5. Изучение тем 9 – 11

Наименование темы, краткое содержание материала:

Тема 9. Индикаторные и эффективные показатели двс

Среднее индикаторное давление. Индикаторная мощность. Уравнения индикаторной мощности. Удельный и индикаторный расход топлива и КПД. Механические потери в ДВС. Эффективные показатели ДВС. Уравнения эффективной мощности. Значения показателей современных ДВС. Методы повышения мощности ДВС.

Тема 10. Тепловой баланс двс

Определение, схема, анализ составляющих теплового баланса. Способы утилизации тепловых потерь.

Тема 11. Экологические характеристики двс

Токсичность, дымность, вибрация и шум. Требования. Влияния различных факторов. Способы снижения вредного воздействия.

Литература: [1, с.59-74, 296-300], [2, с.163-187, 253-260], [3, с.312-316].

Методические указания:

Рассмотрев рабочие циклы двух- и четырехтактных дизелей, можно перейти к анализу обобщенного расчетного цикла дизеля, который отличается от его идеального цикла. Степень такого отличия характеризуется относительным КПД. Расчетный цикл дизеля в координатах p-V описывает площадь, которая характеризует произведенную в нем полезную работу. Отношение этой работы к подведенному количеству тепла в цикле определяет его индикаторный КПД.

Таким образом, индикаторный КПД характеризует совершенство превращения тепловой энергии от сгорания топлива в цикле в механическую энергию на поршне.

Важным показателем работы цикла является среднее индикаторное давление, т. е. такое среднее условное постоянное давление, которое при рабочем ходе поршня создает такую же работу, как и действительные переменные давления. Значения среднего индикаторного давления определяются на основе записанных действительных индикаторных диаграмм дизеля. Понятие среднего индикаторного давления пришло в теорию двигателей от паровых поршневых машин, оно наглядно характеризует реализованные в цикле энергетические возможности преобразования тепла в работу и позволяет определить индикаторную мощность двигателя.

Индикаторная мощность двигателя – это суммарная секундная работа газов в цилиндрах, реализуемая на поршнях. Превращение возвратно-поступательного движения во вращательное требует расхода механической энергии на обслуживание систем двигателя и на трение. Поэтому мощность двигателя, которую он способен передать потребителю, т. е. мощность на фланце отбора мощности, называют эффективной. По разности индикаторной и эффективной мощностей судят о мощности механических потерь. Эффективная мощность двигателя определяется опытным путем, например, по крутящему моменту и частоте вращения. Эту мощность можно также определить по аналогии с индикаторной, используя понятие среднего эффективного давления, т. е. такого условного постоянного среднего давления, которое на рабочем ходе поршня определяет эффективную мощность двигателя. Значения средних индикаторных и эффективных давлений, цилиндровой и литровой мощностей позволяют составить представление о форсировке рабочего процесса в двигателе. Наиболее эффективным способом форсирования дизелей является наддув, т. е. увеличение плотности воздушного заряда в цилиндре с целью сжигания повышенных цикловых подач топлива.

Изучая тепловой баланс ДВС, следует обратить внимание на его схематичное изображение, состав и количество тепловых потерь. Особенностью ДВС с наддувом является о, что часть энергии, потерянной с выпускными газами, вновь возвращается в двигатель в виде сжатого воздуха.

По характеру воздействия на окружающую среду и организм человека все компоненты выпускных газов двигателей условно делятся на шесть групп. В первую группу включают нетоксичные вещества: азот, углекислый газ, водород, кислород и водяной пар. В остальных группах наиболее токсичными веществами выпускных газов являются окись углерода, окислы азота и серы, углеводороды, альдегиды и сажа. Следует помнить, что сажа, которая состоит из частиц твердого углерода, сама не представляет опасности для организма человека. Находясь в воздухе в виде аэрозолей, она адсорбирует на себе канцерогенные вещества, которые действуют на живые клетки сильнее, чем в чистом виде. Выбросы дизеля, являясь более чистыми по отношению к бензиновым двигателям, могут содержать повышенное количество сажи и тем самым наносить вред окружающей среде.

Необходимо внимательно изучить факторы, влияющие на выход токсичных веществ в отработавших газах судовых дизелей, особенно те, на которые можно воздействовать в процессе эксплуатации двигателей. При этом нужно отметить качество работы и техническое состояние топливной аппаратуры, работу дизелей с перегрузкой и др.

Вопросы для самопроверки:

1. Что характеризуют индикаторный, эффективный, механический и относительный КПД?

2. Рассчитайте среднее индикаторное давление по действительной индикаторной диаграмме.

3. Дайте определение индикаторного и эффективного расходов топлива.

4. Назовите показатели форсирования дизелей.

5. Чем определяется мощность, развиваемая двигателем?

6. Запишите формулы мощности через среднее эффективное давление, цикловую подачу топлива, крутящий момент и другие.

7. Оцените количественно различные способы повышения мощности конкретного двигателя.

8. Нарисуйте и поясните схему теплового баланса ДВС.

9. Перечислите компоненты выпускных газов дизелей и отметьте наиболее токсичные.

10. Как оценивается токсичность выпускных газов?

11. Перечислите конструктивные факторы, которые влияют на токсичность выбросов дизелей.

12. Перечислите пути снижения токсичности выпускных газов при эксплуатации судовых энергетических установок.

13. Перечислите наиболее токсичные компоненты выпускных газов дизелей.

14. Объясните механизм образования в дизеле токсичных веществ: окиси углерода, окислов азота и серы, сажи.