柴油机设计参数

387柴油机主要性能参数：

转速2400 r / min

功率20 kW

燃油消耗率≤243 g / kW. H

缸径：87mm;

设计：

1)汽缸数:i=3

2)冲程数:τ=4

3)缸径:d=87mm

4)行程:s=96 mm 由于s/d大约为1.05—1.2 s/d=1.103

5)总排量:V s=3×π／4×8.7²×9.6=1711.20 ml=1.71 (l)

6)有效功率：Pe=20 kW

7)活塞平均速度:Cm=sn/30=0.096×2400÷30=7.68 m/s

8)平均有效压力：Pme=Pe·30τ／(Vh·Z·n)=20×30×4÷(1.71÷3)÷3÷2400=0.585 MPa

9)曲轴半径：R=s/2=96÷2=48 mm

10)连杆比：R/L取值为1/3--1/5,R/L可取1/4 连杆长度L=192 mm

11)缸心距L0/D=1.35---1.40

12) 取缸心距L0=1.40×87=121.8

13)压缩比：ε=18 朱仙鼎14~18

14)燃烧室形式：ω型半分开式

15)大气状态：P0=1 bar=0.1 Mpa,To=290 K

16)燃烧平均重量成分：C=0.87，H=0.126，O=0.004

17)燃料低热值：H u=441000kg/kg燃料

『1』参数选择

过量空气系数α=1.75

最高燃烧压力P z=70 bar=7 Mpa

热量利用率ξz=0.75

残余废气系数Φr=0.04

排气终点温度T r=800K

示功图丰满系数φi=0.96

机械效率ηm=0.80

『2』燃烧热计算：

1、理论所需空气量朱仙鼎热力计算

L0=1/0.21·（gC/12﹢gH/4－gO/32）=1/0.21×(0.87/12＋0.126/4－0.004/32)=0.495 kgmol/kg燃料

2、新鲜空气量M1

M1=αL0=1.75×0.495=0.866 kgmol/kg燃料

3、理论上完全燃烧（α=1）时的燃烧产物M0 不一样

M0=C/12＋H/2＋0.79L0=0.87/12＋0.126/2＋0.79×0.495＝0.5265 kgmol/kg燃料

4、当α=1.75时的多余空气量为

（α－1）L0=（1.75－1）×0.495=0.371 kgmol/kg燃料

5、燃烧产物总量M2

M2=M0＋（α－1）L0=0.5265＋0.371=0.8975 kgmol/kg燃料

6、理论分子变更系数μ0

μ0=M2/M1=0.8975/0.866=1.035

7、实际分子变更系数μ

μ=（μ0＋Φr）/(1＋Φr)=(1.035＋0.04)/(1＋0.04)=1.032

『3』换气过程参数计算

1、取p a=0.9 p0，则进气终点压力为p a=0.9 bar

2、取进气加热温升△T=20℃，则进气终点温度Tα为

Tα=（T0＋△T＋Φr×Tr）/(1＋Φr)=(290＋20＋0.04×800)/(1＋0.04)=328.85 K 3、充气效率ην

ην=ε/(ε－1)·pa/p0·T0/Tα·1/(1+Φr)=18÷(18－1)×0.9÷1×290÷328.85×1/(1+0.04)=0.808

『4』压缩过程计算

1、选取平均多变压缩指数n1=1.368

2、压缩过程中任意点x的压力Pαχ

Pαχ=Pa（Vα/Vαχ)﹙n1﹚=0.9×﹙Vα/Vαχ﹚(1.368) bar

式中Vαχ——x点的气缸容积，它等于

Vαχ=πD²R[﹙1－cosφχ﹚－R﹙1－cos2φχ﹚/﹙4L﹚]/4＋Vα

其中φχ为x点从上止点算起的曲轴转角: Vα=V h/(ε－1)

可以取数个x点，求出Pαχ和Vαχ，在绘制示功图时用以画出压缩线α﹣C0

3、压缩终点压力Pc和温度Tc

Pc=P a·εn1=0.9×181.368 = 46.93 bar

Tc=T a·εn1-1=328.85×180.368 =952.66 K

t c=T a－273=952.66－273=679.66 ℃

4、压力升高比λ

λ＝P z/P c=70/46.93=1.492

『5』燃烧过程的计算

1、压缩终点的空气平均等容比热C v，由图可得：

在t a=679.66K时的C p=7.30kcal/kgmol·℃

C v=C p－1.986=7.30－1.986=5.314 kcal/kgmol·℃

2、压缩终点的残余废气平均等容比热C v″，由图可知：

α＝1.75，t a=679.66K时的Cp″=7.70kcal/kgmol·℃

C v″=C p″－1.986=7.70－1.986=5.714 kcal/kgmol·℃

3、压缩终点的混合气平均等容比热Cv′

C v′=（C v＋γC v″）/(1＋γ)=(5.314＋0.04×5.714)/(1＋0.04)=5.329 kcal/kgmol·℃=22.38kj/kgmol℃

4、燃烧终点的温度Tz，由式得：

ξHμ/[(1＋γ)αL0]＋C v′·ta＋8.314λt a＋2270·﹙λ－μ﹚=μC p″t z

代入数得：

C p″t z=﹛0.75×44100÷[﹙1＋0.04﹚×0.866]＋22.38×679.66＋8.314×1.492×679.66＋2270×﹙1.8－1.032﹚﹜÷1.032=60183 kj/kgmol

由图可得燃烧终点温度：

t z=1710℃T z=1710+273=1983 K

5、初膨胀比ρ

ρ=μ/λ·T z/T a=1.032×1983÷1.492÷952.66=1.440

『6』膨胀过程的计算