Литература -->  Графическое определение перемещений 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 [ 31 ] 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159

п = 1,3, получаем следующее значение G: Подставляя в ур-ие (43), находим:

Vcp /То\833 Y<P /Т \3,33

А. 1л Vva-Oa\Ta/ Ai 1л

(46)

Принимая То = 288°, = 0,825 и ii=29,2, получаем окончательно:

0,224 Уя> /283 \3,33

В ЭТОЙ формуле температура определяется в зависимости от давления продувочного воздуха pg по табл. 9.

Табл. 9.-3 а в и с и м о с т ь между Ps и Т.

1 Vs

1,15

Определив из форму .ты (46), находим по фиг.27 соответствующее отношение давлений

- (при /с = 1,4 для воздуха), а по заданно-

му Pg-величину р.

Теперь можно проверить, достаточно ли располагаемое время-сечение для выхлопа в период продувки двигателя при известном отношении давления цилиндра р к давлению в выхлопном трубопроводе р . На основании предыдущих рассуждений можно написать аналогичное выражение и для конца выхлопа, т. е. предполагая, что выхлоп идет при отношении давления р к р в цилиндре; при этом время-сечение выхлопных окон, соответствующее площади 2(2--2з), не д. б. меньше необходимого при указанном отношении давлений, т. е.

Подставляя вместо G его значение G= w, получим:

ffdt-, или

при Ш = 1,3,

/ ч 0,231

.= e(g) , (48)

ИЛИ, принимая = 0,825, 1J=29,2:

jMi 0.224 (49,

Здесь у) берется по фиг. 27 для отношения давлений - и Те = 1,3; все остальные вели-

ЧИНЫ известны. Если это условие будет удовлетворено, то выхлопные окна будут достаточны. В случае же, если время-сечение для выхлопа в период продувки получится с большим избытком против необходимого по ф-ле (49), нужно пересчитать продувку, задаваясь новым моментом открытия выхлопн. окон. В случае кривошипно-камерной про-

дувки давление продувки pg долишо быть принято как среднее значение изменения давления от начала до конца продувки. Практиче-124-, , , I I-, ски, при максимальном давлении продувочного воздуха в кривошипной камере 1,3 atm абс, расчет ведется на среднее значение pg=1,2. Количество продувочного воздуха под-считывается по ко-Фиг. 29. эфф-ту подачи насо-

са, и значение коэ(})-фициента (р в этом случае меньше единицы. На диаграмме фиг. 29 дана кривая значений р/ 5 и (р*) в формулах (41), (49).

Теплоиспользование в двигателях внутреннего сгорания. Тепловой баланс. В идеальной машине из располагаемого тепла передается холодному источнику количество тепла и используется только часть тепла, равная Q-Q (фиг. 30). Это использование тепла соответствует термическому кпд i]f В действительной машине вследствие охлаждения двигателя водой большинство потерь относятся за счет тепла, подлежащего отдаче холодному источнику, и лишь часть тепла уходит в воду за счет возможного термическ. использования. Потерю тепла в действительной машине, соответствующую потере тепла Q2 в идеальной машине, можно разбить на три основные потери: 1) в охлаждающую воду, 2) в окружающую среду и 3) с отходящими газами. Кроме этих потерь, в действительном двигателе


Фиг. 30. Тепловой баланс. Потери: 7-в охлаждающую воду, 2-часть потерь от трения, несовершенства горения и работы насосов и компрессоров, отходящая с охлаждающей водой, .3-от лучеиспускания, 4-с выхлопными газами, 5-от замедленной вспышки, б-от догорания, 7-на работу насосов, 8-от неполноты горения, 9 - от работы трения. i<>~Пoлeзнaя работа двигателя.

имеются еще следующие потери: 4) от работы трения поршня, отдающей тепло через стенки цилиндра в охлаждающую воду, 5) от замедленной вспышки, 6) от догорания, 7) на работу насосов, 8) от неполноты горения и 9) от работы трения. Остающаяся часть тепла обращается в полезную эффективную работу двигателя.

Коэфф-ты полезного действия. В зависимости от распределения тепла в двигателе отличают следующие кпд:

1) Термическим кпд щ называется отношение тепла (ALt), обращенного в работу, к затраченному теплу в идеальной машине, т. е. работающей без потерь. Вычисление его приведено было выше. 2) Отношение тепла, соответствующего действительной работе газов в цилиндре,



при учете действительных потерь в рабочем цикле (индикаторная работа ко всему затраченному теплу называется индикаторным кпд IJi.

3) Отношение индикаторного кпд к термическому называется относительным кпд,

W Li

ИЛИ степенью использования: Va=

Этот коэфф-т учитывает т. о. потери работы газов действительной машины по отношению к идеальной.

4) Работе Li газов противодействует трение дигателя L, и действительная работа, полученная на валу машины, Lg = L - L. Отношение количества тепла, обращенного в действительную работу на валу машины, к затраченному теплу называется действительным, или эффективным, кпд г].

5) Отношение эффективного кпд, или эффективной работы, к индикаторному кпд, или индикаторной работе, называется механическим кпд: ?? = = - .

Так.обр., механический кпд характеризует относительную работу трения механизма. Итак, связь между указанными кпд, характеризующими рабочий процесс действительной машины, следующая:

Влияние с т е п е н и с ж а т и я и с о-става смеси на баланс тепла. Табл. 10 дает на примере генераторного газа (а = 1,5) распределение тепла (в %), в зависимости от степени сж;атия е.

Табл. 10. - Распределение теплав % в зависимости от степени сжатия г.

Остаток

3,63

21,5

50,4

22.7

4,58

24.0

49,9

21,6

6.58

27.9

48,5

18.3

8,16

29,3

45,6

19,3

Как видно из нее, чем больше е, т. е. чем больше давление сжатия, тем больше тепла обращается в полезную работу (qg). Потеря тепла в воду (д) с увеличением е несколько убывает, так же как и потеря в выхлопах Iqg). Остаточный член, включающий потерю от неполноты сгорания и в окружающую среду,остается почти без изменения, что указывает на достаточную точность приведенных опытов. Табл. Ппоказывает, что максимум работы двигателя получается при вполне определенном составе рабочей смеси и что при уклонешт в ту или другую сторону от этой величины полезная работа убывает.

Табл. И.-Распределение тепла в зависимости от коэффициента избытка воздуха а (£=8,10).

1 Остаток

1,33

27,8

48,3

17,2

1,50

29,1

45,9

18,6

1 6,4

1,88

30,6

41,1

20,4

1 7,9

2,21

30,4

37,1

22,4

i 10,1

2,58

29.6

36,1

25,1

Т.о.,для наиболее выгодного использования тепла в двигателе необходим определенный

состав смеси, дающий наиболее полное сгорание. Вопрос об удачном подборе состава рабочей смеси особенно важен при выборе системы регулирования двигателя. Огепень сжатия влияет на количество индикаторной работы двигателя (Li), а следовательно, и на индикаторный кпд (%) Однако, с увеличением степени сжатия повышается одновременно и кпд идеальной машины (щ), а также растет количество теоретически возможной работы (Lt). Поэтому степень теплоисполь-зовашш определенного двигателя

ff Lt nt

остается приблизительно постоянной. Таблица 12, составленная по опытам .Негеля, иллюстрирует это.

Табл. 12.- кпд двигателей в зависимости от давления сжатия.

nt

5,87

0,3.52

0,230

0,650

8,21

0.400

0,264

0,660

13,50

0.483

0,306

0,634

18,40

0,507

0,328

0,647

Повышение давления сжатия 2? с 5,87 до 18,4 atm дало повышение щ от 0,35 до 0,50; индикаторный кпд, полученный непосредственно из опытов, поднялся с 0,230 до

0,328. Относительный же кпд?? = - остается

щ

приблизительно постоянным, колеблясь в пределах 64-1-66%.

Расчет двигателя. Расчет по рабочему воздуху и среднему давлению. Расчет двигателя по заданной мощности сводится к определению рабочего объема его цилиндров Vj , а по последнему - диаметра D и хода поршня S. Исходными параметрами, кроме мощности Ng и числа оборотов коленчатого вала в минуту, служит или количество рабочего воздуха, задаваемое на основании те.х опытных данных, к-рые получены с двигателями данного типа, работающими иа данном топливе, или среднее индикаторное давление р-; эта величина или выбирается опять-таки на основании опытных данных или определяется из теплового расчета, впервые предложенного проф. В. И. Гриневецким. Если двигатель работает на топливе с теплотворной способностью (в Cal на 1 газообразного топлива нормального состояния при 15° и 1 atm абс.) или /г . (в Cal на 1 кг жидкого топлива) и на 1 его мы даем L воздуха (при ж;идком топливе-на 1 кг-L м воздуха нормального состояния), то тепло, выделяемое всей рабочей смесью при полном ее сгорании, будет

1 +L

Принимая во внимание, что рабочая смесь, засосанная двигателем, будучи приведена к условиям окрулающей среды, займет лишь часть рабочего цилиндра, мы должны в полученное выражение внести поправку на t° То и давление Р окрулагощей среды и л,тйножить его на коэфф-т нодачи Полчим: 2 . . F, .

Т 10 ООО 1 + L

Если двигатель дает п об/м., то для случаев

т. Э. т. VI.



четырехтактного цикла это выражение надо УМНОЖИТЬ на (за два оборота-один рабочий ход), а для двухтактного цикла-умножить на п. На основании этого мощйость двигателя выразится:

Ни тг 288Р п 427

1+L lOOOOTe 2 60-75

где Tjg-эффективный кпд двигателя. Отсюда рабочий объем в

(50)

10000-2-60-75ЛГ (1 + Ь)

(51)

(52)

288-427Нмгр гвг Р

Для четырехтактных двигателей:

А - HuWen

Для двухтактных двигателей:

Итак, если известен г] данного типа двигателей, то, задаваясь определенным S, можно из этих ф-л определить и jD. Из полученных формул можно было бы сделать вывод, что мощность- четырехтактного двигателя при одних и тех же размерах и том же использовании вдвое меньще мощности двигателя двухтактного.

Основные размеры двигателя можно также подсчитать, зная из практики среднее эффективное давление для данного типа двигателей. По уравнению работы пишем для четырехтактного двигателя:

(53)

2-60-75 9 000 9 OOOiVe

Здесь Ng-в HP; Pg-в кг/м; двухтактного двигателя:

4 500

откуда

(54)

Vf,-в м. Для (55)

(56)

Если Fft выражено в д, а р в кг/см, то для четырехтактного двигателя

PeVhn 900

для двухтактных двигателей

PeVhn 450

(57)

(58)

Обе выведенные ф-лы для определения основных размеров должны дать одни и те же результаты. Приравнивая ур-ие (51) и (54), можем написать:

Р/ НиПугцП Реп

Заменяя здесь Pg через Pim и через 7j ?, получим:

0,0813 = (59)

откуда

1?,-= 0,0813

Pi(l + L)

(60)

Ро HuKv

Для жидкого топлива, объемом к-рого для стационарных: двигателей обычно пренебрегают, получим:

0,0813°

(61)

(где Pi и Ро в кг/см). Из выведенных ф-л видно, что индикаторный кпд г? зависит,

при прочих равных условиях, от среднего индикаторного давления р и, чем оно бол1>-ше, тем двигатель экономичнее. Из выражения для становится понятным влияние качественного и количественного регулирования на кпд двигателя: давая смеси больше воздуха, т. е. увеличивая L, мы тем самьм понижаем pf, произведение же Pi(l-i-L) остается приблизительно постоянным, и сохраняет свою величину. При количественном регулировании с изменением Pi меняется коэфф-т подачи т;, и отношение этих значений мало влияет на изменение индикаторного кпд. Это справедливо, конечно, если отвлечься от влияния регулирования на потери в рабочем цикле.

Расход топлива. Обозначая через Ci расход топлива на индикаторный сило-час в кг, имеем:

(632 Cal-термический эквивалент силочаса). Приравнивая это выражение полученному выше, имеем:

.f-= 0,0813 -.1-.

Отсюда для газообразного топлива:

7 780p i7g , оч

а для жидкого топлива (для стационарных двигателей):

Следовательно, расход топлива тем меньше, чем больше р, и Гюльднер, повышая среднее индикаторное давление до 7 atm, значительно понижает этим расход топлива в своем двигателе.

Тепловой расчет (по Гриневецкому). Для определения размеров двигателя выше применялись практич. величины: или среднее эффективное давление или эффективный кпд (что равносильно расходу топлива на силочас). Эти два значения, в свою очередь, связьгеают третий важный элемент в расчете двигателей-коэфф-т подачи:

fCePei+L),

(65)

7 780

где Се расход топл11ва на эффективный силочас в кг. В тех случаях когда проектируется новая машина, для к-рой возможна оценка частных коэфф-тов рабочего цикла по аналогии с отдельными деталями уже существующих двигателей, желательно произвести полный тепловой расчет, выявляющий точную термодииамич. связь основных величин, входящих в расчетное уравнение (65).

Действительное количество воздуха, введенного в рабочий процесс, будет: для газообразного топлива: L = La кг-мол., для жидкого топлива: ,L = - J-.- = Ца кг-жол. (где 28,95-вес 1 кг-мол. воздуха, 1-количество воздуха в кг на 1 кг жидкого топлива). Остаточный коэфф-т у будет: для четырехтактных двигателей

1 Рг . То.

Ро Тг

для двухтактных двигателей

-i nv Ро Та



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 [ 31 ] 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159