книги из ГПНТБ / Ченцов В.Н. Тепломеханическое оборудование автономных источников электроснабжения конспект лекций

Среднее

индикаторное

давление

цикла

В результате расчета

процессов

наполнения, сжатия,

с г о р а ­

ния и расширения определяются

давления в точках расчетной

ин ­

дикаторной диаграммы

а

, с ,

г ' ,

г и е

( с м . р и с . 4 ) .

По

этим

индикаторная

диаграмма

расчетного

цикла. Планимѳтрируя

диа ­

грамму,

можно

получить

индикаторную работу цикла.

Ч = Su.d

К Г М '

где

р -

масштабный коэффициент,

показывающий скольким

кило­

граммометрам работы соответствует единица площади

индикаторной

диаграммы;

6и3-

площадь индикаторной диаграммы.

тельная работа, затраченная на всасывание

воздуха

в цилиндр

и

на выталкивание

продуктов

сгорания

из

цилиндра

(площадь

Sz

) ,

характеризующая

собой

так

называемые

насосные

потери,

относится

к механическим потерям

и

учитывается

механическим

к . п . д .

На рис.15 представлена расчетная индикаторная диаграмма

цикла

дизеля ро

смешанным

подводом

тепла.

Из диаграммы

с л е ­

дует,

что

работа

цикла

может

быть представлена

как

а л г е ­

браическая сумма положительной работы W2

изобарного

расшире­

ния газов

(площадь

тг'ък

диаграммы),

положительной работы

W 3

политропического

расширения

продуктов сгорания

(площадь

к zen

диаграммы)

и отрицательной

работы

W,

политропического

сгатия свежего заряда воздуха (площадь mean

диаграммы).

Вы­

числим

эти

работы.

Для политропы

Q.C

сжатия текущие давления и объем

с в я з а ­

ны соотношением

Р У " Г

dV

• J ГСЧС

у/т,

Р Vя ' V

7 7 , - /

_ с с 'с

* с

"с

, 7 , - 7

/7, - >

Учитывая

что

V"'"'

,

окончательно

работа

сжатия может

быть

представлена в

виде:

W =

РѴ

7

-

с

с

Работа изобарного

расширения

газов

v t - P , ( V f - v ; o .

Преобразуем выражение

работы

W 2

:

W, = Р — f г

V f

- -LL V )

1

c PP

\ V

V е /

Учитывая, что

- ^ - =

Л

,

а

—

=

» работа W z

изобар-

y

~ f

иого расширения может

быть

окончательно

представлена в

виде:

Р

V

1

V»

Учитывая, что - j f - = Л ,

- ^ - = р *

т т 1

- = & » окончательно

n,-l

п,-

1

Полная положительная работа

W y

цикла

соответствует

пло­

щади

aci'tea

индикаторной диаграммы

расчетного

цикла.

Для

характеристики

степени

совершенства

расчетного

цикла

вводится

понятие о

с р е д н е м

и н

д и к

а т о

р н

о м

д а в

л е

н и

и .

всего его рабочего

хода,

при

котором получается такая же рабо-?

та \*J

цикла,

как

и при

реальном изменяющемся давлении. Гра ­

фически

среднее

индикаторное

давление p-t

представляется, вы­

сотой прямоугольника, построенного на основании

Ѵ5

, равно ­

великого площади

acz'zea

расчетной

индикаторной

диа ­

граммы

( с м . р и с . 1 5 ) . Среднее

индикаторное

давление

является

65

Подставляя

в

последнюю формулу

Ѵ ц

,

выраженное

соотноше­

нием

( * )

, получим

зависимость

среднего

индикаторного

д а в л е ­

ния

от параметров

цикла:

Лр

л - '

*<р-"-*Ч'-,-*Ч •кГс/cw2.

СЗЗ)

п,-І

44)

В формуле (33) в знаменателе отсутствует коэффициент 10

потому,

что

давление

Р

также

подставляется

в кГс/см^ .

Из анализа

выражения pt- следует, что среднее индикаторное

давление

цикла

прямо

пропорционально давлению

сжатия

Рс

и

возрастает

с увеличением

степени

сжатия

б

,

степени

предвари­

тельного

повышения давления

Л

,

степени

предварительного

р а с ­

ширения

р

и

показателя

политропы

сжатия

/7,

. Увеличение

к о ­

эффициента

^

использования

теплоты способствует увеличению

степени

предварительного расширения

р .

В двухтактных дизелях

полезный

рабочий

объем

цилиндра

Ѵ$

( с м . р и с . 1 3 ) меньше

полного

объема

VJ

на

величину

,

с о ­

ответствующую ходу

поршня

при

открытых

выхлопных

окнах.

При

расчете

среднего

индикаторного

давления

по

формуле

(33)

необ­

ходимо подставлять

действительную

степень сжатия

t

=

и

относить

работу

к

полезному ходу поршня

Vs

.

Действительный

ход поршня двухтактного дизеля больше на величину,

с о о т в е т с т ­

вующую объему

, поэтому расчетное среднее индикаторное

давление

Р і р а с ч

при той же работе

Ѵ\ГЦ

должно

быть

несколько

меньше давления

р-

, полученного

по

формуле

( 3 3 ) .

W-JD-V жр-

V

ri

's

г i расч

'* •

Так

как VJ > Vs

, то

рі

должно быть меньше р- .

Из рис . 13 следует, что

Ѵ$ = ѵ^-Ѵ^

» поэтому

Ріраеч -

Pi

\

v<

) -

Pi

где w

= —£ •

г

Z S n -

S n

L™

60

3D

Для поступательного движения поршня мощность газов равна

произведению

силы

F их давления

на все поршни цилиндров,

в

которых происходит

рабочий

ход, на среднюю

скорость

поршня.

Так как рабочий ход поршня

составляет только половину

его об ­

щего хода з а один

оборот, то в выражение мощности множителем

должен быть

введен

коэффициент 0,5.

д , . = я Ж £ |

Ш ^ _ 1 . а 5

= sz,SDlcmkipi

Л.С.

(36)

Коэффициенты

полезного

действия

дизеля

Степень

полезного использования теплоты в тепловой машине

с идеальным

циклом

характеризуется

термическим к . п . д .

цикла

J^cM.формулу

(I)] . В идеальной тепловой машине имеются

только

необходимые

по второму закону термодинамики потери тепла,

с в я ­

занные с отводом его в холодильник. В реальном дизеле

этим по ­

при выхлопе.

Но в реальном дизеле тепло

теряется

не только с

отработанными

газами, но и с охлаждающей

водой,в

связи с не ­

деталей

дизеля, гидродинамических потерь

энергии рабочего

тела

и т . д .

По указанной причине индикаторный к . п . д . реального дизеля

всегда

меньше к . п . д . идеального цикла

..3 отличие

от

п

- ^ .

=

0,48

*

0,5.

Чем меньше потери

теплоты

в реальном дизеле, тем ближе

к . п . д . rç.

в к . п . д .

r\t

идеального цикла.

Тепловые

потери в

цилиндре, учитываемые относительным

к . п . д .

о т

, приводят к уменьшению площади

действительной

индикаторной

диаграммы

по

отношению к площади

индикаторной

грамма

вписывается в

индикаторную

диаграмму

расчетного

цикла;.

Поэтому

относительный

к . п . д . п

иногда называют коэффициен-

(0/77

том полноты индикаторной

диаграммы.

Эффективная мощность дизеля определяется на коленчатом

валу с

помощью тормоза,

поэтому ее

называют

тормозной,

иди

ляные,

топливоподкачивающие,

водяные насосы и т . д . ) . К механи­

ческим

потерям относятся

также

так

называемые

насосные потери,

т . е . потери мощности на

всасывание

свежего заряда воздуха и

на выталкивание продуктов сгорания

(см.площадь

5г

на р и с . 4 ) .

Механические потери оцениваются

механическим к . п . д .

дизеля

«?

-

—

»

(37)

термодинамическое

совершенство

дизеля, но

и режим его эксплуа­

тации и работы.

Эффективный к . п . д . дизеля может быть выражен через удель ­

ный расход топлива

д е

дизелем

и неполную

теплотворную спо ­

собность топлива

Û

:

Под удельным расходом топлива

де понимается расход

д и з е ­

лем

топлива

на одну эффективную лошадиную силу мощности

в т е ­

чение часа,

т . е . :

G4

где

йч

- часовой расход топлива дизелем.

Формула (38) выражает эффективный к . п . д . дизеля потому,

что ее числитель представляет собой количество теплоты,

соот ­

ветствующее

работе мощности в одну

лошадиную силу, использу­

ческой работы в

тепло),

а

знаменатель представляет собой дей ­

ствительно

затрачиваемое

в

дизеле тепло

на

единицу мощности

в течение

ч а с а .

Так же как

и эффективный

к

. п . д . , удельный р а с ­

ставлены

в т а б л . 4 .

Если

предположить,

что

среднему

индикаторному

давлению p-L

соответствует

индикаторная

мощность

N^

^см.формулу (35)] ,

то

эффективной

мощности

Nе

соответствует

среднее

эффектив­

ное

давление

ре

•

'