ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ РАБОТЫ ДИЗЕЛЬНОГО

ДВИГАТЕЛЯ

К основным показателям, характеризующим работу дизельного двигателя, относят:

· номинальную мощность , [кВт] – длительную эффективную мощность дизеля, назначаемую и гарантируемую изготовителем при заданных частоте вращения и окружающих условиях, для которых предназначен дизель;

· крутящий момент , [Н∙м] – средний крутящий момент, развиваемый дизелем на конце вала отбора мощности;

· частоту вращения , [с^–1] (об/мин) – число оборотов вала отбора мощности дизеля в единицу времени;

· давление в конце сжатия , [МПа] – максимальное давление в цилиндре при кратковременном отключении подачи топлива;

· максимальное давление сгорания , [МПа] – максимальное давление в цилиндре;

· расход топлива , [г/с] (кг/ч) – количество топлива, расходуемого дизелем в единицу времени;

· расход цилиндрового масла , [г/с] (кг/ч) – количество масла, подаваемого насосом-лубрикатором в единицу времени;

· удельный расход топлива , [г/кВт∙ч] – расход топлива на 1 кВт∙ч;

· удельный расход цилиндрового масла , [г/кВт∙ч] – расход цилиндрового масла на 1 кВт∙ч;

· среднее индикаторное давление в цилиндре , [кПа] (кгс/см²);

· среднее эффективное давление в цилиндре , [кПа] (кгс/см²);

· среднее давление в цилиндре по времени , [кПа] (кгс/см²);

· давления [кПа] (кгс/см²) – воздуха на входе в дизель, смазочного масла, топлива и атмосферное давление соответственно;

· температуры [K] (^оC) – воздуха на входе в дизель или агрегат наддува (окружающей среды); воздуха после турбокомпрессора; наддувочного воздуха после охладителя; отработавших газов; охлаждающей жидкости; смазочного масла и топлива, соответственно.

Мощность, развиваемая газами в цилиндре дизеля, называется индикаторной мощностью – N_i. Индикаторная мощность определя-ется по индикаторной диаграмме, площадь которой изображает в некотором масштабе работу газов в цилиндре за один рабочий цикл. Снятие индикаторных диаграмм производится с прогретого работающего дизеля с помощью специального прибора – индикатора.

Если площадь индикаторной диаграммы – (рис. 25) заменить равновеликим ей прямоугольником, основание которого равно длине диаграммы по оси , то высота прямоугольника представит собой величину среднего индикаторного давления – p_i. Среднее индикаторное давление является обобщенной величиной и выражает условное среднее постоянное давление в рабочем цилиндре, которое, воздействуя на поршень, соответствует фактическому переменному давлению за весь рабочий цикл.

Для вычисления индикаторной мощности дизельного двигателя обозначим:

– диаметр цилиндра [см]; – число цилиндров;

– ход поршня [м]; – число оборотов вала [об/мин];

– среднее индикаторное давление [кгс/см²].

Тогда индикаторная мощность двигателя будет равна:

, [кВт] или , [л.с.]

где:

– коэффициент тактности дизельного двигателя:

– для двухтактных дизелей;

– для четырехтактных дизелей;

Индикаторный КПД – оценивает степень использования тепла в цилиндре дизеля и представляет собой отношение теплоты, превращенной в индикаторную работу, к теплоте, получающейся при полном сгорании израсходованного топлива:

где: – расход топлива [кг/ч];

– низшая теплота сгорания топлива [кДж/кг];

Индикаторный КПД не учитывает механических потерь и затрат энергии на привод механизмов, навешенных на двигатель и всегда меньше термического КПД теоретического цикла. Для суждения о степени совершенства действительного процесса по сравнению с теоретическим, служит относительный КПД – отношение индикаторного КПД к термическому КПД теоретического цикла:

Эффективная мощностьдвигателя (мощность, снимаемая с вала) равна индикаторной мощности за вычетом мощности – , расходуемой на преодоление механических потерь в двигателе и на привод вспомогательных механизмов, навешенных на дизель:

, [кВт]

где:

– среднее эффективное давление –условное постоянное давление, при воздействии которого на поршень на протяжении его полного хода совершилась бы эффективная (полезная) работа, равная эффективной работе цикла.

Механический КПД – характеризует конструктивное совершенство двигателя, учитывает все механические потери в нем и показывает, какая часть индикаторной мощности преобразуется в эффективную.

В практике эксплуатации судовых дизелей определение и с достаточной точностью не представляется возможным, поэтому эти величины принимают на основании стендовых испытаний двигателя в зависимости от мощности, необходимой на преодоление механических потерь , и индикаторной мощности при различных нагрузочных режимах.

При одинаковом количестве навешенных механизмов механический КПД у ВОД ниже, чем у МОД, так как работа преодоления сил трения увеличивается с увеличением скорости поршня и числа оборотов двигателя.

Эффективный КПД – показывает степень использования подведенной теплоты к двигателю, учитывая как механические, так и тепловые потери, т.е. показывает, какая часть теплоты превращается в полезную работу на выходном валу двигателя:

КПД всей дизельной установки – должен учитывать расход топлива не только на главный двигатель, но и на вспомогательные двигатели, вспомогательный паровой котел, а также полезные расходы электроэнергии и тепловой энергии всей энергетической установки:

где: – расход топлива на всю ЭУ судна;

– расход топлива на главный двигатель,

– расход топлива на вспомогательные двигатели,

– расход топлива на вспомогательную котельную установку ;

– полезная электроэнергия [кВт].