1.6. Основные показатели работы дизельного

ДВИГАТЕЛЯ

К основным показателям, характеризующим работу дизельного двигателя, относят:

• номинальную мощность , [кВт] – длительную эффективную мощность дизеля, назначаемую и гарантируемую изготовителем при заданных частоте вращения и окружающих условиях, для которых предназначен дизель;

• крутящий момент , [Н∙м] – средний крутящий момент, развиваемый дизелем на конце вала отбора мощности;

• частоту вращения , [с^–1] (об/мин) – число оборотов вала отбора мощности дизеля в единицу времени;

• давление в конце сжатия , [МПа] – максимальное давление в цилиндре при кратковременном отключении подачи топлива;

• максимальное давление сгорания , [МПа] – максимальное давление в цилиндре;

• расход топлива , [г/с] (кг/ч) – количество топлива, расходуемого дизелем в единицу времени;

• расход цилиндрового масла , [г/с] (кг/ч) – количество масла, подаваемого насосом-лубрикатором в единицу времени;

• удельный расход топлива , [г/кВт∙ч] – расход топлива на 1кВт∙ч;

• удельный расход цилиндрового масла , [г/кВт∙ч] – расход цилиндрового масла на 1кВт∙ч;

• среднее индикаторное давление в цилиндре, [кПа] (кгс/см²);

• среднее эффективное давление в цилиндре, [кПа] (кгс/см²);

• среднее давление в цилиндре по времени, [кПа] (кгс/см²);

• давления [кПа] (кгс/см²) – воздуха на входе в дизель, смазочного масла, топлива и атмосферное давление соответственно;

• температуры [K] (^оC) – воздуха на входе в дизель или агрегат наддува (окружающей среды); воздуха после турбокомпрессора; наддувочного воздуха после охладителя; отработавших газов; охлаждающей жидкости; смазочного масла и топлива, соответственно.

Мощность, развиваемая газами в цилиндре дизеля, называетсяиндикаторной мощностью–N_i. Индикаторная мощность определя-ется по индикаторной диаграмме, площадь которой изображает в некотором масштабе работу газов в цилиндре за один рабочий цикл. Снятие индикаторных диаграмм производится с прогретого работающего дизеля с помощью специального прибора –индикатора.

Рис. 25. К понятию среднего

индикаторного давления

Если площадь индикаторной диаграммы –(рис. 25) заменить равновеликим ей прямоугольником, основание которого равно длине диаграммы по оси, то высота прямоугольника представит собой величинусреднего индикаторного давления–p_i. Среднее индикаторное давление является обобщенной величиной и выражает условное среднее постоянное давление в рабочем цилиндре, которое, воздействуя на поршень, соответствует фактическому переменному давлению за весь рабочий цикл.

Для вычисления индикаторной мощности дизельного двигателя обозначим:

– диаметр цилиндра [см];– число цилиндров;

– ход поршня [м];– число оборотов вала [об/мин];

– среднее индикаторное давление [кгс/см²].

Тогда индикаторная мощность двигателя будет равна:

, [кВт] или, [л.с.]

где:

– коэффициент тактности дизельного двигателя:

– для двухтактных дизелей;

– для четырехтактных дизелей;

Индикаторный КПД– оценивает степень использования тепла в цилиндре дизеля и представляет собой отношение теплоты, превращенной в индикаторную работу, к теплоте, получающейся при полном сгорании израсходованного топлива:

где: – расход топлива [кг/ч];

– низшая теплота сгорания топлива [кДж/кг];

Индикаторный КПД не учитывает механических потерь и затрат энергии на привод механизмов, навешенных на двигатель и всегда меньше термического КПД теоретического цикла. Для суждения о степени совершенства действительного процесса по сравнению с теоретическим, служит относительный КПД– отношение индикаторного КПД к термическому КПД теоретического цикла:

Эффективная мощность двигателя (мощность, снимаемая с вала) равна индикаторной мощности за вычетом мощности –, расходуемой на преодоление механических потерь в двигателе и на привод вспомогательных механизмов, навешенных на дизель:

, [кВт]

где:

–среднее эффективное давление– условное постоянное давление, при воздействии которого на поршень на протяжении его полного хода совершилась бы эффективная (полезная) работа, равная эффективной работе цикла.

Механический КПД– характеризует конструктивное совершенство двигателя, учитывает все механические потери в нем и показывает, какая часть индикаторной мощности преобразуется в эффективную.

В практике эксплуатации судовых дизелей определение ис достаточной точностью не представляется возможным, поэтому эти величины принимают на основании стендовых испытаний двигателя в зависимости от мощности, необходимой на преодоление механических потерь, и индикаторной мощностипри различных нагрузочных режимах.

При одинаковом количестве навешенных механизмов механический КПД у ВОД ниже, чем у МОД, так как работа преодоления сил трения увеличивается с увеличением скорости поршня и числа оборотов двигателя.

Эффективный КПД– показывает степень использования подведенной теплоты к двигателю, учитывая как механические, так и тепловые потери, т.е. показывает, какая часть теплоты превращается в полезную работу на выходном валу двигателя:

КПД всей дизельной установки– должен учитывать расход топлива не только на главный двигатель, но и на вспомогательные двигатели, вспомогательный паровой котел, а также полезные расходы электроэнергии и тепловой энергии всей энергетической установки:

где: – расход топлива на всю ЭУ судна;

– расход топлива на главный двигатель,

– расход топлива на вспомогательные двигатели,

– расход топлива на вспомогательную котельную установку ;

– полезная электроэнергия [кВт].