§ 6.4. Индикаторная и эффективная мощность поршневого двигателя.
Площадь индикаторной диаграммы характеризует собой полезную индикаторную работу одного цикла ℓЦ. Чем больше ℓЦ, тем больше степень использования заданного рабочего объема цилиндраVц.
Величина ℓЦ в двигателе заданных размеров определяет степень эффективности рабочего процесса с точки зрения развиваемой индикаторной работы.
Для данного объема Vцработа ℓцэквивалентна так называемому среднему индикаторному давлениюРср и может быть выражена в виде произведения этого давления на объем цилиндра:
(6.1)
где dц— диаметр цилиндра;
S — ход поршня.
Средним индикаторным давлениемназывается некоторое условное постоянное давление на поршень, которое, действуя в течение хода поршня, создает работу, равную индикаторной. Следовательно, если заменить площадь индикаторной диаграммы равновеликим прямоугольником с основанием, равным длине диаграммы, то высота этого прямоугольника в масштабе будет представлять собой среднее индикаторное давление.
Мощность, передаваемая парогазом на поршеньза ходы расширения и сжатия, называется индикаторной мощностьюN,. Другими словами, индикаторная мощность – мощность, соответствующая индикаторной работе диаграммы.
Для машины, делающей п об/мин, мощность, развиваемую вi-ом цилиндре, найдем по формуле
(6.2)
Для многоцилиндрового двигателя с числом цилиндров, равным т, и числом рабочих ходов за один оборот кривошипа, равнымi, общая мощность двигателя будет
(6.3)
В действительном же рабочем процессе имеется ряд дополнительных потерь, в результате чего работа будет иметь меньшее значение, чем в идеальном цикле.
Степень использования тепла в действительном рабочем процессе определяется коэффициентом полноты индикаторной диаграммы ηц, представляющим собой отношение площадей действительной и теоретической индикаторных диаграмм. Для торпедных поршневых двигателей η=0,85—0,90. С учетом этого действительную индикаторную мощность можно определить по формуле
(6.4)
Мощность, передаваемая на вал двигателя, называетсяэффективной, она меньше индикаторной на величину мощности тренияNтр, т. е
(6.5)
В мощность трения входят потери мощности на трение всех деталей двигателя и мощность, затрачиваемая на работу вспомогательных механизмов и приборов (газораспределение, водяная помпа, распределитель смазки и др).
С увеличением отмеченных потерь увеличивается мощность трения, соответственно уменьшается полезная эффективная мощность двигателя и в результате понижается экономичность двигателя. Поэтому всегда следует стремиться к уменьшению мощности трения и к увеличению полезной работы на валу двигателя.
Мощность трения определить теоретическим путем очень трудно, так как она может изменяться в широких пределах в зависимости от размеров двигателя, числа оборотов, усилий, действующих на трущиеся детали, и пр. Поэтому при определении эффективной мощности по найденной индикаторной мощности механические потери в двигателе оцениваются приближенно выбираемым механическим КПД ηм.
Механическим кпд двигателяназывается отношение эффективной мощности к индикаторной. При испытании двигателей на тормозе этот коэффициент легко определить по найденному непосредственным замером значению эффективной мощности и рассчитанной по формуле (6.4) индикаторной мощности Обычно для торпедных двигателей ηм= 0,75—0,95.
С учетом изложенного выше формулу для определения эффективной мощности поршневого двигателя можно записать так
(6.6)
Пример. Определить эффективную мощность двигателя торпеды, если известно, что Рi,= 19,7дан/см2(дан — деканьютон), dц=144мм, S= 150мм, n=1440об/мин
Решение Неизвестную величину Ne определяем по формуле (6.5), принявт=2, 1 = 2 и среднее значение к. п д.:
