Главная Двигатели внутреннего сгорания Теплоиспользование в двигателях Эффективная мощность двигателя
Эффективная мощность двигателя
Полезная мощность, передаваемая двигателем потребителю, именуемая эффективной мощностью Nе, меньше, чем Ni, на величину механических потерь.
Эти потери обусловлены трением поршня и подшипников, затратой работы на насосы — топливный, продувочный, водяной и пр. Известно, что механические потери учитываются механическим к. п. д., т. е.
ηм = Nе / Ni ,
и поэтому
Ne = ηмNi. (11,28)
Средние значения механического к. п. д. у различных двигателей колеблются в пределах 0,7—0,9.
Если мощность, соответствующую механическим потерям, обозначить через Nr, то
Ne= Ni – Nr .
Разделим все части этой формулы на коэффициент К. Для четырехтактного двигателя К =Vhni /900, для двухтактного К = Vhni /450.
Тогда
Ne / K = Ni /K – Nr / K .
Из формул (II, 24) и (II, 25) видно, что член Ni /K представляет
собой среднее индикаторное давление pi.По аналогии с этим член
Ne / K называют средним эффективным давлением ре.
Физический смысл его таков: это та часть среднего индикаторного давления, которая пропорциональна работе, отдаваемой двигателем потребителю.
Член Nr / K = рr соответствует той части среднего индикаторного
давления, которая пропорциональна работе, затраченной на механические потери.
Величины ре и рr имеют большое значение при расчете и сравнении показателей различных типов двигателей.
Из формул (II, 24), (II, 25), (II, 28) и (II, 30) следует: для четырехтактных двигателей
В современных четырехтактных дизелях без наддува в среднем 5 < pе < 8 кГ/см2. В двухтактных дизелях, где часть хода поршня отводится на процесс выпуска, ре соответственно оказывается ниже примерно на 20%. Наиболее низкие ре, порядка 2,5 кГ/см2, встречаются у двигателей с картерной продувкой
При наддуве ре может быть значительно поднято — до 15 кГ/см2 и выше.
Добавлено спустя 2 минуты 6 секунд:bw-man/raschet-moshnosti-po-rashodu-topliva-t21539.html тут еще по расходу топлива считали
Добавлено спустя 7 минут 10 секунд:Определение мощности двигателя. Индикаторную мощность
определяют по среднему индикаторному давлению и частоте вращения двигателя:
Ni = рі 0,785DSni/ 60 х 75 z и.л.с.
где рі—среднее индикаторное давление, кг-с/см2;
D—диаметр цилиндра, см;
S—ход поршня, см; п —частота вращения вала, об/мин; і—число цилиндров двигателя;
г — тактность (2 — для четыре тактных, 1 — для двухтактных двигателей).
Среднее индикаторное давление определяют по индикаторной диаграмме, которую снимают с помощью механического индикатора. Индикатор регистрирует в определенном масштабе давление газов в цилиндре в зависимости от положения поршня или угла поворота мотыля. Иными словами, индикаторная диаграмма представляет собой (в координатах р—V) кривую изменения давления газов в цилиндре в зависимости от хода поршня. Такие диаграммы называют нормальными.
Электрические индикаторы позволяют получить диаграммы, развернутые по углу поворота мотыля или по времени (в координатах р—ф, р—^.
Во время индицирования следует обеспечить постоянную частоту вращения и нагрузку на двигатель. На режиме номинальной нагрузки при установившемся тепловом режиме двигателя снимают обычно по 2—3 индикаторные диаграммы.
При подготовке к индицированию необходимо:
ознакомиться с инструкцией по обслуживанию прибора, проверить индикаторные приводы, следить, чтобы не было слабины или мертвых ходов;
отрегулировать шнур таким образом, чтобы диаграмма занимала центральную часть на бумажном листке;
проверить соответствие резьб и конусов индикатора и индикаторного крана;
пружину индикатора выбрать такую, чтобы рz не превышало обозначенного давления, и диаграмма не выходила за верхнюю границу барабана;
убедиться в том, что сила трения поршня и штока в цилиндре индикатора позволяет поршню под действием собственной массы опускаться медленно;
отрегулировать винт пишущего механизма для того, чтобы карандаш оставлял четкие, сплошные линии;
продуть индикаторный кран;
создать предварительный натяг пружины барабана с таким расчетом, чтобы разница натяжения в начале и конце поворота барабана была незначительной;
проверить прямолинейность движения карандаша и его перпендикулярность образующей барабана.
Атмосферную линию наносят при закрытом индикаторном кране. Затем необходимо быстро открыть индикаторный кран и на короткое время передвинуть рукой карандаш к поверхности бумаги, натянутой на барабан.
Обычно записывают не более двух циклов. После этого закрывают индикаторный кран, снимают бумагу с диаграммой и записывают на ней дату и время индицирования, номер цилиндра, частоту вращения двигателя и масштаб пружины. После окончания индицирования индикатор необходимо тщательно осмотреть и смазать.
По нормальной индикаторной диаграмме подсчитывают среднее индикаторное давление рі и индикаторную мощность Мі цилиндра. Для этого с помощью планиметра определяют площадь нормальной индикаторной диаграммы / с погрешностью измерения не более 1%.
Величину площади диаграммы определяют по формуле
f=ka мм2,
где k—постоянная планиметра;
а — разность отсчетов планиметра до и после обвода диаграммы, мм2.
На диаграмме записывают результат как среднее трех обводов диаграммы.
В случае отсутствия планиметра площадь индикаторной диаграммы
вычисляют известным приближенным графическим методом (по средней высоте диаграммы).
Среднее индикаторное давление определяют по выражению
pi = f/ml=hi /т
где т—масштаб индикаторной диаграммы, мм/(кг-с/см2);
1 —длина диаграммы, мм;
hi — средняя высота диаграммы, мм.
Для определения индикаторной цилиндровой мощности применяют упрощенные формулы:
для четырехтактных двигателей простого действия N =FS/9000pi п и.л. с.
для двухтактных двигателей простого действия
N = FS/4500 pi п и. л. с.
Для получения N (в кВт) необходимо полученное значение N1 (в и. л. с.) умножить на 0,736.
Определение крутящего момента и эффективной мощности двигателя. Мощность на валу двигателя Ые непосредственно измерить невозможно. Но зная величину крутящего момента Мкр, можно определить мощность, потребляемую гребным винтом, и определить соответствие винта корпусу судна и главному двигателю.
С другой стороны, определив Мкр и проиндицировав двигатель, можно определить величину механических потерь, наметить пути повышения экономичности установки.
Для определения Мкр на заводских стендах и в лабораториях применяют тормоза различной конструкции (гидравлические, электрические и иногда механические). На морских судах для определения Мкр используют переносные или штатные торсиометры, измеряющие непосредственно не крутящий момент, а параметры, которые его характеризуют. Например, Мкр часто определяют по углу скручивания ф вала.
Крутящий момент можно определить из выражения
Мкр=фG1p/ 1 кгс.м, а
эффективную мощность
№=0,0014 в 1р п ф/1 э. л. с.,
где ф—угол закручивания вала между сечениями, расположенными на расстоянии 1м, град.;
1—расстояние между сечениями, принятыми для измерения, м; G—модуль сдвига материала вала, кг-с/м2;
т 4
1р—полярный момент инерции сечения вала, м .
Точность измерения Мкр зависит от внешних факторов (вибрации подшипников, температуры воздуха), а также от конструкции торсиометра, схемы измерений, состояния его механической и электрической частей.
Торсиометр следует устанавливать подальше от фланцев, шпоночных канавок и соединительных муфт на промежуточном валу возможно ближе к двигателю. Датчик торсиометра надо устанавливать как можно ближе к узловой точке крутильных колебаний вала, т. е. там, где амплитуда крутильных колебаний вала минимальна.
Для того чтобы показания торсиометра были стабильными, необходимо обеспечить надежное крепление опорных колец, исключающее их смещение.
В процессе подготовки, монтажа и настройки элементов торсиометра необходимо точно следовать рекомендациям инструкции, так как отступление от нее может привести к искажению показаний прибора из-за появления дополнительных погрешностей.
При отсутствии на двигателе индикаторных приводов, а на валу— торсиометра эффективную мощность можно определить по косвенным показателям (расходу топлива, частоте вращения, температуре выпускных газов, среднему давлению газов). Эти способы определения мощности дизеля применяют только при наличии на судне графических зависимостей
основных параметров (характеристик), построенных по результатам стендовых или ходовых испытаний.
Например, анализируя результаты замеров на судне, скажем, температуры выхлопных газов tr и частоты вращения п, и используя график зависимости Мкр построенный в процессе испытаний двигателя, можно определить Мир, а затем и Ne.
Мощность дизеля, работающего на электрический генератор, можно определить штатными приборами по величинам напряжения и силы тока:
на генератор постоянного тока
Ne = nr IU/1000 кВт;
на генератор переменного тока Ne = V3 cos ф Hr IU/1000 кВт,
где I и U—сила тока и напряжение на клеммах генератора, А, В;
Цг и соєф—к.п.д. генератора и коэффициент мощности, определяемые по паспортной характеристике.
Определение расхода топлива и смазочного масла. Расход топлива является основной величиной, характеризующей экономичность работы двигателя, качество регулирования рабочего процесса, состояние трущихся поверхностей и топливной аппаратуры.
Эффективный к. п.д. двигателя определяют по выражению 1> = 632/ ge Q
ge— расход топлива;
Q—теплота сгорания топлива.
В судовых условиях расход топлива определяют весовым и объемным способами. Однако в большинстве случаев при проведении
теплотехнических испытаний пользуются объемным способом.
Количество расходуемого топлива обычно измеряют расходными мерными баками, снабженными мерительным устройством. Объем мерного бака подбирают так, чтобы время расхода топлива при полной мощности двигателя составило не менее 5 мин.
Расход топлива определяют при установившихся частоте вращения и режиме двигателя. Одновременно замеряют другие параметры. Плотность топлива определяют денсиметром. На каждом режиме производят последовательно 2—3 замера.
Средний расход топлива находят по формуле
G= V Z Z 3600 / t кг/ч,
где V., — объем мерного бака, м3;
Z — плотность топлива при данной температуре, кг/м3; z—число баков израсходованного топлива;
Т — суммарное время расхода топлива, сек.
Весовой способ определения расхода топлива более точен, но он требует наличия десятичных или двух плечих весов, применение которых в судовых условиях затруднительно. Поэтому этот способ применяют лишь в стационарных условиях.
Расход циркуляционного смазочного масла определяют так же, как и расход топлива, при помощи расходного бака.
Объективная реальность есть бред, вызванный недостатком алкоголя в крови.
Сэр Уинстон Черчилль