Katedra Silników Spalinowych i Transportu Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa POLITECHNIKA RZESZOWSKA	Blacha Justyna Grupa L1 II MT-DI
		Rok aka. 2012/2013 Semestr: IV
Laboratorium Silników Spalinowych	Ćwiczenie nr 12
Temat: Wyznaczanie charakterystyki składu mieszanki.

1. Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z metodyką pomiarów podstawowych parametrów silnika na hamowni silnikowej oraz nabycie umiejętności wykonania i opracowania charakterystyki regulacyjnej składu mieszanki.

1. Wstęp teoretyczny:

Pomiary dla charakterystyki składu mieszanki przeprowadza się przy założonym ustawieniu przepustnicy przy stałej prędkości obrotowej oraz przy zmiennym kącie wyprzedzenia zapłonu, zapewniającym każdorazowo uzyskanie mocy maksymalnej. Po ustaleniu stanu cieplnego silnika i odczytaniu wskazań przyrządów pomiarowych, zmienia się regulację układu zasilania silnika zmieniając dawkę paliwa i ponownie dokonuje pomiarów.

Pomiary niezbędne do wykreślenia charakterystyki obejmują:

• prędkość obrotową n,

• siłę obciążającą P lub moment obrotowy Mo (w zależności od rodzaju hamulca),

• godzinowe zużycie paliwa Gh,

• wysokość słupka cieczy h wskazującej różnicę ciśnień na zwężce w celu określenia strumienia rzeczywistego powietrza zasysanego przez silnik,

• temperaturę spalin tsp,

• parametry zasysanego powietrza (temperaturę to i ciśnienie pb).

1. Obliczenia, tabele i wykres:

Badany silnik to jednostka FSO 1600

• ciśnienie otoczenia: p_o=745 [mm Hg] = 99085 [Pa]

• objętość skokowa silnika: V_ss=1,598 [dm³]

• stała gazowa: R=287 [J/kg*K]

• liczba przepływu: α=0,992

• liczba ekspansji: ε=1

• g= 9,81 [m/s²]

A= 0,001256 [m^2]

• Lt=14,7[kgp/kgpal]

• n=2500 [obr/min]

Siła na hamulcu	Temp. zasysanego powietrza	Temp. spalin	Godzinowe zużycie paliwa	Wysokość słupa cieczy	Gęstość powietrza	Różnica ciśnień na zwężce	Jednostkowe zużycie paliwa
P	Tp	tsp	Ge	h	pow	∆ p	ge
[kG]	[K]	[˚C]	[kg/h]	[mm]	[kg/m^3]	[Pa]	[g/kWh]
2,50	298,25	541,00	5,55	20,00	1,16	195,92	340,08
2,80	298,55	551,00	5,78		1,16	195,92	316,22
2,90	298,85	542,00	5,90		1,16	195,92	311,66
3,20	294,75	539,00	6,30		1,17	195,92	301,59
3,60	299,45	538,00	7,48		1,15	195,92	318,29
3,75	299,75	520,00	8,79		1,15	195,92	359,07
Moc użyteczna	Prędkość czynnika	Przepływ rzeczywisty	Współ. nadmiaru powietrza	Współ. korekcji	Skorygowane jednostkowe zużycie paliwa	Moc użyteczna skorygowana
Ne	w	mr	ƛ	∝	ge’	Ne’
[kW]	[m/s]	[kg/s]	-	-	[g/kWh]	[kW]
16,32	18,40	0,027	1,17	0,9902	336,74	16,16
18,28	18,41	0,027	1,12	0,9908	313,31	18,11
18,93	18,42	0,027	1,10	0,9914	308,97	18,77
20,89	18,29	0,027	1,05	0,9832	296,53	20,54
23,50	18,44	0,026	0,87	0,9926	315,93	23,33
24,48	18,44	0,026	0,74	0,9932	356,62	24,31

3.1 Obliczenia dla pomiaru pierwszego

• Ciśnienie atmosferyczne:

(745 [mmHg]*133,325) =99 085 [kPa]

• Moc użyteczna:

Ne=n*P/K*i [kW]

Ne=(2500*2,50)/(197*1,944)=16,32 [kW]

• Jednostkowe zużycie paliwa:

ge=(Gh/Ne)*1000 [g/kWh]

ge=(5,550/16,32)*1000=228,82 [g/kWh]

• Współczynnik korekcji Ka:

α_a=(p_r-Φ_rp_śr/ p_y-Φ_yp_sy)^1,2*( T_y/ T_r)^0,6

α_a=(100[kPa]-0,94*/99,085 [kPa]-1,38)^1,2*(299K/298K)^0,6=0,9902

• Moc użyteczna korygowana:

Ne’=Ne*∝ [kW]

Ne’=16,32*0,9902=16,16 [kW]

• Jednostkowe zużycie paliwa korygowane:

ge’=ge*∝ [g/kWh]

ge’= 340,08[kg/h]* 0,9902=336,74 [g/kWh]

• Gęstość powietrza

ρ_pow=p/(R*To) [kg/m²]

ρ_pow =99805[Pa]/(287[J/kg*K]*298[K])=1,16[kg/m²]

• Różnica ciśnień na zwężce

∆p=g*h* ρ_pow [Pa]

∆p= 9,81[m/s²]*0,020[m]*1,16[kg/m²]=195,92[Pa]

• Prędkość czynnika powietrza

w= (∆p*2/ ρ_pow)^(1/2) [kg/s]

w=18,40 [kg/s]

• Strumień rzeczywisty powietrza

m_r= α*w* ρ_pow*A [m/s]

m_r =992*18,40[kg/s]*1,16[kg/m²]* 0,001256 [m²]=0,027[m/s]

• Współczynnik składu mieszanki

λ =3600*m_r/L_tp*Ge

ƛ=3600*0,027[m/s]/14,7[m/kg]*5,55[kg/h]=1,170

Wnioski:

Charakterystyka składu mieszanki ma na celu dobranie optymalnego ustawienia sterowania silnikiem, tak by osiągał on optymalne wartości mocy użytecznej przy jednocześnie stosunkowo niskim stopniu jednostkowego zużycia paliwa.
Pomiary dokonane przez nas pozwoliły na wykreślenie owej charakterystyki w funkcji godzinowego zużycia paliwa oraz w funkcji współczynnika nadmiaru powietrza. Na wykreślonym wykresie widać, że dla f(Ge) moc użyteczna rośnie wraz ze wzrostem godzinowego zużycia, zaś dla f(ƛ) moc maleje przy wzroście owego współczynnika.