高燃烧压力 6.8z P MPa =
3 进气过程参数
（1） 充气系数 0
000010.761a a r T P P p v T T
P P P ηε??
??=
--=?? ?+?-????
（2） 残余废气系数 00.0329r
r a r
T T P T P P γε+?=
?=- （3） 进气终点温度 0335.301r
a T T T T K γγ
+?+==+
4 工作介质参数
（1） 理论所需空气量0L
010.495kmolair/kgfuel 0.2112432C H O L ??
=
+-= ???
（2） 新鲜充量的分量r M
00.593kmolair/kgfuel r M L α== （3） 相当于1α
=时的燃烧产物分量0M
000.790.5274kmolair/kgfuel 122
C H
M L =
++= （4） 当 1.2α
=时的过量空气分量为()01L α-
()010.0989kmolair/kgfuel L α-= （5） 当 1.2α
=时燃烧产物的总量2M
()20010.6263kmolair/kgfuel M M L α=+-=
（6） 理论莫尔变更系数0μ
2
0 1.055r
M M μ=
= （7） 实际莫尔变更系数μ
0 1.0531μ?
μ?
+=
=+
5压缩过程参数 （1） 压缩终点压力c P
1 4.83n c a P P MPa ε==
（2） 压缩终点温度c T
11995.95n c a T T K ε-==
（3） 压力升高比λ
1.4079z
c
P P λ=
=
6燃烧过程参数 （1） 燃烧终点温度z T
根据热力学第一定律，在燃烧阶段燃料放出的有效热量等于气缸内气体内能的增加及所作机械功的和，可推导得燃烧方程式:
()
()()()121.986524 1.9861u
c v z v m m r H t c t c M ξμλλμμμ?????+++-=+????+
其中()1v m c μ，()2v m c μ分别为燃烧始点c 及终点z 的气体平均定容摩尔比热。
为了便于使用《柴油机设计手册》中图3-2，以()()
1.986v p m m
c c μμ=-关
系式代入上式中，经整理后得:
()()()()()121
1.98615241u z p c m r p m H t c t M c ξμλλμ?μμ??????=++-+-????+????
当使用公式求解z t 时，因
()
2p m c μ随z t 而变，如假定一个z t
值，由《柴油机设计
手册》中图3-2根据z t 及α值找出
()
2p m c μ，代入原式中，若方程式两边之值相
等，则表示所取的z t 值是正确的。否则应重复进行直至符合为止。因此，最终求得
2309z T K =
（2） 初期膨胀比ρ
1.734z
c
T T μρλ=
?=
7 膨胀过程参数
（1） 后期膨胀比 10.96ε
δρ
=
=
（2） 膨胀终点的压力b P
2
0.51z
b P P MPa n δ=
= （3） 膨胀终点的温度b T
21()1396.645n b z T T K ρε
-==
8 经济技术指标
（1） 理论平均指示压力i P '
()2111211111()1 1.034111n c i n P P MPa n n λρρλρεεε--??????'=-+---=?? ???---??????
（2） 实际平均指示压力i p
'0.972i i n p P MPa φ==
（3） 指示热效率i η
8.314
0.420r i i V M P T QH p ηη==?
（4） 指示燃油消耗率i b
63200
150.5/()i i
b g kw h η=
=
（5） 有效效率e η 0.294e i m ηηη== （6） 实际燃油消耗率e b
63200
215.0/()e e
b g kw h η=
=
（7） 平均有效压力e p 0.680e i m p P MPa η==
（8） 有效功率e P 172.56120
e h e PV in P =
=
9 示功图的绘制
（1） 计算单缸排量h V 及其各终点容积a V ，c V ，z V :
2/4 2.82/(1)0.1572.983/0.272h c h a b c z b V s D L V V L V V V L V V L
εεδ=∏==-======
（2） 计算压缩线和膨胀线上任意点功率:
1
2
()
(
)n a cx a cx n z bx z bx
V P P V V P P V ==
（3） 绘制示功图:
表1 压缩线上取点
序号 bx V bx p 1 0.272 6.8 2 0.550 2.901 3 0.820 1.789 4 1.090 1.268 5 1.360 0.970 6 1.630 0.779 7 1.900 0.647 8 2.170 0.551 9 2.440 0.478 10 2.983
0.375
表2膨胀线上取点