Главная | Обратная связь

Теоретическая часть

 

Практически единственным показателем, который в настоящее время может оказать влияние на дальнейшее увеличение мощности двигателя, является среднее эффективное давление. За последние два десятилетия благодаря непрерывному совершенствованию систем газотурбинного наддува и разработке более прочных конструкций деталей двигателей Ре удалось увеличить в 2-2,5 раза.

Порядок выполнения работы:

Согласно определению среднего индикаторного давления работа, совершаемая газами в цилиндре за один цикл, Дж/цикл (один рабочий ход поршня)

Индикаторная работа всего двигателя в минуту, Дж/мин

Разделив минутную работу на 60, получим индикаторную мощность, Вт

Выражение πД²S/4 представляет собой рабочий объем цилиндра Vs, тогда для двухтактного двигателя

Для четырехтактного двигателя

Если выражение Sn/30 заменим на среднюю скорость поршня Cm = Sn/30, то получим обобщенную формулу индикаторной мощности для любого типа двигателей, Вт

Ni = 0,393Д²PiCm i (15.14)

 

Мощность, развиваемая двигателем на фланце коленчатого вала, называется эффективной мощность Ne. Она будет меньше индикаторной на величину потери мощности, затрачиваемой на трение и на приведение в действие навешанных механизмов:

Ne = Ni – Nm, где Nm – мощность механических потерь.

Если мощность, затрачиваемую на преодоление механических потерь, учесть в виде поправки к среднему индикаторному давлению, то получим среднее эффективное давление Рe = Рi – Рm, где Рm – среднее давление механических потерь, которое составляет у двухтактных малооборотных дизелей 0,10-0,12 МПа, у четырехтактных среднеоборотных 0,18-0,20 МПа.

По аналогии с давлением Рi давление Ре представляет собой условное постоянное давление газа, которое, действуя на поршень, совершает за один его ход работу, равную полезной эффективной работе на фланце коленчатого вала двигателя. Среднее эффективное давление характеризует собой среднюю удельную эффективную работу цилиндра за цикл и является одним из важнейших технических показателей двигателя. По величине давление Ре можно судить о степени нагруженности двигателя, об уровне организации процесса сгорания и совершенстве конструкции двигателя в целом.

Подставив в формулу (15.14) вместо Pi значение Ре, получим выражение для эффективной мощности, Вт, в общем виде

 

Ne = 0,393Д²PeCm i (15.15)

 

Известно, что эффективная мощность Ne, кВт, и крутящий момент двигателя Мкр, Н·м, связаны выражением

Мкр = 9554 Ne/n (15.16)

 

из которого следует, что крутящий момент обратно пропорционален частоте вращения. Это означает, что если мощность двигателя достигнута за счет большой частоты вращения, то крутящий момент такого двигателя, передаваемый потребителю механической энергии (гребному) винту, электрическому генератору будет невелик.

Из выражения (15.16) получим еще одну формулу эффективной мощности

 

на этой зависимости основан метод определения Ne при стендовых заводских испытаниях двигателя.

В реальных ДВС различают три вида КПД: механический, индикаторный и эффективный, каждый из которых по своему характеризует степень экономичности двигателя.

Механический КПД, η_м называют отношение эффективной мощности к индикаторной

(15.17)

 

Индикаторным КПД, ηi называют отношение количества теплоты, превращенной в индикаторную работу, ко всей затраченной теплоте

где Li – индикаторная работа, совершаемая при сжигании 1 кг топлива, Дж/кг; Qн- низшая теплота сгорания 1 кг топлива, Дж/кг.

Выражая ηi через параметры цикла, имеем:

 

(15.19)

Эффективный КПД η_е представляет собой отношение количества теплоты, превращенной в полезную работу на валу двигателя, к затрачиваемому количеству теплоты

 

 

где Le – эффективная работа, совершаемая при сжигании 1 кг топлива, Дж/кг.

 

η_м = Ne/Ni, то η_е = η_i η_м

 

таким образом, эффективный КПД, учитывающий как тепловые, так и механические потери, является важнейшим комплексным показателем эффективности работы двигателя.

 

Содержание отчета:

1. Тема и цель лабораторной работы.

2. Материальное обеспечение.

3. Отчет о проделанной работе.

Заключительный контроль:

1. Дать определение индикаторной мощности двигателя?

2. От какого параметра зависит мощность двигателя?

3. Определение эффективной мощности.

4. Определение механического КПД.

5. Определение индикаторного КПД.

6. Определение эффективного КПД.

7. Зависимость этих трех КПД.

 

Литература:

1. Методические указания к выполнению лабораторных и практических работ по дисциплине «Судовые энергетические установки и их эксплуатация», 1985.
2. Миклос А.Г., Чернявская Н.Г., Червяков С.П. Судовые двигатели внутреннего сгорания, 1986.