книги из ГПНТБ / Эпельман Т.Е. Судовые теплоэнергетические установки и их оборудование учеб. пособие

пившего в цилиндр и приведенного к условиям во впускном кол­

рабочим телом и стенками цилиндра происходит непрерывно с раз­ личной интенсивностью. Поэтому действительный процесс сжатия может характеризоваться кривой с переменным показателем. В расчетном цикле показатель политропы процесса сжатия прини­ мается осредненным и равным п1 на всем протяжении процесса ас Параметры рабочего тела в процессе сжатия в расчетном цикле опре­ деляются из выражений

Pc = pasni;

аналогично параметрам рабочего тела при адиабатном сжатии (63). По опытным данным, п1<=& 1,35 - ь 1,38 для двигателей различных типов.

180

Процесс горения топлива. В действительном цикле процесс горе­ ния топлива происходит при изменении объема, давления и темпе­

в расчетном цикле учитываются изменения в количестве и свой­ ствах рабочего тела при горении топлива.

Горение топлива в цилиндрах дизеля происходит в воздухе, принятом в количестве, превышающем теоретически необходимое. В теории ДВС, как и в теории ГТУ и парогенераторов, избыток воздуха при горении'оценивается коэффициентом избытка воздуха а, представляющим отношение действительного количества воздуха при сгорании Мо к теоретически необходимому М'0

аМ'

Значение коэффициента а зависит в основном от качества сме­ сеобразования и степени наддува.

Дизели без наддува с неразделенными камерами сгорания при

тепловой напряженности цилиндра. Дизели с разделенными каме­ рами сгорания без наддува могут работать при а = 1,2 ~ 1,6. В процессе горения топлива количество рабочего тела несколько увеличивается. Это оценивается коэффициентами р \ и f>x, предста-

181

вляющими отношения количеств газообразных продуктов после сго­ рания и до него:

а с учетом остаточных газов и возможной неполноты сгорания топлива

количество молей газообразных продуктов сгорания превышает количество воздуха, принятого в цилиндр для сгорания топлива, на 3—2,5%.

В расчетном цикле параметры рабочего тела в конце процесса сгорания определяют на основании закона сохранения энергии и принципа эквивалентности тепла и работы. В соответствии с этим составляется тепловой баланс в процессе сгорания, который можно

точки г диаграммы расчетного цикла. В зависимости от быстроход­

разных продуктов в точке г расчетной диаграммы; c'v, c"v и с"р — теп­ лоемкости воздуха и продуктов сгорания.

нием Я, то степень предварительного расширения р определится из выражения

отличающегося от (67, в) множителем рг , учитывающим изменение количества газообразных продуктов в процессе сгорания топлива.

Процесс расширения. В действительном цикле давление и темпе­ ратура в конце расширения зависят от теплообмена рабочего тела с окружающей средой. В процессе расширения рабочее тело восприни­ мает тепло догорающего топлива и отдает тепло охлаждающей среде вследствие соприкосновения с относительно холодными стенками

182

Индикаторная мощность дизеля простого действия может быть вычислена по формуле

или

где п — частота вращения; z — коэффициент тактности (z = 0,5 для четырехтактных и z = 1,0 для двухтактных дизелей); i—число рабочих цилиндров; Vs — рабочий объем цилиндра; D и S — диаметр

иход поршня дизеля.

§30

Механические потери. Эффективные показатели работоспособности и экономичности. Эффективная мощность дизеля

Работа газов в цилиндре передается коленчатому валу не полностью из-за неизбежных механических потерь в дей­ ствительном дизеле. Источников потерь много: треяие поршневых колец о стенки цилиндров, трение в подшипниках коленчатого и рас­ пределительного валов, трение в крейцкопфных направляющих (у крейцкопфных дизелей), трение в опорах осей газораспределитель­ ного механизма и др. К механическим потерям принято относить также затраты мощности на привод навешенных механизмов, венти­ ляционные потери, а также затрату энергии на газообмен.

Если из индикаторной мощности Nt вычесть мощность механи­ ческих потерь Nf, то разность Nt — Nf = Ne представит собой мощ­ ность, передаваемую потребителю. Она называется эффективной мощностью дизеля,

184

Отношение эффективной мощности к индикаторной называется механическим к. п- д. дизеля. Численное значение его показывает долю индикаторной мощности, переданной потребителю,

N_e_

Ni'

Механический к. п. д. ч\т зависит от размерности дизеля, степени наддува, мощности навешенных механизмов, качества изготовления дизеля и его эксплуатации.

Так как Nt пропорционально pt, a Ne пропорционально ре, то

Ре _

—" Л и ,

откуда

Величина ре называется средним эффективным давлением. Среднее эффективное давление в конечном счете является важнейшим для потребителя, так как определяет эффективную мощность. Опытные значения ре и цт для двигателей различных типов приведены в табл. 3.

Эффективным к. п. д. дизеля называется отношение работы, пере­ даваемой потребителю, к количеству тепла, затраченного на ее получение. Расчетное значение г\е может быть получено из выраже­ ния

Зная це, можно определить эффективный расход топлива

,3600

Ье = 7. •

При испытаниях двигателей экономичность определяется по заме­ рам секундного расхода топлива и мощности двигателя

3600/3 = btNt = beNe,

185

откуда

*, = -^-3600; &е = ^--3600.

Здесь В — расход топлива.

Опытные значения величин г\г и Ье приведены в табл. 4.

§ 31

Тепловой баланс дизеля

Тепловой баланс дизеля характеризует распреде­ ление тепла, выделенного при сгорании топлива в цилиндрах дизеля, по статьям расхода.

186

Q0 r — тепло, уносимое отработавшими газами;

QH — неучтенные потери тепла (излучение в окружающую среду, от неполноты сгорания и т. п.).

Тепло, превращенное в полезную работу,

Qe — r\eQl-

Тепло, воспринятое охлаждающей водой,

187

стики, находятся за пределами эксплуатационных из-за чрезмерной тепловой и механической перегрузок дизеля. Судовые дизели, осо­ бенно предназначаемые для работы на гребной винт, на режимах абсолютной внешней характеристики не испытываются.

Для ограждения дизеля от возможных чрезмерных перегрузок, завод—изготовитель дизеля обычно устанавливает на топливном насосе упор, ограничивающий ход рейки насоса, а следовательно, величину цикловой подачи топлива.

Зависимость эффективной мощности дизеля от частоты вращения при максимально возможных подачах топлива за цикл, определяе­ мых постоянным для всех частот вращения положением рейки на

уменьшенной в сравнении с максимальной подачей топлива, дли­

Каждой характеристике (внешней или частичной) соответствует свой, постоянный для всех частот вращения, полезный ход плунже­ ров топливных насосов дизеля.

Характер зависимости Ne = / (п) по внешней и частичным харак­ теристикам. Для конкретного двигателя диаметр рабочего цилиндра D, ход поршня S, коэффициент тактности г и число цилиндров i являются заданными.

В таком случае с учетом зависимостей (88) и (89)

N, = ClPin;

189