Mérnöki alapok 11. el őadás · Indikátor diagram : a „ p” hengertér nyomása a „V”...
Transcript of Mérnöki alapok 11. el őadás · Indikátor diagram : a „ p” hengertér nyomása a „V”...
![Page 1: Mérnöki alapok 11. el őadás · Indikátor diagram : a „ p” hengertér nyomása a „V” lökettérfogat függvényében – p(V) Mérnöki alapok. 11. előadás „elméleti”](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052520/607fbb359715630cf12db95b/html5/thumbnails/1.jpg)
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
![Page 2: Mérnöki alapok 11. el őadás · Indikátor diagram : a „ p” hengertér nyomása a „V” lökettérfogat függvényében – p(V) Mérnöki alapok. 11. előadás „elméleti”](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052520/607fbb359715630cf12db95b/html5/thumbnails/2.jpg)
Négyütemű Otto-motor
Indikátor diagram : a „p” hengertér nyomása a „V” lökettérfogat függvényében – p(V)
Mérnöki alapok. 11. előadás
„elméleti” (ideális) indikátordiagram
![Page 3: Mérnöki alapok 11. el őadás · Indikátor diagram : a „ p” hengertér nyomása a „V” lökettérfogat függvényében – p(V) Mérnöki alapok. 11. előadás „elméleti”](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052520/607fbb359715630cf12db95b/html5/thumbnails/3.jpg)
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 =−=−+
![Page 4: Mérnöki alapok 11. el őadás · Indikátor diagram : a „ p” hengertér nyomása a „V” lökettérfogat függvényében – p(V) Mérnöki alapok. 11. előadás „elméleti”](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052520/607fbb359715630cf12db95b/html5/thumbnails/4.jpg)
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=
![Page 5: Mérnöki alapok 11. el őadás · Indikátor diagram : a „ p” hengertér nyomása a „V” lökettérfogat függvényében – p(V) Mérnöki alapok. 11. előadás „elméleti”](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052520/607fbb359715630cf12db95b/html5/thumbnails/5.jpg)
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=
![Page 6: Mérnöki alapok 11. el őadás · Indikátor diagram : a „ p” hengertér nyomása a „V” lökettérfogat függvényében – p(V) Mérnöki alapok. 11. előadás „elméleti”](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052520/607fbb359715630cf12db95b/html5/thumbnails/6.jpg)
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
![Page 7: Mérnöki alapok 11. el őadás · Indikátor diagram : a „ p” hengertér nyomása a „V” lökettérfogat függvényében – p(V) Mérnöki alapok. 11. előadás „elméleti”](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052520/607fbb359715630cf12db95b/html5/thumbnails/7.jpg)
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.
![Page 8: Mérnöki alapok 11. el őadás · Indikátor diagram : a „ p” hengertér nyomása a „V” lökettérfogat függvényében – p(V) Mérnöki alapok. 11. előadás „elméleti”](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052520/607fbb359715630cf12db95b/html5/thumbnails/8.jpg)
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
![Page 9: Mérnöki alapok 11. el őadás · Indikátor diagram : a „ p” hengertér nyomása a „V” lökettérfogat függvényében – p(V) Mérnöki alapok. 11. előadás „elméleti”](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052520/607fbb359715630cf12db95b/html5/thumbnails/9.jpg)
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 −=
![Page 10: Mérnöki alapok 11. el őadás · Indikátor diagram : a „ p” hengertér nyomása a „V” lökettérfogat függvényében – p(V) Mérnöki alapok. 11. előadás „elméleti”](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052520/607fbb359715630cf12db95b/html5/thumbnails/10.jpg)
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
![Page 11: Mérnöki alapok 11. el őadás · Indikátor diagram : a „ p” hengertér nyomása a „V” lökettérfogat függvényében – p(V) Mérnöki alapok. 11. előadás „elméleti”](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052520/607fbb359715630cf12db95b/html5/thumbnails/11.jpg)
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
∆+
∆−=
![Page 12: Mérnöki alapok 11. el őadás · Indikátor diagram : a „ p” hengertér nyomása a „V” lökettérfogat függvényében – p(V) Mérnöki alapok. 11. előadás „elméleti”](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052520/607fbb359715630cf12db95b/html5/thumbnails/12.jpg)
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
![Page 13: Mérnöki alapok 11. el őadás · Indikátor diagram : a „ p” hengertér nyomása a „V” lökettérfogat függvényében – p(V) Mérnöki alapok. 11. előadás „elméleti”](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052520/607fbb359715630cf12db95b/html5/thumbnails/13.jpg)
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&−∆
![Page 14: Mérnöki alapok 11. el őadás · Indikátor diagram : a „ p” hengertér nyomása a „V” lökettérfogat függvényében – p(V) Mérnöki alapok. 11. előadás „elméleti”](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052520/607fbb359715630cf12db95b/html5/thumbnails/14.jpg)
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
![Page 15: Mérnöki alapok 11. el őadás · Indikátor diagram : a „ p” hengertér nyomása a „V” lökettérfogat függvényében – p(V) Mérnöki alapok. 11. előadás „elméleti”](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052520/607fbb359715630cf12db95b/html5/thumbnails/15.jpg)
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
![Page 16: Mérnöki alapok 11. el őadás · Indikátor diagram : a „ p” hengertér nyomása a „V” lökettérfogat függvényében – p(V) Mérnöki alapok. 11. előadás „elméleti”](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052520/607fbb359715630cf12db95b/html5/thumbnails/16.jpg)
Példák: 1. Diesel motor
Mérnöki alapok. 11. előadás
![Page 17: Mérnöki alapok 11. el őadás · Indikátor diagram : a „ p” hengertér nyomása a „V” lökettérfogat függvényében – p(V) Mérnöki alapok. 11. előadás „elméleti”](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052520/607fbb359715630cf12db95b/html5/thumbnails/17.jpg)
Példák: 2. Aszinkron motor
Mérnöki alapok. 11. előadás
![Page 18: Mérnöki alapok 11. el őadás · Indikátor diagram : a „ p” hengertér nyomása a „V” lökettérfogat függvényében – p(V) Mérnöki alapok. 11. előadás „elméleti”](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052520/607fbb359715630cf12db95b/html5/thumbnails/18.jpg)
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
![Page 19: Mérnöki alapok 11. el őadás · Indikátor diagram : a „ p” hengertér nyomása a „V” lökettérfogat függvényében – p(V) Mérnöki alapok. 11. előadás „elméleti”](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052520/607fbb359715630cf12db95b/html5/thumbnails/19.jpg)
Teljes aszinkron motor jelleggörbe
Mérnöki alapok. 11. előadás
![Page 20: Mérnöki alapok 11. el őadás · Indikátor diagram : a „ p” hengertér nyomása a „V” lökettérfogat függvényében – p(V) Mérnöki alapok. 11. előadás „elméleti”](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052520/607fbb359715630cf12db95b/html5/thumbnails/20.jpg)
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
![Page 21: Mérnöki alapok 11. el őadás · Indikátor diagram : a „ p” hengertér nyomása a „V” lökettérfogat függvényében – p(V) Mérnöki alapok. 11. előadás „elméleti”](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052520/607fbb359715630cf12db95b/html5/thumbnails/21.jpg)
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
![Page 22: Mérnöki alapok 11. el őadás · Indikátor diagram : a „ p” hengertér nyomása a „V” lökettérfogat függvényében – p(V) Mérnöki alapok. 11. előadás „elméleti”](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052520/607fbb359715630cf12db95b/html5/thumbnails/22.jpg)
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
![Page 23: Mérnöki alapok 11. el őadás · Indikátor diagram : a „ p” hengertér nyomása a „V” lökettérfogat függvényében – p(V) Mérnöki alapok. 11. előadás „elméleti”](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052520/607fbb359715630cf12db95b/html5/thumbnails/23.jpg)
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
![Page 24: Mérnöki alapok 11. el őadás · Indikátor diagram : a „ p” hengertér nyomása a „V” lökettérfogat függvényében – p(V) Mérnöki alapok. 11. előadás „elméleti”](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052520/607fbb359715630cf12db95b/html5/thumbnails/24.jpg)
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