Diiselmootori ehitus, teooria ja ekspluatatsioon (0)

EESTI MEREAKADEEMIA
Laevamehaanika kateeder
Kursuseprojekt õppeaines:
Laeva diiseljõuseadmed
Diiselmootori ehitus, teooria ja ekspluatatsioon
Kadett: Jegor Kulešov
Õpperühm: MM41
Juhendaja : Jaan Läheb
Tallinn 2012
Sisukord:
1-4 Arvutustes vajalike andmete valik ja põhjendus 6
2. Arvutuslik osa 7
2-1 Töötsükli ja energeetilis-ökonoomiliste näitajate kontrollarvutus mootori prototüübi ja antud andmete põhjal 7
2-2 Kütuse erikulu ja ööpäevase kulu muutus üleminekuga kõrgema kütteväärtusega kütusele 14
3. Graafiline osa 19
3.1 Arvutusliku ja eeldatava tegeliku indikaatordiagraami ehitamine 19
1.Selgitav osa
1-1 Mootori prototüübi jahutussüsteemi lühikirjeldus
Jahutussüsteem on kombineeritud mageveemerevee süsteem. Mageveesüsteem koosneb madalatemperatuurilisest ja kõrgetemperatuurilisest tsirkulatsioonist. Madalatemperatuuriline vesi pumbatakse läbi ülelaadimisõhu jahuti ja läbi õlijahuti, seejärel läbi termostaadi, mis suunab jahutusvee madalatemperatuurilise vee jahutisse ( fotol ) või uuele ringilemasinasse. Kõrgetempera-tuuriline vesi pumbatakse läbi silindriploki, silindrikaante ja turbiinide, kust läheb edasi läbi termostaadi, mis juhib jahutusvee suurele või väikesele ringile . Mageveejahutist tuleva jahutatud vee toru on ühendatud paisupaagiga, samuti on ühendatud sellega ka ventilatsiooni kast. Peamasina kohta on üks jahutusvee paisupaak ja üks kõrgetemperatuurilise jahutusvee jahuti. Seisu ajal pumpavad eelsoojendus pumbad masinaid läbi auruga eelsoojendatud veega. Jahutussüsteemis on kaks termoregulaatorit, kõrgetemperatuurilise kontuuri termostaat Aamot tüüpi termostaat (sisaldab termostaatklappe). Madalatemperatuurilise kontuuri termostaat on Pleiger -tüüpi termostaat ( siiber -tüüpi termostaat, siibrit liigutab elektrimootor ning mootorit juhib programmeeritud kontroller). Masinate töötamisel madalal koormusel (so kuni 30% võimsusest) liigutatakse termostaati juhtõhuga ja mereveejahutisse läheb vähem vett ning madalakontuurilise jahutusvee temperatuur tõuseb.
1-2 Mootori prototüübi käivitussüsteemi võimalikud vigastused ja nende põhjused
Käivituskangi "Käivitusasendis" väntvõll ei liigu paigast või õõtsub täispööret tegemata:
Põhjused:

• väntvõll ei ole käivitusasendis
  
• käivitusõhu ballooni peaklapp on kinni
  
• õhurõhk balloonis on madal
  
• mõni käivitusklapp on kinni kiilunud
  
• õhujagaja on kinni kiilunud
  
• võlliliini pidur on kinni
  
• dedvudi tihend on üle pingutatud
  
• sõukruvi on kinni kiilunud
  
• starterkäivituse korral on aku laadimata või started juhe ei annaühendust
  
• võllipööramisseade on välja lülitamata
  
• automaat- ja kaugjuhtimise korral võib puududa kaugjuhtimisploki toide .
  

Väntvõll pöörleb küllaldase kiirusega, kuid ei käivitu või seiskub kohe pärast käivitumist:

• kütusesüsteem on kinni
  
• kütuses on palju vett ja õhku
  
• kütusepumbad on valesti reguleeritud (0-asend)
  
• temperatuur masinaruumis on madal
  
• kütuse pihustamine on halb
  
• klapid on ebatihedad
  
• turbokompressorid ei anna õhku silindrisse.
  

Käivitamisel kaitseklapid pauguvad :

• ebaõige KKP reguleerimine
  
• osa pihusteid tilgub
  
• kaitseklapi vedrud on reguleerimata jne.
  

Mootor ei võta koormust:

• mootor on ette soojendamata
  
• kütusefiltrid on ummistunud
  
• kütus ei ole normaalselt ette soojendatud , viskoossus on kõrge
  
• etteandepump annab väikese surve
  
• kütus on üle kuumendatud
  
• pöörete regulaator on valesti häälestatud või rikkis
  
• kütuses on vett või õhku
  
• mõni silinder ei tööta
  
• mootor on üle koormatud , laeva kiirus väike.
  

Mootor hakkas "lõhkuma":

• järsk koormuse vähenemine
  
• sõukruvi tuli veest välja
  
• regulaatori avarii
  
• kütuselatt on maksimaalasendis kinni kiilunud.
  

1-3 Jahutussüsteemi hooldustööd ja remonttööde plaan- graafik

• üks kord aastas tehakse jahutite mehaaniline puhastus
  
• kontrollitatakse jahutusveepumba tihendid ,et ei olnud lekke
  
• kontrollitatakse jahutusvee torude lekked
  
• kontrollitatakse jahutusvee termostaadid
  

Projektis olevad põhitähistused
Po – atmosfääri rõhk, (Pa)
Po' – õhurõhk kompressori sissenemisel, (Pa)
ΔPf – rõhu langus filtris, (Pa)
Pk – õhurõhk kompressori väljumisel, (Pa)
Ps – ülelaadimis rõhk, (Pa)
ΔPj – rõhu muutus õhujahutis, (Pa)
Pa – õhurõhk silindris täiteprotsessi lõppus, (Pa)
Pg – keskmine väljalaskegaaside rõhk, (MPa)
Pc – õhurõhk komprimeerimis protsessi lõppus, (MPa)
Pz – maksimaalne põlemis rõhk, (MPa)
Pb – rõhk paisumis protsessi lõppus, (MPa)
Pt – keskmine väljalaskegaaside rõhk enne turbiini , (MPa)
Pi' – keskmine teoreetiline indikaator rõhk, (MPa)
Pi – tegelik indikaator rõhk, (MPa)
Pe – keskmine efektiivne rõhk, (MPa)
To/(to) – keskkonna temperatuur, (K)/(oC)
tmv – jahutusvee temperatuur, (oC)
Δt – soojusülekanne silindri seintelt, (oC)
Tk – õhutemperatuur kompressori väljumisel, (K)
Ts – õhtemperatuur resiiveris, (K)
Ts' – õhutemperatuur töötavas silindris, arvestades soojusülekanne, (K)
Ta – õhu- ja heitgaaside segu temperatuur täiteprotsessi lõppus, (K)
Tg – jääkgaaside temperatuur, (K)
Tc – õhutemperatuur komprimeerimis protsessi lõppus, (K)
Tz – maksimaalne põlemis temperatuur, (K)
Tb – temperatuur paisumis protsessi lõppus, (K)
Tt – keskmine väljalaskegaaside temperatuur enne turbiini, (K)
πk – rõhutõuse aste kompressoris
nk – polütroopi näitaja kompressoris
n1 – polütroopi näitaja komprimeerimisel
n2 – polütroopi näitaja paisumisel
ηt – tegelik täitetegur
ηi – indikaator kasutegur
ηe – efektiivne kasutegur
ηm – mehaaniline kasutegur
ε – surveaste
ρ – eelpaisumis aste
δ – järelpaisumis aste
ξz – soojus kasutamise tegur
γs – ülelaadimirõhu tihedus, (kg/m3)
γg – jääkgaaside tegur
λ – rõhutõuse aste
α – liigõhu tegur
βo – teoreetiline molekulaarse muutuse tegur
βz – tegelik molekulaarse muutuse tegur
ψ – suhteline õhuniiskus (%)
d – õhuniiskus, (%)
μo – 1 kilomooli õhumass
φa – läbipuhe tegur
Lo – teoreetiline põlemiseks vajalik õhuhulk, (kmol/kg)
Lo' – teoreetiline põlemiseks vajalik õhuhulk, (kg)
Vs – silindri tööruumala, (m3)
D – silindri läbimõõt, (m)
S – kolvi käik, (m)
R – gaasikonstant , (287 J/kg·K)
Gõ – õhulaengu mass, (kg)
Qa – kütuse alumine kütteväärtus, (kJ/kg)
Bh – kütuse tunnikulu (kg/h)
bts – kütuse kulu töötsükli jooksul, (kg/tsükel)
be – efektiivne kütuse kulu, (kg/kW·h)
bi – indikaator kütuse kulu, (kg/kW·h)
Nis – ühe silindri poolt arendatav indikaator võimsus
Nes – ühe silindri poolt arendatav efektiivne võimsus
Ni – indikaator võimsus, (kW)
Ne – efektiivne võimsus, (kW)
Cv' – kuiva õhu molaarne soojusmahtuvus , (kJ/kmol·K)
Cp'' – põlemisproduktide keskmine isobaarne soojusmahtuvus
Cpmg – keskmine isobaarne gaaside soojussisaldus
qg – suhteline soojuskadu väljalaskegaasidega enne turbiini, (kgJ/kmol·K)
z – mootori taktsuse tegur
n – mootori pöörete arv
i – mootori silindrite arv

1-4 Arvutustes vajalike andmete valik ja põhjendus

Töötsükli ja energeetilis-ökonoomiliste näitajate kontrollarvutus mootori prototüübi ja antud andmete põhjal, kus:

• Mootori prototüüp – MAN B&W 6L60 MC/MCE
  
• Mootori pöörete arv – n = 110 p/min
  
• Kasutatav kütus – Qa = 42500 kJ/kg
  
• Ülelaadimisrõhk – Ps = 0,20 Mpa
  
• Õhutemperatuur – to = 20 oC = 293 K
  
• Mereveetemperatuur – tmv = 20 oC = 293 K
  
• Atmosfääri rõhk – Po = 0,825*105 Pa = 0,0825 Mpa
  
• Suhteline õhuniiskus – ψ = 80%
  

2. Arvutuslik osa

2-1 Töötsükli ja energeetilis-ökonoomiliste näitajate kontrollarvutus mootori prototüübi ja antud andmete põhjal

Täite protsess

• õhurõhk kompressori sissenemisel Po′ arvutakse välja valemiga:
  

Po – atmosfääri rõhk
∆Pf – rõhu langus õhufiltris, valitakse vahemikus ∆Pf = 343...490 Pa. Valin ∆Pf = 400 Pa

• õhurõhk kompressori väljumisel Pk arvutakse välja valemiga:
  

Ps – õhurõhk resiiveris (ülelaadimisrõhk)
∆Pj – rõhu langus õhujahutis, valitakse vahemikus ∆Pj = 981...2943 Pa. Valin ∆Pj = 1000 Pa

• rõhutõuse aste πk kompressoris arvutakse välja valemiga:
  

• õhurõhk silindris täiteprotsessi lõppul Pa kahetaktiline ülelaadimisega mootoril arvutakse valemiga:
  

• õhutemperatuur kompressori väljumisel Tk arvutakse välja valemiga:
  

To – õhutemperatuur kompressori sissenemisel ( Kelvin kraadides )
nk – polütroopi näitaja kompressoris, valitakse vahemikus nk = 1,4...1,8. Valin nk = 1,6

• õhutemperatuur õhuresiiveris Ts arvutakse välja valemiga:
  

tmv – jahutusvee temperatuur oC

• Ex õhu jahutamise aste, peab olema piirides
  

• õhutemperatuur töötavas silindris, arvestades soojusülekannet silindri seintelt Ts′ arvutakse välja valemiga:
  

∆t – soojusülekanne silindri seintelt, valitakse vahemikus ∆t = 5...10oC. Valin ∆t = 7oC

• õhu ja heitgaaside segu temperatuur Ta silindris täiteprotsessi lõppul arvutakse välja valemiga:
  

γg – jääkgaaside tegur, kahetaktilises ülelaadimisega mootoritel valitakse
vahemikus γg = 0,04…0.08 Valin γg = 0,08
Tg – jääkgaaside temperatuur, valitakse vahemikus Tg = 600...900 K. Valin Tg = 600 K

• tegeliks täiteteguriks ηt nimetatakse silindrisse juhitud värske küttesegu või õhu massi suhet selle massiga, mis mahuks sinna välistingimustel (Ts, Ps), siis kui mootor seisatada ja kolb asub ASS ja arvutakse välja valemiga:
  

ε – surveaste on silindri ja põlemiskambri mahu suhe, kahetaktiline ülelaadimisega mootoritel ε = 12...15. Valin ε = 12

• silindri töömaht Vs arvutakse välja valemiga:
  

D – kolvi läbimõõt= 600 mm (Hyundai - B&W 6L60 MC/MCE), S – kolvi käik= 1944 mm (Hyundai - B&W 6L60 MC/MCE)

• ülelaadimisrõhu tihedus γs arvutakse välja valemiga:
  

R = 287 J/kgK – gaasikonstant

• õhulaengu mass Gõ, mis vastab ühe töötsükli kohta arvutakse välja valemiga:
  

d – õhuniiskus juhul, kui to = 20 oC ja ψo = 80%
ψo – suhteline õhuniiskus
Komprimeerimis protsess

• õhurõhk silindris komprimeerimis protsessi lõppul Pc arvutakse välja valemiga:
  

n1 – keskmine polütroopi näitaja komprimeerimisel, valitakse vahemikus n1 aeglasepööretega mootoril n1 = 1,32…1,38; keskmise- ja kiirekäigulistel mootoril n1 = 1,34…1,42
.
Valin n1 = 1,34. Polütroopi näitaja sõltub pöörete arvust, kui n↑ siis n1↑;
soojuskaost, kui soojuskadu↑ siis n1↓

• õhutemperatuur silindris komprimeerimis protsessi lõppul Tc arvutakse välja valemiga:
  

Põlemis protsess

• töötsükli maksimaalne põlemisrõhk Pz arvutakse välja valemiga:
  

λ – mootori rõhu tõusu aste, püütakse võtta võimalikult kõrge, sellega saavut­atakse mootori hea ökonoomsus, kuid suureneb detailide mehaaniline koormatus, keskmise pööretega mootoritel λ = 1,35...1,55. Valin λ = 1,35

• teoreetiliselt põlemiseks vajalik õhuhulk Lo arvutakse välja valemiga:
  

• teoreetiline molekulaarse muutuse tegur βo arvutakse välja valemiga:
  

α – liigõhutegur võrdub silindrisse antud tegeliku õhu hulga ja teoreetiliselt vajaliku õhuhulga suhtega, keskmisega pööretega mootoritel α = 1,3...2,0. Valin α = 1,3

• põlemisproduktide massi suhteluse kasvu arvutamisel kasutatakse tegelik molekulaarse muutuse tegur βz mis arvutakse välja valemiga:
  

γg – jääkgaaside tegur, kahetaktilisel mootoritel valitakse vahemikus γg = 0,04...0,12. Valin γg = 0,06. Jääkgaaside teguriks nimetatakse jääkgaaside hulga Gr (mis jääb silindrisse) suhet tegelikult silindrisse juhitud värske õhuhulgaga Gt. Jääkgaaside tegur oleneb mootori tööreziimist ja tüübist
Saadud andmete põhjal koostatakse võrrand, mille tulemusena saab leida tsükli maksimaalne põlemis temperatuur Tz. Optimaalsekse praktiliseks temperatuuriks on 1700 K. Maksimaalseks temperatuuriks aga 2000 K.
ξz – soojuse kasutamise tegur, mis võtab arvese soojuskadu silindri seinte kaudu. Keskmisega pööretega mootoritel valitakse ξz vahemikus 0,7...0,8. Valin ξz = 0,75
Qa – kasutatava kütuse alumine kütte väärtus Qa = 42500 (kJ/kg)
Cv′ – kuiva õhu molaarne soojusmahtuvus arvutakse välja valemiga:
λ – rõhutõusu aste, keskmise pööretega mootoritel λ =1,35...1,55. Valin λ = 1,35
α – liigõhutegur, keskmisega pööretega mootoritel α = 1,3...2,0. Valin α = 1,3
Cp′′ – põlemisproduktide keskmine isobaarne soojusmahtuvus protsessi maksimaalsel temperatuuril Tz arvutakse välja valemiga:
Arvestades eeltoodud tegureid, võetakse soojusprotsessi arvestusel aluseks põlemisprotsessi võrrand, mis arvestab töökeha sisseenergia muutust põlemisprotsessi jooksul ja on avaldatud termodünaamika esimesest seadusest:
Paisumis protsess

• eelpaisumise aste ρ arvutakse välja valemiga:
  

βz – tegelik molekulaarse muutuse tegur
λ – rõhutõusu aste, keskmise pööretega mootoritel λ = 1,35...1,55. Valin λ = 1,35
Tz – maksimaalne põlemis temperatuur
Tc – õhutemperatuur silindris komprimeerimis protsessi lõppu

• järelpaisumis aste δ arvutakse välja valemiga:
  

ρ – eelpaisumis aste
ε – surveaste, kahetaktilistel ülelaadimisega mootoritel ε = 12...15. Valin ε = 12

• rõhk paisumisprotsessi lõppus Pb arvutakse välja valemiga:
  

n2 – keskmine polütroopi näitaja paisumisel, valitakse vahemikus n2 = 1,25...1,27. Valin n2 = 1,27.
Pz – töötsükli maksimaalne põlemisrõhk

• temperatuur paisumisprotsessi lõppus Tb arvutakse välja valemiga:
  

n2 – keskmine polütroopi näitaja paisumisel, valitakse vahemikus n2 = 1,25...1,27. Valin n2 = 1,27.
Tz – maksimaalne põlemis temperatuur
Väljalaske protsess

• keskmine väljalaskegaaside rõhk Pg pärast väljalaske organeid arvutakse välja valemiga:
  

ξg– rõhulanguse tegur sisse- ja väljalase organites , valitakse vahemikus ξg = 0,88...0,98. Valin ξg = 0,9.

• keskmine väljalaskegaaside rõhk Pt enne turbiini arvutakse välja valemiga:
  

ξt– rõhulanguse tegur väljalaske traktis silindrist turbiinini, valitakse vahemikus ξt = 0,97...0,99. Valin ξt = 0,98.

• keskmine väljalaskegaaside temperatuur Tt enne turbiini arvutakse välja valemiga:
  

Ts – õhutemperatuur õhuresiiveris
Qa – kasutatava kütuse alumine kütte väärtus Qa = 42500 (kJ/kg)
qg – suhteline soojuskadu väljalaskegaasidega enne turbiini, valitakse vahemikus qg = 0,40...0,45. Valin qg = 0,45
φa – läbipuhe tegur, kahetaktilises mootoritel φa = 1,6. Valin φa = 1,6
α – liigõhutegur, keskmisega pööretega mootoritel α = 1,3...2,0. Valin α = 1,3
Lo, – teoreetiliselt vajalik õhuhulk 1 kg kütuse täielikuks põlemiseks, arvutatakse välja valemiga:
μõ – 1 kilomooli õhumass, μõ = 28,97 (kg/kmol)
cpmg – keskmine isobaarne gaaside soojussisladus. Valitakse vahemikus cpmg = 1,05...1,09. Valin cpmg = 1,08 (kgJ/kmol*K).
Lo – teoreetiliselt 1 kg kütuse põlemiseks vajalik õhuhulk,
Mootori prototüübi energeetilis-ökonoomilise näitajad

• keskmine teoreetiline indikaator rõhk Pi’ arvutakse välja valemiga:
  

• tegelik indikaator rõhk Pi arvutakse välja valemiga:
  

ξü – indikaator diagrammi ümardustegur, valitakse vahemikus ξ = 0,95...0,97. Valin ξ = 0,97

• ühe silindri poolt arendatav indikaator võimsus Nis arvutakse välja valemiga:
  

kW
D – kolvi läbimõõt= 600 mm ( MAN B&W 6L60 MC/MCE)
S – kolvi käik= 1944 mm ( MAN B&W 6L60 MC/MCE)
z – taktsuse tegur, mis näitab töötaktide arv väntvõlli ühe pöörde jooksul, kahetaktilises mootoritel z = 1
n – mootori pöörete arv

• keskmine efektiivne rõhk Pe kujutab endast indikaator rõhu ja mehaaniliste kadude rõhu vahe, väljendab mootori koormust. Keskmine efektiivrõhk on konstantne rõhk, mis mõjub kolvile ühe kolvikäigu jooksul ja teeb sama palju kasulikku tööd kui kolvile mõjuv rõhk tsükli jooksul. Arvutakse välja valemiga:
  

• ühe silindri polt arendatav efektiivne võimsus Nes arvutakse välja valemiga:
  

ηm – mehaaniline kasutegur, kahetaktiline mootor, väärtus ηm = 0,86...0,92. Valin ηm = 0,88

• mootori prototüübi efektiivne võimsus Ne arvutakse välja valemiga:
  

See on mootori väntvõllilt saadud võimsust. Ta on indikaatorvõimsusest mehaaniliste kadude ületamiseks kuluva võimsuse võrra väiksem.

• indikaatorlik kütuse erikulu bi arvutakse välja valemiga:
  

• efektiivne kütuse erikulu be arvutakse välja valemiga:
  

• kütuse tunnikulu Bh arvutakse välja valemiga:
  

• tsükli jooksul antud kütuse hulk bts arvutakse välja valemiga:
  

• indikaator kasutegur ηi arvutakse välja valemiga:
  

• efektiivne kasutegur ηe arvutakse välja valemiga:
  

2-2 Kütuse erikulu ja ööpäevase kulu muutus üleminekuga kõrgema kütteväärtusega kütusele

Qa = 40500 (kJ/kg)
Põlemis protsess

• töötsükli maksimaalne põlemisrõhk Pz arvutakse välja valemiga:
  

λ – mootori rõhu tõusu aste, püütakse võtta võimalikult kõrge, sellega saavut­atakse mootori hea ökonoomsus, kuid suureneb detailide mehaaniline koormatus, keskmise pööretega mootoritel λ = 1,35...1,55. Valin λ = 1,35

• teoreetiliselt põlemiseks vajalik õhuhulk Lo arvutakse välja valemiga:
  

• teoreetiline molekulaarse muutuse tegur βo arvutakse välja valemiga:
  

α – liigõhutegur võrdub silindrisse antud tegeliku õhu hulga ja teoreetiliselt vajaliku õhuhulga suhtega, keskmisega pööretega mootoritel α = 1,3...2,0. Valin α = 1,3

• põlemisproduktide massi suhteluse kasvu arvutamisel kasutatakse tegelik molekulaarse muutuse tegur βz mis arvutakse välja valemiga:
  

γg – jääkgaaside tegur, kahetaktilisel mootoritel valitakse vahemikus γg = 0,04...0,12. Valin γg = 0,06. Jääkgaaside teguriks nimetatakse jääkgaaside hulga Gr (mis jääb silindrisse) suhet tegelikult silindrisse juhitud värske õhuhulgaga Gt. Jääkgaaside tegur oleneb mootori tööreziimist ja tüübist
Saadud andmete põhjal koostatakse võrrand, mille tulemusena saab leida tsükli maksimaalne põlemis temperatuur Tz. Optimaalsekse praktiliseks temperatuuriks on 1700 K. Maksimaalseks temperatuuriks aga 2000 K.
ξz – soojuse kasutamise tegur, mis võtab arvese soojuskadu silindri seinte kaudu. Keskmisega pööretega mootoritel valitakse ξz vahemikus 0,7...0,8. Valin ξz = 0,75
Qa – kasutatava kütuse alumine kütte väärtus Qa = 40500 (kJ/kg)
Cv′ – kuiva õhu molaarne soojusmahtuvus arvutakse välja valemiga:
λ – rõhutõusu aste, keskmise pööretega mootoritel λ =1,35...1,55. Valin λ = 1,35
α – liigõhutegur, keskmisega pööretega mootoritel α = 1,3...2,0. Valin α = 1,3
Cp′′ – põlemisproduktide keskmine isobaarne soojusmahtuvus protsessi maksimaalsel temperatuuril Tz arvutakse välja valemiga:
Arvestades eeltoodud tegureid, võetakse soojusprotsessi arvestusel aluseks põlemisprotsessi võrrand, mis arvestab töökeha sisseenergia muutust põlemisprotsessi jooksul ja on avaldatud termodünaamika esimesest seadusest:
Paisumis protsess

• eelpaisumise aste ρ arvutakse välja valemiga:
  

βz – tegelik molekulaarse muutuse tegur
λ – rõhutõusu aste, keskmise pööretega mootoritel λ = 1,35...1,55. Valin λ = 1,35
Tz – maksimaalne põlemis temperatuur
Tc – õhutemperatuur silindris komprimeerimis protsessi lõppu

• järelpaisumis aste δ arvutakse välja valemiga:
  

ρ – eelpaisumis aste
ε– surveaste, kahetaktilistel ülelaadimisega mootoritel ε = 12...15.
Valin ε = 12

• rõhk paisumisprotsessi lõppus Pb arvutakse välja valemiga:
  

n2 – keskmine polütroopi näitaja paisumisel, valitakse vahemikus n2 = 1,25...1,27. Valin n2 = 1,27.
Pz – töötsükli maksimaalne põlemisrõhk

• temperatuur paisumisprotsessi lõppus Tb arvutakse välja valemiga:
  

n2 – keskmine polütroopi näitaja paisumisel, valitakse vahemikus n2 = 1,25...1,27. Valin n2 = 1,27.
Tz – maksimaalne põlemis temperatuur
Väljalaske protsess

• keskmine väljalaskegaaside rõhk Pg pärast väljalaske organeid arvutakse välja valemiga:
  

ξg– rõhulanguse tegur sisse- ja väljalase organites, valitakse vahemikus ξg = 0,88...0,98. Valin ξg = 0,9.

• keskmine väljalaskegaaside rõhk Pt enne turbiini arvutakse välja valemiga:
  

ξt– rõhulanguse tegur väljalaske traktis silindrist turbiinini, valitakse vahemikus ξt = 0,97...0,99. Valin ξt = 0,98.

• keskmine väljalaskegaaside temperatuur Tt enne turbiini arvutakse välja valemiga:
  

Ts – õhutemperatuur õhuresiiveris
Qa – kasutatava kütuse alumine kütte väärtus Qa = 40500 (kJ/kg)
qg – suhteline soojuskadu väljalaskegaasidega enne turbiini, valitakse vahemikus qg = 0,40...0,45. Valin qg = 0,45
φa – läbipuhe tegur, kahetaktilises mootoritel φa = 1,6. Valin φa = 1,6
α – liigõhutegur, keskmisega pööretega mootoritel α = 1,3...2,0. Valin α = 1,3
Lo, – teoreetiliselt vajalik õhuhulk 1 kg kütuse täielikuks põlemiseks, arvutatakse välja valemiga:
μõ – 1 kilomooli õhumass, μõ = 28,97 (kg/kmol)
cpmg – keskmine isobaarne gaaside soojussisladus. Valitakse vahemikus cpmg = 1,05...1,09. Valin cpmg = 1,08 (kgJ/kmol*K).
Lo – teoreetiliselt 1 kg kütuse põlemiseks vajalik õhuhulk,
Mootori prototüübi energeetilis-ökonoomilise näitajad

• keskmine teoreetiline indikaator rõhk Pi’ arvutakse välja valemiga:
  

• tegelik indikaator rõhk Pi arvutakse välja valemiga:
  

ξü – indikaator diagrammi ümardustegur, valitakse vahemikus ξ = 0,95...0,97. Valin ξ = 0,97

• ühe silindri poolt arendatav indikaator võimsus Nis arvutakse välja valemiga:
  

kW
D – kolvi läbimõõt= 600 mm (MAN B&W 6L60 MC/MCE)
S – kolvi käik= 1944 mm (MAN B&W 6L60 MC/MCE )
z – taktsuse tegur, mis näitab töötaktide arv väntvõlli ühe pöörde jooksul, kahetaktilises mootoritel z = 1
n – mootori pöörete arv

• keskmine efektiivne rõhk Pe kujutab endast indikaator rõhu ja mehaaniliste kadude rõhu vahe, väljendab mootori koormust. Keskmine efektiivrõhk on konstantne rõhk, mis mõjub kolvile ühe kolvikäigu jooksul ja teeb sama palju kasulikku tööd kui kolvile mõjuv rõhk tsükli jooksul. Arvutakse välja valemiga:
  

• ühe silindri polt arendatav efektiivne võimsus Nes arvutakse välja valemiga:
  

ηm – mehaaniline kasutegur, kahetaktiline mootor, väärtus ηm = 0,86...0,92. Valin ηm = 0,88

• mootori prototüübi efektiivne võimsus Ne arvutakse välja valemiga:
  

See on mootori väntvõllilt saadud võimsust. Ta on indikaatorvõimsusest mehaaniliste kadude ületamiseks kuluva võimsuse võrra väiksem.

• indikaatorlik kütuse erikulu bi arvutakse välja valemiga:
  

• efektiivne kütuse erikulu be arvutakse välja valemiga:
  

• kütuse tunnikulu Bh arvutakse välja valemiga:
  

• tsükli jooksul antud kütuse hulk bts arvutakse välja valemiga:
  

• indikaator kasutegur ηi arvutakse välja valemiga:
  

• efektiivne kasutegur ηe arvutakse välja valemiga:
  

3.Graafiline osa

3.1 Arvutusliku ja eeldatava tegeliku indikaatordiagraami ehitamine

Mootori töö analüüsimiseks tuleb aeg ajalt võtta mootori indikaatordiagramm, mis kujutab endast rõhu ja mahu suhet, teiste sõnadega PV-diagramm. Indikaatordiagrammi võib saada arvutuslikult või võtta töötavalt mootorilt mehaanilise või elektroonse indikaatoriga.
Madalapöördelistel diiselmoototitel on tavaliselt mootori juurde kuuluv statsionaarne seadeldis mille abil saab töötaval mootoril võtta indikaatordiagrammi igal silindril eraldi.
Keskmise –ja kiirekäigulistel mootorite inditseerimisel mehaanilist indikaatorit tema ajami inertsist tuleneva ebatäpsuste tõttu pole kasutada võimalik. Nende mootorite inditseerimisel kasutatakse tänapäevaseid elektroonseid diagnostika aparaate.
Mootori projekteerimisel koostatakse tegelikule ringprotsessile lähedane arvutusliku tsükliga indikaatordiagramm, mis võetakse aluseks sisepõlemismootori soojuslikele arvutustele.
- Polütroopi näitaja komprimeerimisel – 1,34
- Polütroopi näitaja paisumisel – 1,27
- maksimaalne põlemis rõhk – 7,56
- Rõhk silindris täiteprotsessi lõpus – 0,20
- Rõhk paisumis protsessi lõpul – 0,94
- Surveaste - 12
- Eelpaisumise aste – 2,40
- Järelpaisumise aste – 5,15

• võtame diagrammi abstsissteljel A vabalt valitud mastaabis lõigu A = 110 mm, mis vastab silindri töömahule Va ja millile on kantud vastavad mahud silindrites (V- telg )
  
• leiame samas mõõtkavas silindri põlemiskambri mahu Vc ja mahu maksimaalses rõhul silindris Vz
  

• leiame kolvi kogukäigu silindri mahu Vs’
  

• märgime abtsissteljel saadud silindri mahud (lõigud millimeetrites)
  
• leiame ordinaattelje B mõõtkava m, kus B = 1,3..1,6/A. Selleks võtame B = 75,6 mm (Pz=7,56 MPa)
  

teoreetilise indikaatordiagrammi komprimeerimis ja paisumispolütroopide ehitamiseks leiame arvutuste teel, see on 10-15 silindri mahu ja sellele vastava rõhu diagrammi iseloomustavat punkti, mis on võetud mõõtkavas. Mahtude leidmiseks abtsissteljel arvutame Vx

• diagrammi ehitamiseks anname “l” – le väärtused ühest kuni surveastme ε absoluut­väärtuseni (sellel juhul ε = 12). Punktide Vx paremaks leidmiseks võtame “l” üheks väärtuseks eelnevalt leitud järelpaisumis teguri δ väärtus (sellel juhul δ = 5,15). Vahepealsed “l”- väärtused anname suvaliselt.
  
• mahtudele vastavad rõhu punktid komprimeerimispolütroobil Px1 ja paisumispolütroobil Px2 leiame järgmiste valemite järgi
  

• arvutuste tulemused kirjutame tabelisse, kus:
  

 
 
Komprim.politroop
Paisumise politroop
l=Va/Vx
Vx=Va/l
Px(surve)=Pa(Va/Vx)^n1*m
Px(pais)=Pb(Va/Vx)^n2*m
1,00
110,00
0,19
6,1
1,25
88,00
2,70
12,61
1,50
73,33
3,44
15,90
1,67
65,87
3,98
18,22
1,75
62,86
4,23
19,34
2,00
55,00
5,06
22,91
2,50
44,00
6,83
30,42
3,00
36,67
8,72
38,34
4,00
27,50
12,82
55,25
5,00
22,00
17,28
73,35
6,00
18,33
22,07
92,46
7,00
15,71
27,13
112,46
7,07
15,56
27,49
113,89
8,00
13,75
32,45
133,24
9,00
12,22
37,99
154,74
10,00
11,00
43,76
176,90
11,00
10,00
49,72
199,66
12,00
9,17
55,86
222,99
13,00
8,46
62,19
246,85
3.2 Mootori protot üübi jahutuspumba koostejoonis
Mark Desmi NSL200-330/B
Tüüp vertikaalne tsentrifugaalpump
Arv 3
Kaal 275kg
Tootlikkus 600m3/h
Pöörate arv 1450 p/min
Võimsus 45KW
Pumba kere on valmistatud pronksist , tööratas NiAl lisanditega pronksist ja võll roostevabast terasest AISI 329. Pumba võlli tihendina kasutatakse mehhaanilist tihendit.