ИНДИКАТОРНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ РАБОЧЕГО ЦИКЛА ДВС

Стр 1 из 2Следующая ⇒

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

Федеральное государственное АВТОНОМНОЕ образовательное

учреждение высшего образования

«Севастопольский государственный университет»

Институт кораблестроения и морского транспорта

Гоголев Г.В.

Расчет и построение теоретической

Индикаторной диаграммы судового двс

Рекомендовано

Учебно-методическим советом института

в качестве методических указаний

для студентов очной и заочной форм обучения

специальности

26.05.06 – Э ксплуатация судовых энергетических установок и

очной и заочной форм обучения

Севастополь

2016

УДК 629.431.74.052:621.436

ББК 39.46

Рецензенты: К.В. Перепадя, к.т.н., доцент каф. ОиК

В.А. Очеретяный, к.т.н., доцент каф. ЭМСС

Г.В. Гоголев , В.В. Душко

Расчет и построение теоретической индикаторной диаграммы судового ДВС: методические указания к практическому занятию по дисциплине «Судовые двигатели внутреннего сгорания». – Севастополь: ФГАОУВО «СевГУ», 2016. – 12 с.

Рассматривается расчет и построение теоретической индикаторной диаграммы судовых двухтактных и четырехтактных дизельных двигателей.

Пособие предназначено для студентов очной и заочной форм обучения Севастопольского государственного университета, института кораблестроения и морского транспорта, специальности 26.05.06 – Эксплуатация судовых энергетических установок.

Выполнение практической работы направлено на изучение следующих профессионально-специализированных компетенций (Конвенция ПДНВ):

ПСК-6 – Основные принципы конструкции и работы механических систем, включая судовой дизель.( Эксплуатация главных установок и вспомогательных механизмов и связанных с ними систем управления)

© Гоголев Г.В., Душко В.В. 2016

© Издание ФГАОУВО «СевГУ», 2016

Содержание

Введение …………………………………………………..		3
Список принятых условных обозначений………………		3
1.	Индикаторные показатели рабочего цикла ДВС ….	4
2.	Расчет теоретической индикаторной диаграммы …	7
3.	Построение теоретической индикаторной диаграммы……………………………………………	8
Библиографический список ……………………………...		12

Введение

Тепловой расчет двигателя завершается построением индикаторной диаграммы рабочего процесса в координатных осях p - V (давление – объём). Индикаторная диаграмма, изображенная в этих осях, представляет собой зависимость давления газов в цилиндре от его объема. При построении индикаторной диаграммы следует помнить, что рабочий процесс в четырехтактных двигателях происходит за два оборота коленчатого вала, т.е. за четыре хода поршня двигателя, а в двухтактных – за один оборот коленчатого вала, т.е. за два хода поршня.

Расчетная индикаторная диаграмма строится по значениям давлений и объемов в характерных точках расчетного цикла (a, b, c, d, y, z, f) и значениям показателей политроп сжатия и расширения (n ₁, n ₂). В качестве примера на рисунках 3.1 и 3.3 представлены индикаторные диаграммы 4- и 2-тактных двигателей соответственно.

Полученная расчетная (теоретическая) индикаторная диаграмма в дальнейшем будет исходным материалом для динамического и прочностного расчетов двигателя.

Список принятых условных обозначений

ДВС	– двигатель внутреннего сгорания	V	– объем цилиндра текущий
ВМТ	– верхняя мертвая точка	V_c	– объем камеры сжатия
НМТ	– нижняя мертвая точка	p_a	– давление в начале сжатия
p _к	– давление наддува (после компрессора)	p _т	– давление перед турбиной турбокомпрессора
Δp _к	– сопротивление впускного тракта	p_s	– давление наддувочного воздуха перед органами впуска
p_z	– максимальное давление сгорания	а	– начало процесса сжатия
p _с	– давление в конце сжатия	b	– открытие выхлопного клапана
p_r	– давление остаточных газов в цилиндре в конце процесса выпуска	d	– открытие продувочных окон (клапанов)
Δp_r	– аэродинамическое сопротивление выпускного тракта	b ′	– закрытие выхлопного клапана
p ₀	– атмосферное давление	S	– ход поршня
p ₁	– среднее давление процесса сжатия	p _е	– среднее эффективное давление
p ₂	– среднее давление процесса расширения	p_i	– среднее индикаторное давление
p _м	– среднее давление механических потерь	b_i	– индикаторный удельный расход топлива b_i,
V_s	– рабочий объем цилиндра	V_a	– полный объем цилиндра

ИНДИКАТОРНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ РАБОЧЕГО ЦИКЛА ДВС

Графическое изображение рабочего цикла, т.е. диаграмма, показывающая изменение давления р в цилиндре в зависимости от объёма цилиндра V (или хода поршня S) за цикл называется нормальной индикаторной диаграммой. Такую диаграмму снимают на работающем дизеле при помощи специального прибора – индикатора.

К индикаторным показателям двигателя относятся среднее индикаторное давление p_i, индикаторная мощность N_i, индикаторный удельный расход топлива b_i, и индикаторный к.п.д. h _i.

Если бы давление было выражено в паскалях, а объем цилиндра в м³, то полезная работа была бы представлена заштрихованной площадью внутри индикаторной диаграммы (заштрихованная площадь рисунок. 1.1 пропорциональна полезной работе цикла). Эту работу принято называть индикаторной работой - L_i, Дж.

Для удобства ведения расчетов и сравнения разных двигателей переменные по ходу поршня давления можно заменить постоянным (фиктивным) давлением, которое обеспечивает получение той же работы, что и цикл с переменным давлением. Это среднее постоянное давление называется средним индикаторным давлением p_i. Следовательно под средним индикаторным давлением подразумевается условное постоянное давление p_i, действующее на поршень на рабочем ходе и совершающее за один цикл работу, равную индикаторной работе замкнутого цикла. Графически среднее индикаторное давление представляет собой высоту прямоугольника, площадь которого равна площади индикаторной диаграммы, а основание – длине диаграммы. На рисунке 1.1 показана геометрическая интерпретация определения p_i. Если площадь индикаторной диаграммы (косая штриховка) преобразовать в равновеликую площадь прямоугольника с длиной, равной V_h (отмечено вертикальной штриховкой), то высота этого прямоугольника будет равна p_i.

Среднее индикаторное давление, как удельная работа цикла, отражает эффективность использования рабочего объема цилиндра - чем больше p_i, тем больше Дж полезной работы снимается с 1 м³ рабочего объема цилиндра, тем выше эффективность двигателя как источника механической работы.

Мощность, получаемая в одном цилиндре за один рабочий цикл - индикаторная цилиндровая мощность, определяется как:

где - время совершения одного рабочего цикла, с;

m, n -коэффициент тактности и частота вращения коленчатого вала, об/мин.

Принимая , получим:

где -постоянная цилиндра.

Индикаторная мощность многоцилиндрового дизеля при условии идентичности рабочих процессов в цилиндрах определится умножением правой части формулы на число цилиндров i:

Для расчета прочности коленчатого вала требуется определить крутящий индикаторный момент двигателя - М _i. Расчетная формула для М _i имеет вид:

где, кроме известных параметров - площадь поршня, м²;

-радиус кривошипа коленчатого вала, м. При подстановке в формулу p_i. в МПа крутящий момент будет измеряться в МН∙м.

Показатели работы двигателя поддразделяются на индикаторные (внутренние), характеризующие совершенство рабочего цикла в цилиндре и учитывающие только тепловые потери в самом цилиндре и эффективные (внешние), учитывающие помимо тепловых и механические потери, которые имеются при передаче энергии расширения газов через поршень и кривошипно-шатунный механизм на коленчатый вал двигателя.

Эффективная мощность двигателя определяется площадью индикаторной диаграммы 1, или равной ей площадью 3, механические потери – площадью 2.

Рисунок 1.1 – Теоретическая индикаторная диаграмма

четырехтактных двигателей

При условии полного сгорания цикловой подачи топлива g_ц количество теплоты, подведенной к рабочему телу в цикле, составит , кДж ( - низшая удельная теплота сгорания топлива, КДж\кг). Теплота, эквивалентная полезной работе цикла Q _i=L _i, кДж.

Отношение полезной теплоты к подведенной называют индикаторным КПД:

Физический смысл индикаторного КПД состоит в том, что его численное значение, выраженное в долях от единицы или в процентах, показывает, какая часть от выделившегося при сгорании топлива тепла преобразована в полезную механическую работу в рабочем цикле. В современных судовых дизелях достигнуты значения h _i = 0,53…0,55 (53…55%).

Индикаторный КПД отражает степень преобразования тепловой энергии топлива в механическую работу. Затраты топлива на получение полезной работы оцениваются показателем, получившим наименование удельный индикаторный расход топлива:

где G_ч- расход топлива на двигатель, кг/ч (часовой расход топлива). Очевидно, что g _i имеет размерность кг/(кВт∙ч). Физический смысл удельного индикаторного расхода топлива ясен из его размерности: значение g_i показывает, сколько кг топлива затрачивается на получение 1 кВт∙ч полезной индикаторной работы.

Теоретическую индикаторную диаграмму строят по данным расчета рабочего цикла.

Дата добавления: 2019-01-14; просмотров: 1982; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!