При одинаковой частоте вращения коленчатого вала в двухтактных двигателях рабочий цикл осуществляется в два раза быстрее, а рабочий ход совершается в два раза чаще, чем в четырехтактных. Теоретически при одинаковых размерах цилиндра в одной и той же частоте вращения мощность двухтактного двигателя должна быть в два раза больше мощности четырехтактного. В действительности часть хода поршня двухтактного двигателя затрачивается на осуществление процессов выпуска и продувки, в связи с чем рабочий объем его цилиндров используется не полностью. Кроме того, часть мощности двигателя (до 10%) затрачивается на привод в действие продувочного насоса. Поэтому практически мощность двухтактного двигателя с учетом рассмотренных условий превышает мощность четырехтактного в 1,7—1,8 раза.
Преимуществом двухтактного двигателя является также надежный пуск. Двухтактный двигатель, пускается в ход при любом положении коленчатого вала уже при четырех цилиндрах, в то время как в четырехтактных для этого требуется не менее шести. При одинаковом числе цилиндров и одной it той же частоте вращения коленчатого вала двухтактный двигатель из-за удвоенного числа рабочих ходов имеет более равномерный крутящий момент.
По конструкции двухтактный двигатель значительно проще четырехтактного, особенно при использовании щелевой системы продувки, когда отсутствуют клапаны и их приводы.
Недостатками двухтактного двигателя по сравнению с четырехтактным являются: более быстрый износ деталей; больший удельный расход топлива и масла, частично выносимого в выхлопной коллектор; сложность очистки цилиндров от продуктов сгорания и зарядки их свежим воздухом, так как для этого отводится менее одного хода поршня. Кроме того, работа двухтактного двигателя сопровождается повышенным шумом, создаваемым продувочным насосом.
Во время работы двигателя газы, действуя на поршень, перемещают его в цилиндре, в результате чего совершается работа. Она равна силе давления газов на площадь поршня, умноженной на величину его перемещения (хода поршня) и измеряется в Дж.
Работа двигателя, совершаемая в единицу времени, называется его мощностью. Различают индикаторную и эффективную мощность двигателя.
Индикаторная мощность Ni — это работа, совершаемая газами во всех цилиндрах в единицу времени, измеряется в кВт. Полезная мощность, получаемая на валу двигателя и передаваемая гребному валу или электрогенератору, называется эффективной Ne. Эффективная мощность меньше индикаторной:
Ne = Ni - Nмех ,
где Nмех — мощность механических потерь, затрачиваемая на преодоление трения, приведение в действие навешенных механизмов, обеспечивающих работу двигателя, и т. д.
Для определения совершенства конструкции двигателя и доли индикаторной мощности, используемой для совершения полезной работы, служит механический КПД
nm = Ne / N мех .
Механический КПД всегда меньше единицы и для судовых двигателей внутреннего сгорания составляет 0,7—0,95. Он зависит от способа смазки, обработки, пригонки и сборки деталей и узлов двигателя, условий эксплуатации и ухода за ним и т. д.
Тепло, полученное при сгорании топлива в цилиндре, расходуется на получение полезной работы и на потери, которые неизбежны при работе двигателя. Качество теплоиспользования определяют с помощью уравнения теплового баланса:
q = q1 + q2 +q3 +q4 +q5 ,
где q — тепло, выделяющееся в цилиндрах при сгорании 1 кг топлива (q = 100%); q1 — тепло, затраченное на получение полезной работы (q1 = 32%); q2 — тепло, уходящее с отработавшими газами (q2 = 28%); q3 — тепло, отдаваемое охлаждающей воде (q3 = 30%); q4 — тепло, затрачиваемое на преодоление сил трения подвижных частей двигателя (q4 = 8%); q5— тепло, теряемое от неполноты сгорания топлива в цилиндрах и т. п. (q5 = 2 %).
Здесь даны средние значения величин потерь тепла. Они могут изменяться в зависимости от совершенства рабочего процесса, технического состояния двигателя и т. д.
Совершенство рабочего процесса оценивается индикаторным КПД, который учитывает потери тепла, уходящего с отработавшими газами, уносимого охлаждающей водой и потери от неполного сгорания топлива в цилиндрах.
ni = (q1 + q4) / q .
Значения ni колеблются в пределах 0,4—0,5.
Основным показателем, позволяющим оценивать экономичность работы двигателя, является эффективный КПД, учитывающий все потери в двигателе, включая и механические:
ne = q1 / q , ne = ni nm .
Значения ne для двигателей внутреннего сгорания находятся в пределах 0,3—0,43. Важным показателем экономичности работы двигателя является эффективный удельный расход топлива ge.
Он характеризует потребление топлива (в кг/ч) на единицу эффективной мощности, развиваемой двигателем (на 1 кВт).
На величину удельного расхода отрицательно влияют понижение степени сжатия, ухудшение работы топливной аппаратуры, повышение быстроходности двигателя и т. д. Работа двигателей с недогрузкой или с перегрузкой (выше паспортной) сопровождается повышением удельного расхода топлива,, что говорит о необходимости эксплуатации двигателей при номинальных нагрузках.
Удельный расход топлива для современных судовых тихоходных двигателей составляет 150—180 г/кВт ч, для быстроходных — 170—220 г/кВт ч.
Преимуществом двухтактного двигателя является также надежный пуск. Двухтактный двигатель, пускается в ход при любом положении коленчатого вала уже при четырех цилиндрах, в то время как в четырехтактных для этого требуется не менее шести. При одинаковом числе цилиндров и одной it той же частоте вращения коленчатого вала двухтактный двигатель из-за удвоенного числа рабочих ходов имеет более равномерный крутящий момент.
По конструкции двухтактный двигатель значительно проще четырехтактного, особенно при использовании щелевой системы продувки, когда отсутствуют клапаны и их приводы.
Недостатками двухтактного двигателя по сравнению с четырехтактным являются: более быстрый износ деталей; больший удельный расход топлива и масла, частично выносимого в выхлопной коллектор; сложность очистки цилиндров от продуктов сгорания и зарядки их свежим воздухом, так как для этого отводится менее одного хода поршня. Кроме того, работа двухтактного двигателя сопровождается повышенным шумом, создаваемым продувочным насосом.
Во время работы двигателя газы, действуя на поршень, перемещают его в цилиндре, в результате чего совершается работа. Она равна силе давления газов на площадь поршня, умноженной на величину его перемещения (хода поршня) и измеряется в Дж.
Работа двигателя, совершаемая в единицу времени, называется его мощностью. Различают индикаторную и эффективную мощность двигателя.
Индикаторная мощность Ni — это работа, совершаемая газами во всех цилиндрах в единицу времени, измеряется в кВт. Полезная мощность, получаемая на валу двигателя и передаваемая гребному валу или электрогенератору, называется эффективной Ne. Эффективная мощность меньше индикаторной:
Ne = Ni - Nмех ,
где Nмех — мощность механических потерь, затрачиваемая на преодоление трения, приведение в действие навешенных механизмов, обеспечивающих работу двигателя, и т. д.
Для определения совершенства конструкции двигателя и доли индикаторной мощности, используемой для совершения полезной работы, служит механический КПД
nm = Ne / N мех .
Механический КПД всегда меньше единицы и для судовых двигателей внутреннего сгорания составляет 0,7—0,95. Он зависит от способа смазки, обработки, пригонки и сборки деталей и узлов двигателя, условий эксплуатации и ухода за ним и т. д.
Тепло, полученное при сгорании топлива в цилиндре, расходуется на получение полезной работы и на потери, которые неизбежны при работе двигателя. Качество теплоиспользования определяют с помощью уравнения теплового баланса:
q = q1 + q2 +q3 +q4 +q5 ,
где q — тепло, выделяющееся в цилиндрах при сгорании 1 кг топлива (q = 100%); q1 — тепло, затраченное на получение полезной работы (q1 = 32%); q2 — тепло, уходящее с отработавшими газами (q2 = 28%); q3 — тепло, отдаваемое охлаждающей воде (q3 = 30%); q4 — тепло, затрачиваемое на преодоление сил трения подвижных частей двигателя (q4 = 8%); q5— тепло, теряемое от неполноты сгорания топлива в цилиндрах и т. п. (q5 = 2 %).
Здесь даны средние значения величин потерь тепла. Они могут изменяться в зависимости от совершенства рабочего процесса, технического состояния двигателя и т. д.
Совершенство рабочего процесса оценивается индикаторным КПД, который учитывает потери тепла, уходящего с отработавшими газами, уносимого охлаждающей водой и потери от неполного сгорания топлива в цилиндрах.
ni = (q1 + q4) / q .
Значения ni колеблются в пределах 0,4—0,5.
Основным показателем, позволяющим оценивать экономичность работы двигателя, является эффективный КПД, учитывающий все потери в двигателе, включая и механические:
ne = q1 / q , ne = ni nm .
Значения ne для двигателей внутреннего сгорания находятся в пределах 0,3—0,43. Важным показателем экономичности работы двигателя является эффективный удельный расход топлива ge.
Он характеризует потребление топлива (в кг/ч) на единицу эффективной мощности, развиваемой двигателем (на 1 кВт).
На величину удельного расхода отрицательно влияют понижение степени сжатия, ухудшение работы топливной аппаратуры, повышение быстроходности двигателя и т. д. Работа двигателей с недогрузкой или с перегрузкой (выше паспортной) сопровождается повышением удельного расхода топлива,, что говорит о необходимости эксплуатации двигателей при номинальных нагрузках.
Удельный расход топлива для современных судовых тихоходных двигателей составляет 150—180 г/кВт ч, для быстроходных — 170—220 г/кВт ч.
Комментариев нет:
Отправить комментарий
Примечание. Отправлять комментарии могут только участники этого блога.