Індикаторна потужність - студопедія
Робота, що здійснюється газами всередині всіх циліндрів за одиницю часу називається індикаторною потужністю. (На ім'я інженера Індикатора, який сконструював прилад для зняття індикаторних діаграм).
Для визначення індикаторної потужності треба мати: індикаторну діаграму (або середнє індикаторне тиск pi), частоту обертання валу двигуна (n), діаметр циліндра (D), хід поршня (S), число циліндрів (z) і тактность (k).
Середнє індикаторне ТИСК.
З термодинаміки відомо, що робота циклу пропорційна площі, укладеної всередині його діаграми. Значить, по площі діаграми можна визначити роботу циклу, а по ній - потужність двигуна.
За повний робочий цикл тиск газів в циліндрі змінюється від max до min, тому беруть середню величину постійного тиску за цикл, яке, діючи на поршень протягом одного ходу, робить ту ж роботу, що і фактичне змінне тиск за весь робочий цикл. Таку величину називають середнім індикаторним тиском (pi).
Оскільки pi постійне і діє на денце поршня з площею F, то робота за один хід поршня S становить pi FS. Згідно з формулюванням має існувати рівність pi FS = Lц
Графічно pi можна знайти двома способами:
1. при наявності планиметра, знаходиться корисна площа циклу, ділиться на довжину діаграми і виходить pi. На підставі цих дій будується прямокутник з основою Vs і висотою pi. рівновеликий по площі індикаторної діаграмі;
2. всю довжину абцісс діаграми ділять на кілька рівних частин; потім, з діаграми, вимірявши відрізки ординат (y1. y2. yn) визначають середнє індикаторне тиск за формулами:
p1. p2. pn - величини тисків по індикаторної діаграмі;
M - масштаб діаграми;
m - масштаб ординат.
F - площа діаграми;
l - довжина діаграми.
Якщо провести розрахунок роботи, яку здійснюють в кожному процесі циклу, а потім алгебраїчно скласти їх, то отримаємо:
Pc # 955; # 8729; # 961; 1 1 + 1
Величина дійсного значення pi буде дещо менше через заокруглення індикаторної діаграми.
де # 966; - коефіцієнт повноти діаграми.
Для 4-х тактних дизелів # 966; = 0.92-0.97
Для 2-х тактних дизелів # 966; = 1, тому що відхилення дійсного процесу від розрахункового компенсується позитивною площею b-m-a, неврахованої при розрахунках (див. теоретичний цикл, діаграму 2-х тактного дизеля).
Середнє індикаторне тиск залежить від ряду факторів, однак, основними з них є кількість і якість горючої суміші, підготовленого в циліндрі до початку горіння. Звідси випливає, що збільшуючи заряд робочої суміші можна отримати більш високу pi. а отже і потужність двигуна. Практично це здійснюється шляхом застосування наддуву повітря в дизелях і робочої суміші в карбюраторних ДВС. У сучасних дизелів pi становить:
для двигунів без наддуву pi = 5,5-7,5 кгс / см²
для двигунів з наддувом pi = 8.5-12,5 кгс / см²
Знаючи pi. знаходять роботу (A) за один робочий цикл в одному циліндрі:
Робота в циліндрі за одиницю часу (1 хвилина):
де, k - коефіцієнт тактності, при цьому для 2-х тактних ДВС k = 1,
для 4-х тактних ДВС k = 1/2.
Розділивши все на 60 секунд, отримаємо формулу індикаторної потужності:
1/75 - переклад потужності в кінських сили (1 к.с. = 75 кгм / сек = 0,736 кВт).
Найбільш зручна формула для визначення індикаторної потужності:
Якщо потужність необхідно отримати в кВт, в цю формулу значення pi підставляють в кілопаскалях [кПа].
де, D - діаметр циліндра [м];
pi - середнє індикаторне тиск [кг / см²];
Cm - середня швидкість поршня Cm = S # 8729; n / 30 [м / с];
i - число робочих ходів за один оборот к.ч. у всіх циліндрах двигуна, i = k # 8729; z
де, k - коефіцієнт тактності;
z - число циліндрів двигуна.
Значення потужності ще не характеризує теплову і механічну напруженість двигуна. Потужність можна збільшити за рахунок розмірів і числа циліндрів, але не безмежно.