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. |
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.
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).
Obliczenia, tabele i wykres:
Badany silnik to jednostka FSO 1600
ciśnienie otoczenia: po=745 [mm Hg] = 99085 [Pa]
objętość skokowa silnika: Vss=1,598 [dm3]
stała gazowa: R=287 [J/kg*K]
liczba przepływu: α=0,992
liczba ekspansji: ε=1
g= 9,81 [m/s2]
|
---|
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:
αa=(pr-Φrpśr/ py-Φypsy)^1,2*( Ty/ Tr)^0,6
αa=(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
ρpow=p/(R*To) [kg/m2]
ρpow =99805[Pa]/(287[J/kg*K]*298[K])=1,16[kg/m2]
Różnica ciśnień na zwężce
∆p=g*h* ρpow [Pa]
∆p= 9,81[m/s2]*0,020[m]*1,16[kg/m2]=195,92[Pa]
Prędkość czynnika powietrza
w= (∆p*2/ ρpow)^(1/2) [kg/s]
w=18,40 [kg/s]
Strumień rzeczywisty powietrza
mr= α*w* ρpow*A [m/s]
mr =992*18,40[kg/s]*1,16[kg/m2]* 0,001256 [m2]=0,027[m/s]
Współczynnik składu mieszanki
λ =3600*mr/Ltp*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.