Мощность и КПД дизеля

Мощность дизеля можно определить по индикаторной диаграмме.

Предполагая, что рабочие циклы в многоцилиндровых двигателях протекают примерно одинаково и только смещены на угол (фазу) сдвига кривошипов коленчатого вала, можно считать, что мощность, развиваемая в отдельных цилиндрах, тоже одинакова, а мощность дизеля в целом равна сумме мощностей всех цилиндров.

Выражение для подсчета индикаторной мощности двигателя можно получить, вычислив работу Ь, выполненную газами в одном цилиндре за полный цикл:

I = Р/срДУ,

Где Р1ср - среднее индикаторное давление, Н/м2 или Па; - площадь поршня, м2; £ - ход поршня, м. Площадь поршня определяется по формуле кИ2

где Б - диаметр поршня, м.

Среднее индикаторное давление получают в результате замены площади индикаторной диаграммы равновеликим прямоугольником, у которого ордината называется среднеиндикаторным давлением.

Тогда работа, выполненная во всех цилиндрах дизеля за 1 мин:

т о с 2

£ = 4р - Ли-.

где п - частота вращения коленчатого вала, об/мин; 1 - число цилиндров дизеля; т - тактность дизеля (т = 2 - для двухтактного и т = 4 - для четырехтактного двигателя).

Индикаторная мощность дизеля определяется по формуле где 103 - коэффициент для перевода мощности в киловатты.

Для получения индикаторной диаграммы применяют специальные приборы - индикаторы. В тихоходных ДВС (до 700 об/мин) используют механические индикаторы, а в быстроходных - электрические.

В зависимости от конструкции ДВС и его форсировки среднее индикаторное давление Р;, МПа, может меняться в широких пределах:

Двухтактные двигатели

10Д100.. 1,140

11Д45.. 1,100

14Д40.. 1,120

Четырехтактные двигатели ПД1М... 1,070

1Д49 ... 2,095

1А-5Д49 . 1,385

Индикаторная мощность, полученная за счет работы газов в цилиндре двигателя, при передаче на коленчатый вал расходуется на трение поршней, подшипников шатунно-поршневой группы, на привод газораспределительного механизма, топливные насосы высокого давления, водяные, масляные и топливные насосы и другие механизмы, без которых невозможна работа дизеля. Эти затраты работы называются механическими потерями Ьи, и соответствующая им мощность называется мощностью механических потерь Ыы. Аналогично индикаторной работе где Ри - среднее давление механических потерь.

Среднее эффективное давление Ре представляет собой условное постоянное давление, которое, действуя на поршень в течение одного хода, совершает работу, равную эффективной работе за цикл или это эффективная работа Ье за цикл, отнесенная к рабочему объему цилиндра:

Эффективная мощность подсчитывается так же, как и индикаторная, но вместо среднего индикаторного давления Р, в формулу подставляется среднее эффективное давление Ре.

Отношение эффективной мощности к индикаторной называется механическим КПД:

Для современных дизелей т|м = 0,8 .0,88.

Отношение эффективной работы к количеству теплоты, подведенной с топливом, называется эффективным КПД-дизеля и обозначается ту

где qe - удельный эффективный расход топлива, г/(кВтч); QH - низшая теплота сгорания дизельного топлива, кДж/кг.

При оптимальной нагрузке дизеля г\е = 0,39.0,43.

Эффективный, индикаторный и механический КПД связаны между собой соотношением Г\е = Л.Лм-

Эффективность работы ДВС часто оценивают вместо КПД двигателя удельным расходом топлива qe, т.е. расходом топлива на единицу его полезной (эффективной) работы, выраженным в г/(кВт-ч) или г/(л.с.ч). Удельный расход топлива определяется экспериментально при испытаниях двигателя, где измеряется расход топлива G дизелем за единицу времени работы, кг/ч, с постоянной мощностью Ne, кВт или л. с. Тогда qe = G/Ne. Современные тепловозные дизели имеют qe на уровне 200.220 г/(кВтч), или 150. 180 г/(л.с.-ч).

⇐ | Термодинамические циклы ДВС | | Устройство и ремонт тепловозов | | Тепловой баланс и характеристики дизелей | ⇒