Вопрос 4. Основные индикаторные показатели двс.

Ответ 4. Индикаторными показателями называются величины, характеризующие работу, совершаемую газами в цилиндре ДВС. К индикаторным показателям относят: индикаторную мощность N_i, среднее индикаторное давление P_i, индикаторный к.п.д. _i, удельный индикаторный расход топлива g_i.

Индикаторным к.п.д. называется отношение количества теплоты, превращенной в полезную работу L_п внутри цилиндра реального двигателя ко всему теплу, подведенному за цикл Q_ц

_i = L_п / Q_ц .

Индикаторный к.п.д. оценивает степень совершенства превращения теплоты в полезную работу в реальном двигателе.

Степень приближения параметров реального цикла к теоретическому циклу ДВС оценивается относительным к.п.д

_о = _i / _t = 0,850,9,

где _t – термодинамический к.п.д.

Относительным к.п.д. называется отношение количества теплоты, превращенное в полезную индикаторную работу к теплу превращенному в полезную работу в теоретическом цикле

_о = L_i / L_t.

Работа газов в цилиндре определяется по формуле

L_i = P_i V_ni2n_e / ,

где V_n – рабочий объем одного цилиндра, л; i – число цилиндров ДВС; n_e – частота вращения коленчатого вала, мин ^–1;  - тактность ДВС.

Средним индикаторным давлением называется точное условное постоянное давление, при котором работа, совершаемая за 1 ход поршня равна работе совершаемой газом за весь цикл

P_i = L_i / F_п^.S, МПа,

где F_п – площадь огневой поверхности поршня, м²; S – ход поршня, м.

Мощность, развиваемая газами внутри цилиндра, называется индикаторной

N_i = L_i / t = P_i V_nin_e / 30, кВт,

где t – время, за которое совершается индикаторная работа, с.

Удельный индикаторный расход топлива это отношение часового расхода топлива к индикаторной мощности ДВС

g_i = G_T^.10³ / N_i , г/(кВт^.ч),

g_i = 3600 / H_u^._i = с/_i ,

где H_u – низшая теплота сгорания 1 кг топлива, МДж/кг.

Вопрос 5. Тепловой баланс двс. Основные показатели, характеризующие массогабаритные показатели и тепловую напряженность двс.

Ответ 5. В процессе работы ДВС не все тепло, полученное в результате сгорания топлива, превращается в полезную работу. Часть энергии расходуется и исчезает в виде тепловых потерь. Общее уравнение теплового баланса ДВС представляет собой следующую математическую зависимость:

Q_т = Q_е + Q_охл + Q_м + Q_г + Q_н.с. + Q_ост ,

где Q_т = G_т^.H_u/3600 – теплота, вводимая в цилиндр ДВС при сгорании топлива, кДж/с; здесь: H_u – низшая теплота сгорания 1 кг топлива, кДж/кг; G_т – часовой расход топлива, кг/ч;

Q_е = N_e = G_т^.H_u^._е – теплота превращенная в эффективную мощность, кВт; здесь: _е – эффективный к.п.д. ДВС; N_e – эффективная мощность, кВт.

Q_охл = c_вG_вt_в – теплота, отводимая от цилиндра ДВС системой охлаждения, кДж/с;

здесь: c_в = теплоемкость рабочего тела системы охлаждения, кДж/(кг^.К); G_в – расход рабочего тела в системе охлаждения, кг/с; t_в – перепад температур рабочего тела в системе охлаждения, ^оС;

Q_м = c_мG_мt_м – теплота, отводимая от деталей ДВС в моторное масло, кДж/с;

здесь: c_м – теплоемкость масла, кДж/(кг^.оС); G_м – расход масла в системе смазки, кг/с; t_м – изменение температуры масла в системе смазки, ^оС;

Q_г = (0,30,4)Q_Т = G(₂c_гT_г–₁c_вT_о)/3600 – тепло, уносимое с отработавшими газами, кДж/с;

здесь: ₂ – число молей продуктов сгорания, кмоль; ₁ – число молей воздуха, поступившего в двигатель, кмоль; T_г – температура газа в выхлопной трубе, К; T_о – температура воздуха на впуске, К; c_г и c_в – изобарные мольные теплоемкости соответственно газа и воздуха, кДж/кмольК;

Q_н.с. = H_uG_т/3600 = 33,2l_o(1-)G_т – теплота неполноты сгорания топлива, кДж/с,

Q_ост – неучтенная теплота, Q_ост  0,1Q_т .

Основными показателями, характеризующими напряженность работы ДВС является: литровая мощность (N_л); поршневая мощность (N_п), литровая масса (q_л), удельная масса (q_N).

• литровая мощность: N_л = N_e/iV_n , кВт/л, где i – число цилиндров; V_n – рабочий объем одного цилиндра.

• поршневая мощность: N_п = N_e/iF_п , кВт/дм², где F_п – площадь огневой поверхности поршня, дм².

• литровая масса: q_л = m_дв/iV_n , кг/л, где m_дв – масса двигателя, кг.

• удельная масса: q_N = m_дв/ N_e , кг/кВт.