Уравнение сгорания выражает баланс энергии в процессе сгорания, составленный на основе 1-го закона термодинамики, в данном случае с учётом того факта, что часть теплоты подводится к рабочему телу при V = const, а другая часть - при p = const.
Уравнение имеет вид:
(8.1)
где R = 8,314 - универсальная газовая постоянная;
- степень повышения давления при сгорании;
Для определения величины В сначала задают максимальное давление при сгорании в пределах:
для двигателей средней напряжённости:
Рz = 10 - 12 МПа;
для высокофорсированных двигателей:
рz= 12 - 14 МПа;
x= 0,65 - 0,85 - для дизельных двигателей;
Hu - теплота сгорания дизельного топлива (см. табл.3);
Cvz - теплоёмкость продуктов сгорания.
Величины Pz и xz обеспечиваются за счёт регулировок и конструирования топливной аппаратуры (профиля кулачка топливного насоса, конструкции нагнетательного клапана, силы затяжки пружины форсунки, числа и размеров отверстий распылителя).
Продукты сгорания в дизельном двигателе, всегда содержат избыточный воздух, так как двигатель работает при a>1. Поэтому теплоёмкость продуктов сгорания рассчитывает как для смеси:
(8.2)
где и Cvcb теплоёмкости соответственно "чистых" продуктов сгорания и воздуха, определяемые по таблице при температуре Tz (tc) методом интерполяции.
Уравнение сгорания содержит две переменные величины Tz и - поэтому оно решается относительно Tz приближёнными методами. В данном случае используется графический способ решения.
Вычисляем правую часть уравнения:
(8.3)
Для левой части уравнения составляем таблицу 8.1 в диапазоне ожидаемых температур Tz.
Таблица 8.1-Расчет уравнения сгорания.
Tz |
1773 |
1873 |
1973 |
2073 |
2173 |
tz |
1500 |
1600 |
1700 |
1800 |
1900 |
Cvz0 |
27,86 |
28,136 |
28,395 |
28,634 |
28,863 |
Cvzв |
24,46 |
24,653 |
24,837 |
25,005 |
25,168 |
Cvz |
26,63399058 |
26,88006153 |
27,11201721 |
27,32541524 |
27,53061624 |
(Cvz+R) Tz |
61962,78731 |
65918,47725 |
69895,53195 |
73880,5078 |
77890,35108 |
Рисунок 8.1 - Графическое решение уравнения сгорания
Найденная температура Tz=1985 К является максимальной температурой цикла, она используется в дальнейших расчётах.
Степень предварительного расширения: