AKADEMIA TECHNICZNO - ROLNICZA
w BYDGOSZCZY
LABORATORIUM TERMODYNAMIKI
Temat : POMIAR MOCY INDYKOWANEJ .
Skład grupy :
Marian Duszyński
Bogdan Ligaj
grupa D
studium inż
Jndykator
Indykatory przeznaczone są do rejestracji zmian ciśnienia w funkcji czasu , kąta obrotu ciała lub położenia tłoka .
Przyrządy te służą głównie do określenia mocy , ale także do oceny przebiegów wielkości charakterystycznych , rzeczywistych w urządzeniach cieplnych .Teoretycznie obiegi termodynamiczne nie zawsze odzwierciedlają rzeczywisty przebieg zmian w urządzeniach termicznych takich jak : sprężarki , silniki tłokowe
,pompy cieplne . Realizacja przemian adiabatycznych w praktyce jest niemożliwa z powodu konieczności chłodzenia cylindrów , głowic silników i sprężarek , z powodu przepływu gazów , zjawisk dławienia i wymiany ciepła z otoczeniem .
Indykatory mocy wykorzystywane są do odtwarzania rzeczywistych zmian ciśnienia we wnętrzu cylindrów badanych maszyn .
Rodzaje indykatorów
mechaniczny - nowoczesne indykatory mechaniczne z zewnętrzną sprężyną stosowane przy prędkościach obrotowych do 600 obr/min . Pod działaniem ciśnienia tłok przesuwa się w cylindrze ku górze napinając za pośrednictwem tłoczyska sprężynę . Zespół dźwigniowy przenosi ruch w taki sposób , że rysik przesuwa się po prostej równoległej do osi tłoczyska tłoka . Rysik po dociśnięciu go do cylindrycznej powierzchni obracającego się bębenka zgodnie z ruchem tłoka badanego urządzenia wykreśla kontur wykresu . Jeżeli na bębenek zostanie założony papier , wykonany zostanie wykres indykatorowy odzwierciedlający zmiany ciśnienia w cylindrze badanej maszyny . Indykatory wytwarzane są z kompletami sprężyn o różnych stałych oraz z kilkoma zespołami cylinderek - tłoczek , umożliwiającymi uzyskanie różnych wartości sił działających na sprężynę . Montaż indykatora w badanym silniku odbywać się winien zgodnie z instrukcją obsługi opracowaną przez wytwórnię .
optyczne - umożliwiły pomiary przy prędkościach obrotowych dochodzących do 400 obr/min . Są one przystosowane do sporządzania wykresów indykatorowych w funkcji czasu . Posiadają wady ograniczające ich zastosowanie , dlatego więc nowych konstrukcji zmierzają w kierunku urządzeń elektropneumatycznych i elektronicznych .
elektroniczne - w indykatorach tych o nieograniczonym obszarze pomiarowym , utrwalenie uzyskanego obrazu elektronicznego odbywa się na drodze fotograficznej . Najnowocześniejsze urządzenia elektroniczne wyposażone są w pamięć i istnieje możliwość wyizolowania poprzednich obrazów , zatrzymania obrazów na ekranie i ich komputerową analizę .
przetworniki ciśnienia - przetwarzają impulsy zmiany tego parametru na wielkości elektryczne . Potocznie nazywane są one czujnikami ciśnienia .Najbardziej znanymi i rozpowszechnionymi przetwornikami ciśnienia są :czujniki prezoelektryczne i indukcyjne firmy Vibro - Meter , pojemnościowe przetworniki firmy Disa , zestawy przetworników o szerokim zakresie badawczych ciśnień firmy AVL - Austria .
Pomiar i obliczanie mocy indykowanej
Praca rzeczywista otrzymana w wyniku przesunięcia tłoka w cylindrze silnika tłokowego nazywana jest pracą indukowaną .
Dla jednego cyklu maszyny jednocylindrowej o jednostronnym działaniu praca wyrażona jest zależnością :
Wi = pi . A ti . s.
gdzie : pi - średnie ciśnienie indykowane N/m2 ,
A ti - powierzchnia czynna tłoka m2 ,
s. - skok tłoka m. ,
Średnie ciśnienie indykowane pi jest to takie stałe ciśnienie zastępcze , które działając na tłok w czasie innej pracy dałoby w efekcie taką samą pracę przypadającą na jeden obieg , jak zmieniające się ciśnienie rzeczywiste . Korzystając z wykresu indykatorowego średnie ciśnienie indykowane oblicza się ze wzoru :
pi = N/ m2
gdzie : A - powierzchnia wykresu indykatorowego m2 ,
l - długość wykresu indykatorowego m. ,
u - położenie indykatora m3/N ,
u = 1,0193 . 10 -8 C . D m3/N
C - podziałka sprężyny mm . cm2 /kg ,
D - rodzaj tłoka
Położenie indykatora zależy od zastosowania sprężyny oraz tłoka . Tłok podstawowy w znacznej większości indykatorów ma średnicę 20,27 mm , co odpowiada polu denka równemu pół cala kwadratowego .
Sprężyna indykatora jest częścią , od której zależy dokładność przyrządu . Na dolnej oprawie sprężyny , tzw. stopie wytłoczona jest jej podziałka w odniesieniu do tłoka podstawowego .
Przełożenie indykatora jest zatem wychyleniem rysika wyrażonym w mm , spowodowane naciskiem gazów wynoszącym 1 kg/ m2 . Dla innych tłoków przełożenie indykatora obliczyć można :
dla tłoka 1/5 przy podziałce podstawowej 1 mm/1kg /cm2 przełożenie wynosi
1mm/ 1kg /cm2 . 1/5 = 1/5 = 0,2 mm/1kg / cm2
Sprężyna i tłok dobiera się tak aby uzyskać możliwie duży wykres .
Moc indykatora jest to praca wewnętrzna wykonana w czasie 1 s.
N i = Wat
gdzie : τ - czas wykonania pracy w s. ,
Moc indykowaną obliczyć można z przedstawionej niżej zależności roboczej dostosowanej do badań na stanowisku laboratoryjnym
Ni = 77 . 10 6 ; W
gdzie : A - powierzchnia wykresu indykatorowego w m2 ,
Dtł - średnica tłoka , Dtł = 0,08±0,0001 m.
S. - skok tłoka m. ,
l - długość wykresu indykatorowego m. ,
C - podziałka sprężyny , C = 25
D - rodzaj tłoka indykatora , D = 1
- czas wykonania pracy w s. ,
Obliczenia
Wyznaczenie stałej planimetru
A = c. n
c = A / n
gdzie : A - 10000 mm2
n - obroty licznika ,
c - stała planimetru ,
n śr = 1026,7
c= =9,74
Pomiar pól wykresów
n1=72
n2=80
A1=c . n1 = 701,28 . 10-6 m2
A2 = c . n2 =779,2. 10-6 m2
3)Obliczenie stałej sprężyny indykatora
u = 1,0193 . 10-8 . C . D
gdzie : C = 25
D = 1
u = 2,55 10-7 m. / N
Obliczenie ciśnienia indykatora
pi = N / m2
p1 = 0,0423 MPa
p2 = 0,0450 MPa
Obliczanie mocy indykatora
Ni = 77 106
N1 = 625 W
N2 = 597,5 W
Analiza błędów
Na błąd pomiaru miał największy wpływ błąd pomiaru planimetrem . Błąd tego przyrządu polega na poślizgu ruchomego wałeczka po roboczej powierzchni . Wskutek tego otrzymujemy błędną wartość stałej planimetru . Na otrzymany wynik miały wpływ takie wielkości jak : czas wykonania pracy i skok tłoka .