Количество просмотров публикации Среднее индикаторное давление - 393
Среднее индикаторное давление — это условное постоянное по величине избыточное давление, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ, действуя на поршень в течение одного хода, совершает работу, равную работе газов за весь цикл:
, (4.1)
где Li — работа газов за один цикл в одном цилиндре,
pi — среднее индикаторное давление,
F — площадь поршня,
S — ход поршня,
Vh — рабочий объём цилиндра.
Тогда
,(4.2)
ᴛ.ᴇ. среднее индикаторное давление численно равно работе газов за цикл, отнесенной к единице рабочего объёма. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, данный показатель оценивает степень эффективности использования рабочего объёма цилиндра.
Значения рi бывают получены расчетным путем или по индикаторным диаграммам.
При расчете используют параметры характерных точек расчетных циклов. При этом работа расчетного цикла должна быть выражена как разность работ расширения и сжатия:
,(4.3)
где L'yz + L'zb — индикаторная работа расширения расчетного цикла дизеля,
L'ac — работа сжатия.
Работа процесса сгорания (кривая yz) при постоянном давлении рассчитывается по формуле
,(4.4)
Так как
и
,
то
.
Работа процесса расширения (кривая zb) рассчитывается по формуле
,(4.5)
После преобразования, учитывая, что
и
получим
Работа сжатия (кривая ас) рассчитывается по формуле
(4.6)
Подставив полученные выражения для отдельных участков цикла из уравнений (4.4), (4.5) и (4.6) в уравнение (4.3) и вынеся за скобки произведение рсVс, получим выражение для общей работы расчетного цикла:
Подставив последнее выражение в уравнение (4.2), получим
где p'i — среднее индикаторное давление расчетного цикла.
Так как Vc/Vh = (1/ε – 1), то окончательно для дизеля
Для двигателей с принудительным воспламенением ρ=1, Vb/Vz = ε, в связи с этим уравнение примет вид
Так как работа (и среднее индикаторное давление) действительных циклов на самом деле меньше, чем расчетных циклов, то с учетом коэффициента скругления φi индикаторной диаграммы
С помощью индикаторной диаграммы можно найти среднее индикаторное давление, обозначив индикаторную работу через площадь Fi:
где mр — масштаб диаграммы по оси ординат;
l — длина диаграммы по оси абсцисс.
referatwork.ru
При внешнем смесеобразовании в результате продувки цилиндра горючей смесью она частично выбрасывается через выпускные окна. Поэтому двухтактный процесс применяется чаще в дизелях, чем в карбюраторных ДВС.
Исключение составляют мотоциклетные, лодочные и другие двигатели небольшой мощности, для которых большее значение имеет простота конструкции и ее компактность, чем экономичность работы.
Показатели работы двигателя подразделяются на индикаторные (внутренние), характеризующие совершенство рабочего цикла в цилиндре и учитывающие только тепловые потери в самом цилиндре, и эффективные (внешние), учитывающие помимо тепловых и механические потери, которые имеются при передаче энергии расширения газов через поршень и кривошипно-шатунный механизм на коленчатый вал двигателя. К индикаторным показателям двигателя относятся среднее индикаторное давление pi, индикаторная мощность Ni, индикаторный удельный расход топлива bi и индикаторный КПД ηi.
В результате осуществления цикла тепловая энергия, выделяющаяся при сгорании топлива, с известной степенью совершенства (определяемой индикаторным КПД) превращается в полезную работу, развиваемую газами в цилиндре двигателя и называемую индикаторной работой цикла Li. При этом давление в цилиндре непрестанно меняется.
Для удобства ведения расчетов и сравнения разных двигателей переменные по ходу поршня давления можно заменить постоянным (фиктивным) давлением, которое обеспечивает получение той же работы, что и цикл с переменным давлением. Это среднее постоянное давление называется средним индикаторным давлением р,. Следовательно, под средним индикаторным давлением подразумевается условное постоянное давление pi. Действующее на поршень на рабочем ходе и совершающее за один цикл работу, равную индикаторной работе замкнутого цикла. Графически среднее индикаторное давление представляет собой высоту прямоугольника, площадь которого равна площади индикаторной диаграммы, а основание – длине диаграммы (рис. 3.23).
Среднее индикаторное давление позволяет сравнивать любые циклы и двигатели любых типов по мощностным показателям независимо от способа осуществления рабочих процессов. Двигатели, в которых получаются большие средние индикаторные давления, будут развивать при прочих равных условиях (тактность, размеры и число цилиндров, частота вращения) большую мощность.
Среднее теоретическое индикаторное давление р'i может быть выражено как отношение индикаторной работы цикла L'i к рабочему объему цилиндра Vs:
. (3.15)
Таким образом, среднее индикаторное давление представляет собой удельную работу цикла, т. е. работу, приходящуюся на единицу рабочего объема цилиндра.
Из расчетной теоретической индикаторной диаграммы (рис. 3.23) найдем полезную индикаторную работу газов L'i для смешанного цикла в виде алгебраической суммы индикаторных работ отдельных процессов:
, (3.16)
где Lcy – работа процесса подвода теплоты при V = const; из-за отсутствия изменения объема Lcy = 0; Lyz – работа процесса подвода теплоты при р = const; Lzb – работа процесса расширения при n2 = const; Lac – работа процесса сжатия при n1 = const.
Выразив работу каждого процесса через параметры цикла (давления и объемы), получим:
. (3.17)
Подставим полученное выражение в формулу (3.15), произведем замену Vs на Vs(ε – 1) и вынесем за скобки 1/ε – 1, тогда:
. (3.18)
Заменим параметры и выражения в квадратных скобках известными и вынесем за скобки рс.
pz = λpc; 
. (3.19)
vunivere.ru
Имея значения параметров основных точек расчетного цикла двухтактного двигателя, можно построить его. Способ построения аналогичен построению цикла четырехтактного двигателя.
Длина диаграммы (цикла) принимается VS + Vс' = А;(A=200?300 мм):
Конец диаграммы dba, соответствующий периоду выпуска и продувки, наносится в соответствии с индикаторными диаграммами, снятыми с построенных двигателей.
где 1 кГ/см2 — b мм — масштаб по оси ординат расчетной диаграммы. Среднее индикаторное давление расчетного цикла можно определить и аналитическим путем.
Если пренебречь площадью dbа (см. рис. 99) диаграммы двухтактного двигателя ввиду ее малости, то работа за цикл четырехтактного и двухтактного двигателей будет одинаковой при одних и тех же значениях параметров рассматриваемых циклов. Следовательно, можно написать:
Подставляя значение р1', получаем выражение среднего индикаторного; давления расчетного цикла:
для двухтактного дизеля (цикл смешанного подвода тепла)
Среднее индикаторное давление рабочего цикла двухтактного двигателя будет отличаться незначительно, так как неучет площади конца диаграмму компенсируется уменьшением площади действительной диаграммы вследствие скругления углов, образуемых линиями cz' и z'z, а также вследствие некоторого отличия действительных процессов сжатия и расширения от принятых в расчетном цикле.
Среднее индикаторное давление судовых двухтактных дизелей при номинальных мощности и числе оборотов колеблется для двухтактных дизелей простого действия с прямоточной продувкой 6,5—9,0 кГ/см2, с контурной продувкой — 5,5—7,5 кГ/см2; двойного действия — 5,0—6,0 кГ/см2; двухтактные дизели с наддувом — 7,5—25,0 кГ/ см2. Судовые дизели с картерной продувкой имеют значение среднего индикаторного давления порядка 2,2—4,5 кГ/см2.
vdvizhke.ru
При наличии индикаторной диаграммы двигателя среднее индикаторное давление pi определяется теми же методами, которые были изложены выше (см. главу II).
Точно так же определяется среднее теоретическое индикаторное давление pi по построенной расчетной диаграмме. Однако действительное среднее индикаторное давление при этом будет несколько меньше вследствие скругления индикаторной диаграммы на участке сгорания и в конце расширения (см. фиг. 80). Поэтому действительное среднее индикаторное давление определится по формуле
pi =?p’i (II,79)
где ? — коэффициент полноты индикаторной диаграммы.
Теоретическое среднее индикаторное давление может быть определено также аналитически. По расчетной индикаторной диаграмме положительная (полезная) индикаторная работа газов для смешанного цикла
Li = Lz’z + Lzв - Lac ,
где Lz’z — работа за процесс сгорания при р = const;
Lzв — работа за процесс расширения при n2 = const;
Lac —работа за процесс сжатия при ni = const.
Коэффициент полноты диаграммы для четырехтактных двигателей ? ? 0.94 ? 0.96.
Следует еще раз подчеркнуть, что неучтенная здесь работа для осуществления впуска и выпуска, представляющая собой по существу рабату двигателя в качестве вспомогательного насоса (так называемые «насосные потери»), учитывается общим механическим к. п. д.
Из выражений для среднего индикаторного давления расчетных циклов следует, что р’i прямо пропорционально рс = ра?п1. Увеличение ? и q также соответственно повышает значение р'1.
По опытным данным, среднее индикаторное давление у выполненных двигателей составляет (в кГ/см2):
vdvizhke.ru
