Указания к оформлению отчёта о лабораторных работах

в виде таблиц;
(расчёты рекомендуется выполнить в среде Excel);
3. Графики, объединённые в три группы кривых (см. рис. 3):
I. , , , .
II. , , , , , , .
III. Статьи относительного теплового баланса: .
ПРИМЕЧАНИЯ.
Графики нагрузочной характеристики следует изобразить в виде функций нагрузки (среднего эффективного давления );
Графики винтовой характеристики – в виде функций частоты вращения коленчатого вала .
Диаграмму теплового баланса представить в виде нарастающего итога (см. рис. 4).
Графики сравнения уровней при работе дизеля по нагрузочной и винтовой характеристикам изобразить на одном рисунке (см. рис. 8).
На графиках должны быть нанесены опытные точки, шкалы и обозначены кривые;
Масштаб диаграмм надо выбрать удобным для анализа.

8. Сравнение уровней удельного эффективного расхода топлива при работе дизеля по нагрузочной и винтовой характеристикам:
а) – нагрузочная характеристика; б) – винтовая характеристика.

что в отчете следует не только констатировать результаты, но и объяснить их.
В качестве примера анализа рекомендуется использовать материалы подраздела 6.3 методических указаний.

6.3. Примеры анализа результатов испытаний (с. 27)

==============================================

6.3.1. Работа дизеля по нагрузочной характеристике

Нагрузочная характеристика – зависимость параметров и показателей дизеля от нагрузки (от среднего эффективного давления или крутящего момента ) при постоянной частоте вращения ( ).

ЗАВИСИМОСТЬ ЭФФЕКТИВНОЙ МОЩНОСТИ ОТ НАГРУЗКИ (с. 29)
Из рис. 3: – прямая линия. Докажем это.
Из лекций , где – эффективная работа цикла, кДж;
– рабочий объем цилиндра, м3.
Таким образом, эффективная работа от одного цикла в одном цилиндре .
«Секундная работа» всех цилиндров, то есть эффективная мощность двигателя
, (1)
где, – число цилиндров; – коэффициент тактности; – частота вращения коленчатого вала, мин–1.
Т.о. при формулу (1) можно записать
, то есть (2)
– эффективная мощность пропорциональна среднему эффективному давлению (см. рис. 3).

(см. рис. 3).
Из выражения (2): .
Но , т.е. .
Видим, что при , след-но с учётом (2) .
Т.о. – прямая линия
И , и , являясь «жестко» связанными величинами, характеризуют нагрузку двигателя.

Рис. 5.

ЗАВИСИМОСТЬ ИНДИКАТОРНОЙ МОЩНОСТИ И МЕХАНИЧЕСКОГО КПД ОТ НАГРУЗКИ (с. 31)

Характер зависимостей и
?
(См. рис. 5). Из лекций . (3)
(сумма эффективной мощности и мощности механических потерь ).
Можно принять, что при
, т.к. .
Тогда – прямая линия.

Механический КПД двигателя:
. (4)
– по мере снижения полезной нагрузки все большая доля энергии, вводимой в дизель с топливом, расходуется на преодоление механических потерь.
Поэтому одной из основных причин снижения эффективного КПД двигателя по мере уменьшения его полезной нагрузки является существенное падение механического КПД.

(см. рис. 3)
Из лекций:
, (5)
где – часовой расход воздуха на двигатель, кг/ч;
– часовой расход топлива, кг/ч;
– теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива, кг/кг.
В результате каждого насосного хода поршня в цилиндр всасывается из атмосферы один и тот же объем воздуха. Поэтому при часовой расход воздуха практически постоянен
( ).
Но и при
Т.о. по формуле (5) (весьма существенно).

ЗАВИСИМОСТЬ КОЭФФИЦИЕНТА НАПОЛНЕНИЯ ЦИЛИНДРА ОТ НАГРУЗКИ (С.34)
см. на рис. 3.
Из лекций: , (6)
где – число цилиндров; – коэффициент тактности дизеля; – плотность воздуха перед двигателем.
Выше указано: . Но на самом деле при расход воздуха несколько уменьшается ( ).

Дело в том, что
Поэтому по формуле (6) при коэфф-т наполнения .

(с. 34)
Кривые и (см. рис. 3) обратны друг другу:
Основные причины снижения при уменьшении нагрузки :
1) (см. выше).
2)  .
(Подача в цилиндр чрезмерного количества воздуха («балластного») снижает уровень температур подвода теплоты в цикл, следовательно, снижает , и соответственно снижает эффективный КПД .
3)  .
(Цикловая подача топлива становится настолько малой и процесс впрыскивания становится столь коротким, что давление подачи топлива в цилиндр не успевает вырасти до уровня, обеспечивающего надлежащее качество распыливания).

=============================================

Весьма распространенный характер кривых показан на рис. 6:

14

Рис. 4. Диаграмма теплового баланса дизеля

винтовой характеристике (с. 38)

Рис. 7. Винтовая характеристика дизеля

Для водоизмещающих судов:
, (7)
, (8)
. (9)
См. рис. 7.
Мощность механических потерь и условное среднее давление механических потерь :
, (10)
, (11)
где =1,5–2,0; – постоянные коэффициенты.

Судя по значениям показателей степени
и , темпы возрастания и с увеличением частоты вращения сущест-венно ниже темпов возрастания и .
Это означает, что с ростом уменьшаются относительные механические потери:
.

При переводе двигателя на режимы частичной мощности винтовой хар-ки мощность механических потерь существенно снижается. В этой же ситуации при работе по нагрузочной хар-ке остаётся постоянной.

15

41)

Рис. 8. Сравнение уровней удельного эффективного расхода топлива при работе дизеля по нагрузочной и винтовой характеристикам:
а – нагрузочная характеристика; б – винтовая характеристика.

Одна и та же эффективная мощность дизеля может быть получена и при его работе по нагрузочной характеристике, и при работе по винтовой характеристике.
По результатам испытаний дизеля необходимо ответить на два вопроса:

1. По какой из указанных двух характеристик (нагрузочной или винтовой) следует работать дизелю, чтобы обеспечить уменьшенный удельный эффективный расход топлива на режимах частичной мощности?
2. Каковы причины различия в уровне топливной экономичности дизеля в широком диапазоне мощностей при его работе по нагрузочной и винтовой характеристикам?