Curs 5

Eficiența și eficiența economică motorului.

Echilibrul termic al motorului.

Pierderile mecanice ale motorului

O parte a activității indicatoarelor este cheltuită pe frecare în părțile mobile ale motorului asociate, procesul de schimbare a gazului și activarea mecanismelor auxiliare.

În motorul de rulare, se produce frecare între cilindru și piston cu inele de piston, un arbore cotit și lagăre; între manivelele volantului și arborilor cotiți și presiunea aerului (pierderile prin ventilație); între alte părți rotative și în mișcare și suporturile și ghidajele lor (de exemplu, arborele cu came și suportul acesteia, roțile dințate etc.).

Când motorul mașinii funcționează fără încărcătură (de exemplu, cu ambreiajul oprit), toate lucrările indicatorului sunt cheltuite pe frecare, activarea mecanismelor auxiliare și schimbul de gaz. Când motorul funcționează sub sarcină, cantitatea de pierdere variază într-o oarecare măsură datorită schimbării regimului termic și a acțiunii forțelor gazelor.

Introducem următoarea notație:

Ntr - puterea petrecută pe frecare;

Nвм - puterea utilizată pentru acționarea mecanismelor auxiliare (pompe de apă și ulei, ventilator, generator etc.);

Ngas - puterea utilizată pentru aprovizionarea cu încărcătură proaspătă și eliberarea gazelor de eșapament din cilindrul motorului (este luată în considerare numai în motoarele în patru timpi);

Nk - puterea utilizată pentru acționarea compresorului (motoare cu supraîncărcare și împingere); această putere este luată în considerare în cazul unei conexiuni mecanice între compresor și arborele cotit al motorului.

Suma tuturor costurilor energiei se numește puterea pierderilor mecanice

Ca puterea indicatorului, puterea pierderilor mecanice Nm poate fi determinată de expresia:

în care pM - presiunea medie a pierderilor mecanice, adică partea de presiune a indicat-media a cheltuit pe pierderea mecanică în bara [ecuația (2)] sau în kg / cm2 [Ecuația (3)]; ..

- volumul de lucru al cilindrului;

i este numărul de butelii;

n - numărul de rotații ale arborelui cotit pe secundă;

τ - viteza motorului, adică numărul de curse ale pistonului pe ciclu de funcționare.

ppm, rv.m, pgas și pk sunt fracțiile presiunii medii a indicatorului, consumate pentru frecare, acționare auxiliară, schimb de gaze și forța compresorului.

Din ponderea totală a pierderilor mecanice în timpul funcționării motorului fără un compresor, o mare parte (aproximativ 70%) se datorează frecării pistoanelor și a inelurilor pistonului de pe peretele cilindrului și a arborelui cotit al lagărelor.

Pierderile la schimbul de gaze în motoarele în patru timpi fără un impuls sunt determinate de zona umbroasă b1rab1 (Figura 1).

Figura 1 Lucrul petrecut pe schimbul de gaz într-un motor în patru timpi

Aproximativ fracțiunea din presiunea medie indicată pentru schimbul de gaz poate fi calculată prin ecuația:

unde

- presiunea la punctul r (figura 1);

Costul de alimentare a compresorului depinde de tipul, eficiența și cantitatea de aer furnizat de acesta și se calculează prin formule speciale.

Puterea pierderilor mecanice depinde de tipul motorului, diametrul cilindrului, cursa pistonului, viteza și condițiile de încărcare și condițiile de funcționare. Pe baza testelor efectuate asupra motoarelor în patru timpi, sa constatat că suma ppm + rem + pgas = pM depinde de turația motorului:

unde a și

- coeficienți constanți, în funcție de tipul de motor;

- viteza medie a pistonului în m / sec;

(Cursa S a pistonului în m, n - numărul de rotații ale arborelui cotit pe minut.

Pentru motoarele cu aprindere prin scânteie în patru timpi

Puterea pierderilor mecanice depinde, de asemenea, de temperatura apei de răcire și a uleiului de motor. Pe măsură ce temperatura răcirii cu ulei și apă crește motorul, pierderile de frecare sunt reduse. Creșterea excesivă a temperaturii duce la distrugerea peliculei de ulei și la apariția unei frecare semi-uscate.

Temperatura apei de răcire și a uleiului la care trebuie să funcționeze motorul sunt specificate în specificații.

2. Putere efectivă și eficiență mecanică. motorul

Puterea care poate fi obținută pe arborele cotit al motorului și folosită pentru a conduce mașina de lucru este denumită putere efectivă și este notată cu Ne.

Puterea efectivă este egală cu diferența dintre puterea indicatorului și puterea pierderilor mecanice:

Valoarea efectivă a puterii se calculează după formula:

unde

bar sau kG / cm2 (8)

Cantitatea p se numește presiunea medie efectivă; similar cu presiunea medie a indicatorului

Acesta reprezintă activitatea ciclului pe unitatea de volum a cilindrului. și este o astfel de presiune condiționată condiționată, la care funcționarea gazelor produse într-o singură cursă a pistonului este egală cu munca efectivă pe ciclu.

O fracțiune a puterii indicatoare corespunzătoare pierderilor mecanice este determinată de valoarea eficienței mecanice.

Figura 2 prezintă dependența eficienței mecanice. de la încărcarea motorului. Indicatorul mediu și presiunile efective ale ciclului sunt reprezentate pe axa absciselor, acesta din urmă caracterizând sarcina motorului. Când motorul este în ralanti

. În aceste condiții, puterea efectivă, presiunea medie efectivă și eficiența mecanică. sunt egale cu zero. Pe măsură ce crește sarcina, eficiența mecanică crește, ajungând la valoarea maximă la sarcina maximă a motorului.

Figura 2 Dependența eficienței mecanice de la încărcarea motorului

Puterea efectivă, pierderile mecanice și eficiența mecanică Determinați când testați motorul pe suportul de frână.

Eficiența și eficiența economică motorul

Unul dintre principalii indicatori care caracterizează calitatea motorului este consumul de combustibil sau economia sa.

Atunci cand este testat pe standul motorului la un mod predeterminat INSTALL Xia i = sonst, pi = și n = sonst sonst) coli măsurate onoruri combustibil consumat la cardinalitate-Ness corespunzător. Pe baza rezultatelor măsurării, se determină consumul orar al vârfului G LT în kg.

Economia motorului este estimată prin cantitatea de combustibil în grame consumate pe 1 kWh sau 1 hp h. această valoare se numește consum specific de combustibil:

Consum specific de combustibil:

în formulele (11), (12) și (13) puterea este exprimată în kW. Atunci când se calculează în vechiul sistem de unități, formulele au aceeași formă, dar cantitățile

și

exprimată în ls. și apoi

și

au dimensiunea r / (h / h).

Dacă se cunoaște consumul specific de carburant indicat, eficiența indicatorului:

unde 3600 kJ / (kw · h) este factorul de conversie; Nici în MJ / kg, nici în gi în g / (kWh).

Eficiența indicatorilor

mai puțină eficiență termică din cauza pierderilor suplimentare care rezultă din imperfecțiunile din ciclu. Aceste pierderi suplimentare sunt estimate prin eficiență relativă. Ținând cont de dimensiunile adoptate în tabelul 14, eficiența relativă:

O estimare a fracției de căldură transformată în muncă eficientă se face prin factorul de eficiență efectivă. Dacă exprimăm H în MJ / kg, atunci în g / (kw · h), atunci

Conform formulelor de mai sus, este posibil să se determine consumul specific de combustibil dacă, în urma testelor motorului, se cunoaște consumul orar de carburant și puterea.

4. Echilibrul termic al motorului

Echilibrul termic al motorului se obține pe baza studiilor efectuate în diverse condiții.

Ecuația de echilibru termic are următoarea formă:

unde g

- cantitatea totală de căldură consumată pe unitatea de timp atunci când motorul funcționează în modul specificat;

- căldura echivalentă cu funcționarea eficientă a motorului;

- căldura livrată în mediul de răcire;

- căldura transportată de la motor cu gazele epuizate;

- nu se utilizează o parte din căldura de combustibil datorată

- un membru al balanței reziduale care determină pierderile care nu sunt luate în considerare de către membrii menționați mai sus în ecuația balanței de căldură.

Fiecare componentă a soldului poate fi determinată ca procent din cantitatea totală de căldură introdusă.

;

Cantitatea totală de căldură consumată în decurs de o oră:

unde

- consum de combustibil în kg / h.

Caldura echivalenta cu munca eficienta

Căldura transferată în mediul de răcire prin pereții cilindrilor, capul cilindrului. Inelele pistonului și pistonului pot fi determinate prin răcirea cu apă conform ecuației:

unde 4.186 este capacitatea de căldură a apei în kJ / (kg · deg);