mérnöki alapok 11. el őadás · indikátor diagram : a „ p” hengertér nyomása a „v”...

Mérnöki alapok 11. előadás

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi EgyetemGépészmérnöki Kar

Hidrodinamikai Rendszerek Tanszék

1111, Budapest, Műegyetem rkp. 3. D ép. 334.Tel: 463-16-80 Fax: 463-30-91http://www.vizgep.bme.hu

Készítette: dr. Váradi Sándor

Négyütemű Otto-motor

Indikátor diagram : a „p” hengertér nyomása a „V” lökettérfogat függvényében – p(V)

Mérnöki alapok. 11. előadás

„elméleti” (ideális) indikátordiagram

Valóságos

indikátordiagram

Az alsó hurok munka befektetés, míg a felső hurok munka nyereség.

Mérnöki alapok. 11. előadás

A diagram alatti terület: az indikált munka

Ezt a munkát két fordulat alatt végzi a gép

][][ NmJWWWi =−=−+

Az indikált teljesítmény:

Az indikált középnyomás: (Ads a lökettérfogat)

][ 2

WnW

P ii =

sApW =W

=

Mérnöki alapok. 11. előadás

Hasznos teljesítmény:

sApW dii =sA

Wp

d

ii =

imechh PP η=

Alkalmazás

Otto-motor z=4; i=4; n=4000/min; Ph=36.4kW; vköz=11.33m/s

s/D=1.1

Mekkora a motor lökete és hengerátmérője?snvköz 2=

ssmv85085.0

min/60*/33.11====

Mérnöki alapok. 11. előadás

ηm=0.85; Mekkora az indikált középnyomás?

mmmssm

n

vs köz 85085.0

min/4000*2

min/60*/33.11

2====

mmmm

Ds

sD 77

1.1

85

/≅==

282.42

85.0

36.4kW AsnzpkW

PP ik

m

hi ===

η=

222

004657.04

*077.0

4m

DA =

π=

π=

barkPamm

skW

zAsn

Pp i

ik 11.83.811min/4000*085.0*004657.0*4

min/60*82.42*222 ≅===

Mérnöki alapok. 11. előadás

Kétütemű motor

A kétütemű

motoroknál a közegcsere két

löket határán (az expanzió löketének végén,

Mérnöki alapok. 11. előadás

löketének végén, ill. a kompresszió elején), a holtpont közelében játszódik le.

Tüzelőanyag ellátás: porlasztó (karburátor)

A Bánki-Csonka

féle porlasztó feltalálása volt a legjelentősebb lépés a belső égésű motorok

Mérnöki alapok. 11. előadás

égésű motorok történetében

Diesel motor körfolyamatTiszta levegőt szív

be és sürít

A kompressziótér így jóval kisebb, mint

barpc 75...35=

75...35=s

c

p

p

Mérnöki alapok. 11. előadás

jóval kisebb, mint az Otto-motoroké.

Befecskendezés (tüzelőanyag)

Az indikált középnyomás (teljes terhelésnél):

ii barp 5.85.6 −=

Jelleggörbék: 1. Otto-motor jelleggörbe

A motor nyomatéka az indikált középnyomással arányos

� Kis fordulatszámnál romlik az égés minősége, ezzel pi és M

Nagy fordulatszámnál romlik

Mérnöki alapok. 11. előadás

� Nagy fordulatszámnál romlik (a nagy térfogatáram miatt romlik) a töltési fok és ezzel pi és M

� A teljesítmény ugyanilyen értelemben tér el a névleges ponton átmenő egyenestől

� Nagy fordulatszámnál a mechanikai hatásfok is romlik

Jelleggörbék: 2. Diesel-motor jelleggörbe

� Diesel-motor M(n) jelleggörbéje laposabb

� Fordulatszám szabályozás kell!

� Töltési fok:

==ρ

ρ==λ

o

f

os

fs

o

f

p

p

V

V

m

m

Mérnöki alapok. 11. előadás

csupán a szívási nyomás-

eséstől és a melegedéstől

függ

ρ ooso pVm

TT

T

p

pp

o

o

o

o

∆+

∆−=

A töltési fok szokásos értékei:

� Négyütemű, lassú járású szívómotoré: λ = 0.80 - 0.93

� Négyütemű, gyors járású szívómotoré: λ = 0.65 - 0.80

� feltöltött motoré: λ = 1.50 - 2.0

Mérnöki alapok. 11. előadás

mivel az I. ütemben a motor hengerében a nyomás a légkörinél nagyobb, ezért λ > 1

Jelleggörbe, munkapont

Jelleggörbe: függvénykapcsolat a gép jellemző mennyiségei között

� Forgó gépeknél: M(n)

� Egyenes vonalú mozgást végző gépeknél: F(v)

� Áramlástechnikai gépeknél: ∆∆∆∆pö - q

Mérnöki alapok. 11. előadás

� Áramlástechnikai gépeknél: ∆∆∆∆pö - q

� Kalorikus gépeknél:

Erőgép: a folyamat szempontjából hasznosítható energiát állít elő más energiából.

miö&−∆

Pl.:

Belsőégésű motor

Kémiai energia Mozgási (mechanikai energia)

Villamos Elektromos Mechanikai

Mérnöki alapok. 11. előadás

Villamos motor

Elektromos energia

Mechanikai energia

Víz, gáz, gőz turbina

Víz, gáz, gőz (folyadék) energia

Mechanikai energia

Erőgép jelleggörbe típusok

1. Erő v. nyomaték tartó

2. Sebesség v. fordulatszám tartó

3. Teljesítmény 600

800

1000

1200

1400

M [

Nm

]

Mérnöki alapok. 11. előadás

3. Teljesítmény tartó

0

200

400

600

0 500 1000 1500 2000 2500

n [1/min]

M [

Nm

]

1 2 3

Példák: 1. Diesel motor

Mérnöki alapok. 11. előadás

Példák: 2. Aszinkron motor

Mérnöki alapok. 11. előadás

Háromfázisú aszinkron motor fordulatszámas=4% szlip esetén

Póluspárok száma (p)

1 2 3 4 5

( ) ( )sp

fsnn −=−= 11 1

0

Ahol f1 a hálózat frekvenciája (f1=50Hz)

Mérnöki alapok. 11. előadás

száma (p)

Szinkron fordulat

n0 [1/min]

3000 1500 1000 750 600

Aszinkron

Fordulat

n [1/min]

2880 1440 960 720 576

Teljes aszinkron motor jelleggörbe

Mérnöki alapok. 11. előadás

Munkagép jelleggörbe típusok

1. Erő v nyomatéktartó

2. Sebesség négyzetével arányos

800

1000

1200

1400

1600

M [

Nm

]

Mérnöki alapok. 11. előadás

0

200

400

600

0 500 1000 1500 2000 2500

n [1/min]

M [

Nm

]

1 2

MUNKAPONT. Erőgép + munkagép együttes üzeme

100

120

140

160

180

200

220M

[N

m] M ü

Mérnöki alapok. 11. előadás

0

20

40

60

80

100

0 200 400 600 800 1000

n [1/min]

M [

Nm

]

erőgép Munkagép

n ü

Alkalmazás: Villamos motorral hajtott ventilátor jelleggörbéi

100

120

140

160

180

200

220M

[N

m]

Mérnöki alapok. 11. előadás

0

20

40

60

80

100

0 200 400 600 800 1000

n [1/min]

M [

Nm

]

Mh Mt

A munkapont adatai a jelleggörbék metszéspontjából kiolvashatók: n=800/min; M=130Nm

Áramkimaradás miatt a fordulatszám az üzemi fordulatszám 80%-ára csökken, azaz n’=640/min, az ehhez tartozó hajtó nyomaték: Mh’=190Nm, míg ugyanitt a terhelő nyomaték: M ’=88Nm

Mérnöki alapok. 11. előadás

nyomaték: Mt’=88Nm

A fenti két nyomaték különbsége a pillanatnyi gyorsító nyomaték: ∆∆∆∆M=102Nm

A Θ=480kgm2 tehetetlenségi nyomatékú forgórészek szöggyorsulása:

2

2 /213.0480

102srad

kgm

NmM==

Θ

∆=ε

100

120

140

160

180

200

220M

[N

m]

M d

Mérnöki alapok. 11. előadás

0

20

40

60

80

100

0 200 400 600 800 1000

n [1/min]

M [

Nm

]

Mh Mt