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