Calculul Termic al Motorului Naval

Sa se efectueze calculul termic al unui motor naval de referinta S50MC cu i=8 cilindrii in linii, aprindere prin comprimare si cu functionare in τ= 2 timpi. Turatia regimului nominal este n=100 rot/min, diametrul 960 mm, cursa 2500 mm, iar puterea dezvoltata de motor pe un cilindru Pe=5490 kW. Se mai dau puterea calorica inferioara Q_i=42600 kJ/kg, concentratia de carbon C_2=84%, concentratia de hidrogen H_2=15% si concentratia de oxigen O_2=1%. Se presupune cunoscut raportul ψ=S⁄(D=2.604)

Alegerea parametrilor initiali

Conditii de referinta

Conditii ISO:

Temperatura aerului ambient: t_0=27℃;

Presiunea mediului ambiant: p_0=1 bar;

Umiditatea mediului ambiant: h= 60%;

Temperatura apei la intrarea in racitorul aerului de supraalimentare (SA): t_a=27℃

Coeficientul de exces de aer

Reprezinta raportul dintre cantitatea molara reala de aer disponibila pentru ardere si cantitatea molara de aer teoretica, necesara arderii. Pentru cazul de fata: α reprezinta raportul dintre cantitatea molara de aer L care revine la 1 kg de combustibil si cantitatea molara teoretic de aer necesar arderii acestuia L_min:

α=L/L_min =1,7÷2,5=1,7

Raportul de comprimare

Este raportul dintre volumul maxim V_a si volumul minim V_c ocupat de fluidul motor in cilindru:

ε=V_a/V_c =1,3÷18=1,3

Coeficientul gazelor arse reziduale (g.a.r.)

Este raportul dintre cantitatea molara de g.a.r. N_r si cea de incarcatura proaspata introdusa in cilindru L:

γ=N_r/L=0,03÷0,05=0,05

Temperatura g.a.r.

Aceasta temperatura T_r depinde de tipul motorului, de raportul de comprimare si coeficientul excesului de aer. Pentru calculi preliminarii este estimate in gama de valori:

T_r=600÷900 K=600 K

Presiunea aerului de supraalimentare (p_s )

Presiunea aerului de SA este presiunea de la iesirea din suflanta ( sau compressor) a incarcaturii proaspete. Gama de valori in care se incadreaza este:

p_S=(1,5÷3,5) p_0=2,5 bar

Presiunea in colectorul de evacuare (p_ev)

Valorile aproximative ale acestui parametru necesar efectuarii calculului termic sunt cuprinse in plaja de valori:

p_ev=(0,7÷0,9) p_s=0,8p_s=2 bar

Coeficientul de scadere a presiunii la admisie (ξ_a )

Acest coefficient este definit ca fiind raportul dintre presiunea la sfarsitul procesului de schimb de gaze p_a si presiunea aerului de SA:

ξ_a=p_a/p_s =(0,88÷0,96)=0,96

Unghiul de avans la injectie (β):

Este valoarea unghiului masurata, in grade RAC, in avans fata de PMS (sau PMI) la care incepe injectia combustibilului si se recomanda gama de valori:

β=(0÷5)°RAC=5°RAC=-270,37℃=2,78 K