ПОКАЗАТЕЛИ, ХАРАКТЕРИЗУЮЩИЕ СТЕПЕНЬ СОВЕРШЕНСТВА ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ ТОПЛИВА В ИНДИКАТОРНУЮ РАБОТУ.
2.
Индикаторная работа.
Работа, совершаемая газами в цилиндрах двигателя, называется индикаторной. Индикаторная работа газов в одном цилиндре за один цикл называется работой цикла.
Индикаторная работа газов в одном цилиндре за один цикл может быть определена с помощью индикаторной диаграммы, построенной по данным теплового расчета двигателя.
Площадь, ограниченная контуром расчетной индикаторной диаграммы, в соответствующем масштабе представляет собой теоретическую индикаторную работу газов в одном цилиндре за цикл. Причем площадь верхней петли этой диаграммы, ограниченная контуром , характеризует положительную работу газов за цикл , а площадь нижней петли, ограниченная контуром , - работу , затрачиваемую на насосные ходы поршня для газообмена в цилиндре (за счет работы газов в других цилиндрах или за счет кинетической энергии движущихся масс).
Площадь верхней петли действительной индикаторной диаграммы , ограниченная контуром , примерно на 5% меньше площади верхней петли расчетной диаграммы . Это объясняется некоторыми отклонениями действительного давления газа в цилиндре от расчетного вследствие опережения зажигания (или впрыска топлива), опережения выпуска отработавших газов и отличия действительного подвода теплоты от теоретического. Уменьшение площади расчетной диаграммы по указанным причинам учитывается с помощью коэффициента полноты диаграммы . Коэффициент обычно составляет 0,93-0,97.
Рис.28 Действительная и расчетная индикаторные диаграммы четырехтактного двигателя.
Таким образом, действительная индикаторная работа газов в одном цилиндре за один цикл , где часть индикаторной работы, затрачиваемой на процессы газообмена (впуска и выпуска).
Среднее индикаторное давление.
Для сравнительной оценки работоспособности циклов, совершаемых газами в разных цилиндрах двигателя (или в разных двигателях), используется индикаторная работа за цикл, отнесенная к рабочему объему цилиндра, т. е. среднее индикаторное давление
.
Среднее индикаторное давление - это условно-постоянное давление на поршень, которое в течение одного его хода совершает работу, равную индикаторной работе газов за весь цикл.
Рис.29.Теоретическая индикаторная диаграмма обобщенного цикла и график среднего индикаторного давления.
Теоретическое среднее индикаторное давление , характеризующее лишь положительную расчетную индикаторную работу газов за цикл, определяется по формуле .
Графически представляет собой высоту прямоугольника, построенного на основании , площадь которого равна площади верхней петли расчетной индикаторной диаграммы Отсюда, может определяться путем деления вычисленной площади верхней петли расчетной индикаторной диаграммы на длину диаграммы, соответствующую объему .
Действительное среднее индикаторное давление для различных двигателей при полной нагрузке находится в пределах:
в четырехтактных карбюраторных двигателях 0,8-1,2 МПа;
в двухтактных карбюраторных двигателях с кривошипно-камерной продувкой - 0,35-0,55 МПа;
в четырехтактных дизелях без наддува 0,7-1,1 МПа;
в четырехтактных двигателях с наддувом - до 2,2 МПа;
в двухтактных дизелях без наддува - 0,4-0,7 МПа;
в двухтактных дизелях с наддувом - до 1,2 МПа.
По мере уменьшения нагрузки индикаторное давление снижается. При работе двигателя без нагрузки (холостой ход) вся индикаторная работа затрачивается на трение и привод вспомогательных механизмов двигателя. Среднее индикаторное давление двигателя, работающего с полной нагрузкой, существенно зависит от частоты вращения коленчатого вала двигателя.
Рис.30.Зависимость среднего индикаторного давления от частоты вращения коленчатого вала.
Максимальное значение имеет место на средней частоте вращения, составляющей около 50 % номинальной. При этом наполнение цилиндра свежим зарядом наибольшее при сравнительно небольших тепловых потерях в цикле. При меньшей частоте вращения индикаторное давление меньше вследствие больших тепловых потерь и меньшего наполнения из-за обратного выброса из цилиндра свежего заряда. При большей частоте тепловыделение в цилиндре уменьшается вследствие ухудшения условий наполнения. Тепловые потери также уменьшаются, однако значительно возрастают насосные потери, связанные с газообменом. В результате снижается давление во всех характерных точках цикла, а значит, и среднее индикаторное давление.
Индикаторная мощность двигателя.
Величина, определяемая отношением работы, совершаемой газами в цилиндрах двигателя, к интервалу времени ее совершения, называется индикаторной мощностью.
Индикаторная работа газов в одном цилиндре за один цикл
.
Индикаторная работа, совершаемая газами в одном цилиндре за одну секунду, или индикаторная мощность одного цилиндра двигателя (кВт):
,
где - тактность двигателя; - частота вращения коленчатого вала, об/мин; - среднее индикаторное давление, МПа; - рабочий объем цилиндра, л.
Индикаторная мощность многоцилиндрового двигателя
,
где - число цилиндров в двигателе.
Индикаторный к. п. д.
В отличие от теоретического цикла, в котором тепловые потери (принципиально неустранимые) связаны лишь с необходимостью отдавать часть подведенного тепла холодильнику, в действительном рабочем цикле имеет место ряд дополнительных, принципиально устранимых потерь тепла, вызванных теплообменом между газом и станками, неполным сгоранием топлива, диссоциацией продуктов сгорания, утечкой рабочей смеси через неплотности и т. п.
Степень использования теплоты в действительном рабочем цикле оценивается индикаторным к. п. д. , представляющим отношение теплоты, выделенной при сгорании 1 кг топлива и преобразованной в полезную работу цикла , к удельной теплоте сгорания топлива :
.
Рис.31.Зависимость основных индикаторных показателей от частоты вращения коленчатого вала: а – среднего давления и мощности;
б – мощности и удельного расхода топлива при различной нагрузки двигателя.
Дата добавления: 2016-02-16; просмотров: 1071;