Что оказывает основное влияние на величину среднего индикаторного давления рi

2.2.6 Индикаторные показатели рабочего цикла

Эффективность действительного теплового цикла ДВС характеризуется индикаторными показателями, которые определяются расчетом или экспериментально при обработке индикаторных диаграмм. Рассмотрим следующие индикаторные показатели: среднее индикаторное давление P_i; индикаторную мощность N_i; индикаторный КПД ƞ_i ; удельный индикаторный расход топлива g_i.

Средним индикаторным давлением p_¡ ДВС называется условное постоянное давление газа, которое, действуя на поршень при расширении, совершает работу, равную работе газов за весь цикл.

Индикаторная расчетная (теоретическая) работа газов, Дж, за один цикл в одном цилиндре

где p_¡p — расчетное среднее индикаторное давление цикла, МПа;

Отсюда получаем расчетное среднее индикаторное давление, МПа:

Чтобы понять физический смысл понятия расчетного среднего индикаторного давления p_¡p, рассмотрим индикаторную диаграмму в координатах р— V на рис. 2.8. Геометрически среднее индикаторное давление газа p_¡ — это высота прямоугольника, равновеликого полезной площади действительной индикаторной диаграммы, построенного на основании V_h. Работа, эквивалентная площади теоретической индикаторной диаграммы, для рабочего цикла дизеля определится следующим образом:

Рис. 2.8. Индикаторная диаграмма и среднее индикаторное давление: р — давление газа; V— объем, занимаемый газом; Vс, V_h, Vа — соответственно
объем камеры сгорания, рабочий объем цилиндра и полный объем цилиндра;
ВМТ, НМТ — соответственно верхняя и нижняя мертвые точки положения
поршня; r — начало впуска; а — начало сжатия; с — конец сжатия; z’ — начало расширения при постоянном давлении у дизеля; r — начало расширения
при изменяющемся давлении; b — конец расширения; р₀ — давление атмосферного воздуха; р_i — среднее индикаторное давление газа

где L_z’z, L_zb — работа газов соответственно на участках z’z и zb, Дж;
L_ас — работа сжатия газа на участке ас, Дж.

Суммарная полезная работа, Дж, за цикл дизеля после определения
и сложения выражений для L_z’z, L_zb, L_ас и соответствующих
преобразований.

Делением полезной работы L_iр, Дж, на рабочий объем V_h, см3, цилиндра получаем с учетом ивыражений расчетное (теоретическое) среднее индикаторное давление дизеля, МПа:

Уравнение расчетного среднего индикаторного давления рабочего цикла бензинового двигателя получаем при подстановке в предыдущее уравнение р = 1 и δ =ε, т.е.

Площадь действительной индикаторной диаграммы меньше теоретической диаграммы за счет скругления у расчетных точек с, z’, z, b и насосных потерь Δр, возникающих при впуске и выпуске газа. Скругления диаграммы обусловлены тепловыми потерями, поскольку реальный процесс горения отличается от теоретического горения.

Среднее индикаторное давление, МПа, действительного цикла

где φ _g — коэффициент, учитывающий полноту действительной индикаторной диаграммы ( φ _g = 0,92…0,97). Значения коэффициента φ _g для бензиновых ДВС больше, чем для дизелей.

Насосные потери, МПа, в четырехтактных двигателях равны разности давлений на выпуске P_r и на впуске P_а:

Действительная величина среднего индикаторного давления р_i, при полной нагрузке составляет, МПа:

Индикаторная мощность N_i,- — мощность, развиваемая газами в цилиндре двигателя, — это работа газов в единицу времени (кДж/с).

Индикаторная работа L_i кДж, за один цикл многоцилиндрового 1 двигателя с числом цилиндров i

1 В многоцилиндровых двигателях сумма рабочих объемов всех цилиндров
выражается в литрах (1 л = 1 дм 3 ) и называется литражом двигателя.

где V_h=FS— рабочий объем цилиндра, л.

Умножив индикаторную работу на число рабочих циклов в секунду —, получим индикаторную мощность, кВт:

В действительном цикле ДВС часть теплоты отводится системой охлаждения, а часть теряется с отработавшими газами, через стенки цилиндров и за счет неполного сгорания топлива. Степень использования теплоты в действительном цикле оценивается индикаторным КПД.

где G_T, — часовой расход топлива, кг/ч; h_u— низшая удельная теплотворная способность топлива, кДж/кг; 3 600 — часовая индикаторная работа, кДж/(кВт ч) (термический эквивалент работы, равный 1 кВт ч).

Индикаторные показатели действительных циклов четырехтактных ДВС

Источник

Что оказывает основное влияние на величину среднего индикаторного давления рi

Главное меню

Судовые двигатели

Площадь внутри теоретической индикаторной диаграммы ди­зеля, построенной в координатах рV, представляет собой в некотором масштабе теоретическую работу L _i ’, совершаемую газами внутри цилиндра за один цикл. Работа L _i совершается перемен­ным давлением.

Для удобства вычислений вводится понятие среднего теорети­ческого индикаторного давления газа р _i ’, под которым понимают условное среднее постоянное давление в цилиндре, действующее на поршень в течение одного его рабочего хода и совершающего ту же работу L _i ‘.

L _i = p _i ’ V _s (147)

При отсутствии планиметра площадь F можно определить при­ближенно методом средних ординат. Длину диаграммы l=V _s делят на 10 равных частей (см. рис. 207, б ); затем условно прини­мают, что ординаты давлений p ₁ , p ₂ , p ₃ , …, p _10, заключенные вну­три контура индикаторной диаграммы и расположенные посере­дине длины между вертикальными границами участка, постоянны для каждого отдельного участка. Тогда р _i находят по выражению:

Среднее теоретическое индикаторное давление р _i ‘ может быть также вычислено по параметрам, характеризующим работу двига­теля и определяемых в расчете цикла. Из уравнения (147)

где L ₁ — работа газа на участке cz’ при V = const и L ₁ = 0;

L ₂ —работа газа на участке z’z (горение происходит при р = const)

Данное выражение для L _i ’ подставляют в уравнение (148) и, произведя ряд преобразований, получают расчетную формулу для определения р _i ‘ в цикле смешанного сгорания:

Это выражение пригодно для четырехтактных двигателей. Для двухтактных р _i относят к полному ходу поршня, причем для двух­тактных с прямоточно-клапанной продувкой

Для двухтактных двигателей с другими типами продувок

р _i = р _i ‘(1 – ? _s ). (149б)

Действительная индикаторная работа газа в цилиндре за один цикл по аналогии с формулой (147)

L _i = р _i V _s . (150)

Общую формулу для четырехтактных и двухтактных двигате­лей получают, введя коэффициент тактности k , равный 0,5 для четырехтактных и единице для двухтактных простого действия.

Следовательно, индикаторная мощность в одном цилиндре

Подставив значение N _i из формулы (151), находят

Произведение p _і p _м = p _э называется средним эффективным давле­нием газа в цикле и представляет собой условное постоянное давление, действующее на поршень за цикл и совершающее ра­боту, равную полезной работе на фланце коленчатого вала.

Таким образом, эффективная мощность двигателя

Мощность, затраченная на преодоление сил сопротивления в двигателе,

Разность p _i — p _э показывает ту часть р _i которая затрачивается на преодоление сил сопротивления в двигателе.

Источник

Что оказывает основное влияние на величину среднего индикаторного давления рi

Если обозначим площадь индикаторной диаграммы fмм 2 и длину ее l мм, то

где р ₁ — среднее индикаторное давление в кГ/см 2 ;

b — масштаб давлений индикаторной диаграммы — 1 ата — в мм.

Средним индикаторным давлением называется такое условное постоян­ное давление, действующее на поршень цилиндра двигателя, работа кото­рого в течение одного хода поршня равна работе действительного перемен­ного давления газов за один цикл.

Среднее индикаторное давление является показателем совершенства цикла двигателя и, кроме того, позволяет (как это будет показано в даль­нейшем) производить подсчет мощности, развиваемой в цилиндре двига­теля.

Среднее индикаторное давление расчетного цикла, или, как его назы­вают, среднее теоретическое индикаторное давление, может быть определено по площади расчетного цикла [по формуле (90)], либо аналитическим путем. Аналитический способ определения среднего теоретического индикаторного давления основан на том, что совершаемая работа за цикл, отнесенная к 1 м 3 рабочего объема цилиндра, и является искомым средним индикаторным дав­лением:

Знак минус в выражении работы L _ас показывает, что работа за про­цесс сжатия затрачивается. Работа за процесс сгорания с—z равна

Подставляя значения работы отдельных процессов в выражение (92), получим формулу для определения среднего теоретического индикаторного давления цикла смешанного подвода тепла:

При р = 1 получим среднее теоретическое индикаторное давление цикле с изохорным подводом тепла:

Источник

Работа и мощность двигателей: среднее индикаторное давление

Категория: Основы ДВС.

В процессе расширения, под воздействием расширяющихся газов, поршень перемещается и тепловая (внутренняя) энергия газов преобразуется в механическую работу. Величина этой работы за один цикл определяется произведением силы давления газов на перемещение поршня, равного его ходу. Однако сила давления газов на поршень непостоянна и уменьшается в период перемещения поршня. В процессе сжатия воздуха в цилиндре перемещение поршня связано с затратой механической работы. Величина этой работы равна произведению силы давления воздуха и перемещения поршня. Причем эта сила также непостоянна и увеличивается по мере приближения поршня к мертвой точке.

Полезная механическая работа равна разности работ расширения и сжатия. Эта работа, полученная внутри цилиндра двигателя за один цикл, называется индикаторной работой Ai. При определении Аi используют индикаторную диаграмму, показывающую в масштабе величину давления в цилиндре при любом положении поршня; диаграмму снимают с помощью индикатора давления.

На рис. 15 представлена индикаторная диаграмма двухтактного двигателя. Заштрихованная площадь диаграмммы (в масштабе) как раз и равна индикаторной работе. Индикаторную работу можно определить следующим образом: сначала при помощи планиметра найти площадь диаграммы F мм2 И измерить длину диаграммы l мм; разделив F на l, получим среднюю высоту h мм; площадь прямоугольника высотой h равна площади диаграммы. Так как площади равны, то и величины работ равны. Разделив высоту h на масштаб пружины индикатора m мм2/бар, получим среднее давление на цикл.

Среднее давление в цилиндре за цикл называется средним индикаторным давлением Pi бар (105 H/m2):

При подсчете Pi четырехтактного двигателя следовало бы учитывать отрицательную площадь диаграммы, ограниченную кривыми процессов впуска и выпуска (рис. 16). Практически эта отрицательная работа, связанная с насосными потерями, не учитывается, так как величина ее очень мала. У четырехтактного двигателя рабочий цикл совершается за два оборота коленчатого вала и среднее индикаторное давление Рi за цикл будет в два раза меньше, чем у подобного ему двухтактного двигателя. Однако для возможности сравнения четырехтактных и двухтактных двигателей при определении Рi четырехтактного двигателя процессами впуска и выпуска пренебрегают. При расчете мощности это обстоятельство учитывается введением в знаменатель формулы коэффициента тактности z = 2. Для двухтактного двигателя z = 1.

Итак, мощность цилиндра двигателя (кВт)

При условии равенства среднего индикаторного давления всех цилиндров мощность двигателя равна (i – число цилиндров)

и обозначив неизменную для конкретно рассматриваемого двигателя величину:

представим мощность выражением

Среднее индикаторное давление и средняя скорость поршня это основные характеристики двигателя. Среднее индикаторное давление является показателем тепловой напряженности двигателя. Средняя скорость поршня характеризует его динамическую напряженность и является основным показателем моторесурса.

Среднее индикаторное давление составляет у дизелей (бар):

Средняя скорость поршня у мощных малооборотных дизелей достигает:Сm = 5÷6,8 м/с.

Средняя скорость поршня у среднеоборотных Сm = 8÷10 м/с.

Эффективная мощность двигателя, т.е. мощность, передаваемая потребителю, меньше индикаторной на величину механических потерь, при передаче мощности от цилиндра к фланцу коленчатого вала. Эти потери учитываются механическим коэффициентом полезного действия ɳм:

Произведение Piɳм = Ре носит название среднего эффективного давления. Учитывая это, эффективную мощность (кВт) двигателя можно выразить формулой:

Источник

Индикаторные показатели рабочего цикла двигателя

Индикаторные показатели рабочего цикла характеризуют совершенство рабочего цикла по теплоиспользованию, качеству организации и протекания процессов. К ним относятся среднее индикаторное давление р’_i, индикаторный к.п.д. η_i и удельный индикаторный расход топлива g_i.

3.6.1 Среднее индикаторное давление р_i, (МПа)

При подсчетах мощности, а также для характеристики напряженности и степени эффективности рабочего цикла двигателей различных типов пользуются понятием теоретического среднего индикаторного давления р’_i..

Величина р’_i (МПа) может быть определена графически по теоретически индикаторной диаграмме, построенной по данным теплового расчета или вычислены по аналогическим зависимостям.

При аналитическом определении теоретического индикаторного давления р’_i для карбюраторного двигателя (рисунок 6, а), работающего по циклу с подводом теплоты при v = const используют уравнение [1], [8]

(71)

Для дизеля, работающего по циклу со смешанным с подводом теплоты (рисунок 6, б).

(72)

Среднее индикаторное давление р’_i (МПа) действительного цикла отличается от значения р’_i на величину, пропорциональную уменьшению расчетной диаграммы за счет округления в точках с, z, в (рисунок 6, а,б).

Уменьшение действительного среднего индикаторного давления р_i вследствие отклонения действительного процесса от расчетного цикла оценивается коэффициентом полноты диаграммы φ_п.

(73)

Коэффициент полноты диаграммы φ_п принимается равным:

– для карбюраторных двигателей – 0,94…0,97;

3.6.2 Индикаторный к.п.д. η_i

Индикаторный к.п.д. η_i характеризует степень использования в действительном цикле теплоты топлива для получения полезной работы и учитывает все тепловые потери, связанные с осуществлением действительного цикла.

При тепловом расчете индикаторный к.п.д. η_i двигателя определяют из выражений:

(74)

3.6.3 Удельный индикаторный расход топлива g_i (г/кВт ч)

Экономичность действительного цикла двигателя оценивают удельным индикаторным расходом топлива g_i, под которым понимают расход топлива на единицу индикаторной мощности в единицу времени.

Индикаторные показатели р_i, η_i и g_i для четырехтактных двигателей, работающие на номинальном режиме

При известной величине индикаторный к.п.д. (таблица 8) удельный индикаторный расход топлива g_i определяют из уравнений

(75)

(76)

Затем переходят к определению эффективных показателей двигателя.

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Источник