brodski pogonski strojevi 10. predavanje
DESCRIPTION
BRODSKI POGONSKI STROJEVI 10. predavanje. IDEALNI I STVARNI PROCES U MOTORIMA S UNUTARNJIM IZGARANJEM. IDEALNI TERMODINAMIČKI PROCES MOTORA. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 10. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 1
BRODSKI POGONSKI STROJEVI
10. predavanje
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 10. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 2
IDEALNI I STVARNI PROCES U MOTORIMA S UNUTARNJIM
IZGARANJEM
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 10. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 3
IDEALNI TERMODINAMIČKI PROCES MOTORA
Da se ne bi krivo shvatilo, idealni termodinamički proces motora nije ono čemu bi trebali težiti. Idealnim ga nazivamo samo zato što smo ga idealizirali, kako bi si olakšali matematički postupak za njegovu obradu. Kako ćemo kasnije vidjeti, on se razlikuje od stvarnoga procesa motora.
Osnovne aproksimacije koje uvodimo za idealni proces motor su:
• Proces motora je zatvoreni termodinamički proces, što pretpostavlja da se masa radnog medija ne mijenja (ni po količini ni po kemijskom sastavu). To je različito od stvarnoga motora u kojemu se vrši izgaranje (promjena kemijskog sastava) i izmjena radnog medija (promjena količine radnog medija pri ispuhu i usisu).
• Izgaranje i izmjena radnoga medija zamjenjuju se dovodom topline izvana i odvodom topline iz procesa.
• Tijekom procesa kompresije i ekspanzije nema izmjene topline s okolišem (stjenkama), tako da je kontrolni volumen izoliran od okoliša. Procesi kompresije i ekspanzije odvijaju se adijabatski.
• Kako se ne mijenja kemijski sastav, eksponent adijabate je jednak za procese kompresije i ekspanzije.
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 10. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 4
Idealni termodinamički procesi motora
Ottov proces Sabatheov proces
Seiligerov proces
Trinklerov proces
Dieselov proces
Dovod topline pri V = const
Dovod topline pri V = const i p = const
Dovod topline pri p = const
V V V
p p p
Qdov xQdo
v
(1-x)QdovQdov
Qodv Qodv Qodv
x = 1 x = 0
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 10. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 5
Qodv
Sabatheov proces
Sabatheov proces udružuje u sebi karakteristike i Ottovog procesa i Dieselovog procesa. On je od sva tri procesa najbliži stvarnom procesu u motoru.
V
p
xQdov
(1-x)Qdov
W
1
4
2
3 3’ T
s
Qodv
W
3’
4
1
2
3
(1-x)Qdov
xQdov
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 10. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 6
V
p
xQdov
(1-x)Qdov
Qodv
W
1
4
2
3 3’
Sabatheov proces
Stupanj djelovanja procesa
Stupanj djelovanja termodinamičkog procesa jednak je omjeru dobivenoga rada i dovedene topline:
dov
odv
dov
odvdov
dovT Q
Q
Q
Q
W
1
2
3
3
'3
2
3
1
4
2
1
3'323
14
11
1
11
TT
TT
TT
TT
T
T
TTcmTTcm
TTcm
pv
vT
1
1
2 T
T 2
3
T
T 3
'3
T
T 1
4
T
T
11
111
1
T
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 10. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 7
Idealni termodinamički procesi motora
Ottov proces Sabatheov proces Dieselov proces
11
111
1,
SabatheT
1,
11
OttoT
1
111
1,
DieselT
1 1
V V V
p p p
Qdov xQdo
v
(1-x)QdovQdov
Qodv Qodv Qodv
x = 1 x = 0
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 10. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 8
Te r
mod
ina m
i čki
st u
panj
dj e
lova
nja
Stupanj kompresije
x = 0
x = 1.0
R = 287 J/kg.K, cv = 736 J/kg.K, = 1.4, Qdov = 3275 J, p1 = 100 kPa, V1 = 0.001 m3
= 1.0
11
111
1,
SabatheT
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 10. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 9
Te r
mod
ina m
i čki
st u
panj
dj e
lova
nja
Stupanj kompresije
x = 0
x = 1.0
R = 287 J/kg.K, cv = 736 J/kg.K, = 1.4, Qdov = 2231 J, p1 = 100 kPa, V1 = 0.001 m3
= 1.5
11
111
1,
SabatheT
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 10. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 10
Omjer srednjeg tlaka procesa i početnog tlaka
Srednji tlak procesa je jednak radu procesa podijeljenom sa stapajnim volumenom. Rad procesa predstavlja se površinom pravokutnika s azom jednakom stapajnom volumenu, dok je visina pravokutnika jednaka srednjem tlaku procesa.
V
p
Qdov
Qdov
Qodv
W
1
4
2
3 3’
W
psr
11
V
Q
V
Wp dovT
ssr
ssr VpW
1111
Vp
Q
p
p dovTsr
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 10. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 11
Om
jer
tl ako
va p
s r / p
1
Stupanj kompresije
x = 0
x = 1.0
R = 287 J/kg.K, cv = 736 J/kg.K, = 1.4, Qdov = 3275 J, p1 = 100 kPa, V1 = 0.001 m3
= 1.0
1111
Vp
Q
p
p dovTsr
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 10. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 12
Om
jer
tl ako
va p
s r / p
1
Stupanj kompresije
x = 0
x = 1.0
R = 287 J/kg.K, cv = 736 J/kg.K, = 1.4, Qdov = 2231 J, p1 = 100 kPa, V1 = 0.001 m3
= 1.5
1111
Vp
Q
p
p dovTsr
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 10. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 13
Omjer srednjeg i maksimalnog tlaka procesa
Srednji tlak procesa predstavlja mjeru za rad procesa. Konstrukcija motora determinirana je maksimalnim tlakom procesa, obzirom da se na njega projektiraju nosivi dijelovi, ležaji itd. Interesantno je za zadani maksimalni tlak procesa dobiti čim veći rad procesa.
V
p
Qdov
Qdov
Qodv
W
1
4
2
3 3’
W
psr
33 pV
W
p
p
s
sr
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 10. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 14
Om
jer
tl ako
va p
s r / p
ma x
Stupanj kompresije
x = 0
x = 1.0
R = 287 J/kg.K, cv = 736 J/kg.K, = 1.4, Qdov = 3275 J, p1 = 100 kPa, V1 = 0.001 m3
= 1.0
131 Vp
Q
p
p dovTsr
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 10. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 15
Om
jer
tl ako
va p
s r / p
ma x
Stupanj kompresije
x = 0
x = 1.0
R = 287 J/kg.K, cv = 736 J/kg.K, = 1.4, Qdov = 2231 J, p1 = 100 kPa, V1 = 0.001 m3
= 1.5
131 Vp
Q
p
p dovTsr
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 10. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 16
Komentar:
Iz prijašnjih slika vidljivo je da je za zadani maksimalni tlak procesa najveći postizivi rad onaj od Dieselovog procesa. Današnji dizelski motori ne rade u potpunosti po Dieselovom procesu, ali mu se nastoje približiti.
Rezultati iz ovih prijašnjih dijagrama pokazuju zašto su upravo dizelski motori preuzeli primat kod velikih motora, gdje iz ograničene konstrukcije trebamo dobiti čim veću snagu motora.
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 10. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 17
REALNI PROCES MOTORA
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 10. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 18
Proces 4T motora
Stvarni i idealni proces prikazani su preklopljeni jedan preko drugoga. Najveća odstupanja imamo tijekom izgaranja i izmjene radnoga medija.
U T-s dijagramu prikazan je samo visokotlačni dio procesa jer se tijekom izmjene radnoga medija mijenja masa u cilindru motora.
V
p
+W
1
4
2
3 3’
s
T
W
3’
4
1
2
3
V
p
+W
1
4
2
3 3’
s
T
W
3’
4
1
2
3
-W
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 10. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 19
Proces 2T motora
Stvarni i idealni proces prikazani su preklopljeni jedan preko drugoga. Najveća odstupanja imamo tijekom izgaranja i izmjene radnoga medija.
U T-s dijagramu prikazan je samo visokotlačni dio procesa jer se tijekom izmjene radnoga medija mijenja masa u cilindru motora.
V
p
+W
1
4
2
3 3’
s
T
W
3’
4
1
2
3
-W
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 10. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 20
Proces izmjene radnoga medija kod 4T motora
Razlikujemo izmjenu radnoga medija kod motora sa slobodnim usisom i kod motora s prednabijanjem. Rad izmjene radnoga medija je kod motora sa slobodnim usisom negativan, dok kod motora s prednabijanjem može biti i pozitivan.
V
p+W
-W
+W
+W
p
V
p0
pP
pT
Tlak iza puhala
Tlak pred turbinom
Atmosferski tlak
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 10. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 21
Mjerenje promjene tlaka u cilindru motora (indiciranje)
Mehanički indikator
Uređaj se spaja na indikatorski pipac spojen na cilindar motora. Valjak za papir se preko
redukcije povezuje na križnu glavu. Kazaljka na papiru ispisuje p-V dijagram. Mjerilo tlaka ovisi o
krutosti izmjenjive opruge.
Nedostatak ovoga indikatora je u tome što mu je vlastita frekvencija vrlo niska (oko 300 Hz), tako da nije pogodan za točna mjerenja brzih procesa kod srednjehodnih ili bržih motora. Ponegdje se
još koristi na sporohodnim motorima (sve manje)
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 10. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 22
Mjerenje promjene tlaka u cilindru motora (indiciranje)
Uređaj za elektroničko indiciranje koristi davače tlaka na bazi
piezoelektričkog efekta. Ti davači imaju visoku vlastitu frekvenciju
(preko 20 kHz) te omogućuju točno snimanje vrlo brzih
promjena tlaka. Signal iz pojačala se danas vodi u A/D konverter za
pretvorbu analognog signala u digitalni podatak radi
pohranjivanja u računalu
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 10. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 23
Kut koljena
Računalo
Indicirani tlak Pojačalo naboja
Podaci o radnim parametrima
GM
T
Sat
Više kanlno mjerno
pojačalo
Brzi A/D konverter s
buffer memorijom
Različiti mjerni signali
Uređaj za indiciranje tlaka u cilindru motora i druga mjerenja pomoću elektroničkog računala
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 10. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 24
PODACI KOJI SE DOBIVAJU IZ INDICIRANE PROMJENE TLAKA U CILINDRU MOTORA
Iz podataka indiciranja tlaka u cilindru motora dobivamo sljedeće vrijednosti:
• p-V i log p – log V dijagrami,
• Indicirani rad procesa,
• Indicirana snaga motora,
• Srednji indicirani tlak,
• Maksimalni tlak procesa,
• Prva i druga derivacija tlaka po kutu koljena,
• Promjena temperature u cilindru motora,
• T-s dijagram za visokotlačni dio procesa,
• Zakon oslobađanja topline (tijek izgaranja) i krivulja dovedene topline.
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 10. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 25
Razvijeni snimljeni indikatorski dijagram (VUT Brno)
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 10. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 26
Indicirani p-V dijagram promjene tlaka u cilindru
(VUT Brno)
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 10. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 27
Promjena temperature radnog medija u cilindru motora
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 10. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 28
Zakon oslobađanja topline (brzina izgaranja) za Ottov motor
Nakon ubrizgavanja goriva zraku u cilindru se oduzima toplina potrebna za isparavanje
goriva. Tu je krivulja ispod nul-linije. Upaljivanjem gorive smjese dolazi do
oslobađanja topline i krivulja je svo vrijeme iznad nul-linije.
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 10. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 29
Krivulja dovedene topline izgaranjem goriva
Naznačena su mjesta početka ubrizgavanja (0%) i završetka izgaranja (100%)
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 10. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 30
INDICIRANA I EFEKTIVNA SNAGA MOTORA
STUPNJEVI DJELOVANJA
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 10. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 31
INDICIRANA I EFEKTIVNA SNAGA MOTORA
Snaga (rad u jedinici vremena), koju su plinovi predali klipovima motora, naziva se indicirana snaga.
Snaga, koju motor predaje potrošaču na svojoj spojci, naziva se efektivna snaga.
Indicirana snaga je veća od efektivne snage za snagu mehaničkih gubitaka na putu od klipova do spojke motora.
Indiciranu snagu dobivamo iz podataka indiciranja tlaka u cilindru motora. Efektivnu snagu dobivamo mjerenjem snage na kočnici motora.
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 10. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 32
MEHANIČKI GUBICI MOTORA
Mehaničke gubitke motora čine dvije skupine gubitaka:
• Gubici zbog trenja među dijelovima motora (trenja u ležajima motora, na kliznim površinama, aerodinamičko trenje itd.)
• Gubici zbog pogona pomoćne opreme motora (pogon rashladne pumpe, pumpe ulja za podmazivanje, sustava za ubrizgavanje goriva, pogon ventila, pogon električnog generatora, pogon klima jedinice itd.)
Kada je spojka motora otkopčana, efektivna snaga motora je jednaka nuli. Tada motor svojim radom pokriva samo mehaničke gubitke.
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 10. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 33
KOČENJE MOTORA
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 10. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 34
Efektivna snaga motora može se izmjeriti kočenjem. Moment kočenja pomnožen s kutnom brzinom dati će efektivnu snagu motora, tj. Snagu koju motor predaje na svojoj spojci, odn. zamašnjaku.
nFRMPef 2
Na kočnici se moment mjeri tako da se na kraku radiusa R mjeri sila reakcije F. Na slobodnom kraju vratila kočnice mjeri se brzina vrtnje n. Da bi se izračunavanje snage olakšalo, često se koristi takav radius kraka R da se to omogući:
kW60
min2mkN
-1nRFPef
Za R/30 = 1/10 dobivamo da je R = 3, odnosno R = 0.955 m. Formula za izračunavanje snage je tada:
kW10
minkN -1nFPef
n
F Motor
Kočnica
Brzina vrtnje na rotoru kočnice
Sila reakcije na kućištu kočnice
R
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 10. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 35
Kućište kočnice se izvodi tako da se može zakretati za jedan ograničeni kut na svojim osloncima, kako bi se mogla mjeriti sila reakcije zbog momenta kočenja.
Ako se za kočenje koriste kočnice s trenjem (mehaničkim, hidrauličkim ili s vrtložnim strujama), sva efektivna snaga motora se pretvara u toplinu, koju treba odvesti rashladnom vodom za hlađenje kočnice. Ako koristimo električni generator za kočenje, dobivenu električnu energiju možemo koristiti na neki pogodni način.
Danas se prednost daje električnim kočnicama s asinhronim generatorom koji može raditi u generatorskom i u motornom području. Takva kočnica nam omogućuje da kočimo motor ili da ga guramo (kao što npr. vozilo pri kočenju svojom inercijom ili na nizbrdici gura motor vozila). Primjenom ovakvih kočnica s upravljanjem pomoću računala, moguće je na samoj kočnici ispitati uvjete rada motora pri pogonu vozila (npr. simulacije vožnje Formule 1 na trkaćoj pisti ili teretnog vozila s različitim stupnjevima prijenosa mjenjača)
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 10. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 36
EFEKTIVNI PODACI MOTORA
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 10. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 37
EFEKTIVNI PARAMETRI MOTORA
Efektivna snaga motora:
Srednji efektivni tlak:
Efektivni moment motora:
Specifična efektivna potrošnja goriva:
npKn
zVpt
WP efsrsefsr
efef ,1,
2
s
efefsr Vnz
Pp
2,
efsrsefsrsefsref
ef pKz
Vpn
nzVp
PM ,2,, 2
2
ef
ge P
mb
dgefef HmP
defdgef
g
ef
ge HHm
m
P
mb
1
MJ/kg
6.3
J/MJ10MJ/kg
1
kW1
W1000
h1
s3600kg/kWh
6defdef
e HHb
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 10. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 38
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 10. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 39
SNAGA MOTORA
Nazivna snaga Pn je proračunska efektivna snaga koju motor može trajno davati. Brzina vrtnje motora koja odgovara nazivnoj snazi naziva se nazivna brzina vrtnje. Vrijeme rada motora na nazivnoj snazi ograničeno je propisima proizvođača.
Maksimalna snaga Pmax je najveća dopustiva efektivna snaga kojom možemo kratkotrajno opteretiti motor (110 - 120% Pn). Trajanje preopterećenja je vremenski ograničeno, obično na 1 sat svakih 12 sati rada motora.
Maksimalna trajna snaga (MCR) je najveća efektivna snaga pri kojoj motor može trajno raditi bez vremenskog ograničenja. Obično ona iznosi 85 - 90% Pn. Brzina vrtnje za tu snagu je nMCR.
Ekonomična snaga Pek je trajna snaga pri kojoj se postiže najmanja specifična potrošnja goriva i iznosi 75 - 80% Pn.
Minimalna snaga Pmin je snaga koju motor može razviti pri minimalnoj, još stabilnoj brzini vrtnje.
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 10. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 40
PROPISI ZA SNAGU MOTORA
Vozilska snaga motora (DIN 70020) je snaga na spojci motora koji je serijski opremljen sa svom opremom, uključujući usisni i ispušni cjevovod, pri danim uvjetima okoline: p0 = 101.3 kPa, T0 = 293 K (20 oC), relativna vlaga se zanemaruje.
Trajna snaga motora (DIN 6270, snaga A) je maksimalna snaga s kojom motor može trajno raditi uz mogućnost kratkotrajnog preopterećenja za 10% u trajanju 1 sat svakih 12 sati rada. Snaga se mjeri pri zadanim uvjetima okoline: p0 = 98 kPa, T0 = 293 K (20 oC), relativna vlaga = 60%.
Trajna snaga motora (DIN 6271, snaga B, ISO 3046) je maksimalna trajna snaga s kojom motor može raditi bez mogućnosti preopterećenja. Snaga se mjeri pri zadanim uvjetima okoline: p0 = 98 kPa, T0 = 293 K (20 oC), relativna vlaga = 60%, temperatura rashladne vode Trv = 300 K (27 oC).
Maksimalna trajna snaga brodskih motora (MCR) je maksimalna trajna snaga s mogućnosti kratkotrajnog preopterećenja. Mjeri se kod zadanih uvjeta okoline: p0 = 100 kPa, T0 = 318 K (45 oC), relativna vlaga = 60%, temperatura rashladne vode Trv = 305 K (32 oC).
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 10. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 41
UTJECAJ UVJETA OKOLINE (ISO 3046)
Visinski položaj (tlak zraka). Povećanjem visine, na kojoj se motor koristi, smanjuje se gustoća zraka, a time i snaga motora (za oko 1% svakih 100 m nadmorske visine iznad 500 m)
Temperatura. Povećanjem temperature smanjuje se gustoća zraka, a s njom i snaga motora (za oko 3% svakih 10 oC povećanja temperature)
Vlaga u zraku. Povećanjem relativne vlage smanjuje se sadržaj kisika po masi i raste sadržaj vlage koja će sniziti maksimalnu temperaturu procesa. Kod dizelskih motora se obično zanemaruje utjecaj vlage.
Preračunavanje snage na nove uvjete okoline vrši se prema propisima ISO 3046.
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 10. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 42
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 10. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 43
Ottov motor za osobno vozilo
Dizelski motor za teretno vozilo
Univerzalni dijagrami motora s ucrtanim izolinijama jednake specifične potrošnje goriva
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 10. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 44
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 10. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 45
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 10. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 46
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 10. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 47
33 nKPef
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 10. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 48
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 10. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 49
TOPLINSKA BILANSA MOTORA
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Brodski pogonski strojevi 10. Predavanje Svojstva tvari i goriva Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 50
Energija dovedena gorivom 100%
Mehanička energija
Toplinska energija
Mehanički rad 40%
Pogon ventilatora
2%
Toplina ispušnih plinova 30%
Toplina odvedena rashladnom vodom 24%
Toplina predana zračenjem i konvekcijom na okoliš 4%
Primjer bilanse topline za 4T dizelski motor za teretno vozilo