av-7_ispitivanje diesel motora
DESCRIPTION
bcbvbcvbTRANSCRIPT
ISPITIVANJE DIESEL MOTORA
SKICA POKUSNE INSTALACIJE
I - Sustav kočenja; II - Sustav hlađenja; III - Sustav mjerenja potrošnje goriva; IV -
Sustav mjerenja potrošnje zraka; V - Garnitura U-cijevi za mjerenje niskih tlakova;
VI - Uređaji za provjeru sastava ispušnih plinova; VII - Upravljački stol.
1 – motor, 2 – kočnica, 3 – elastična spojka, 4 – temeljna ploča, 5 – rasplinjač, 6 –
prigušni spremnik, 7 – prigušni uređaj, 8 – spremnik goriva, 9 – mjerna posuda,
10 – trokraki pipac, 11 – rashladnik voda-voda, 12 – dovod vode, 13 – ispušni
lonac, 14 – analizatori plina, 15 – temperature u rashladnom sustavu, 16 –
temperature u ispušnom sustavu, 17 – tlak ulja, 18 – broj okretaja motora, 19 –
upravljačke ručice (motora i kočnice)
DIESEL MOTOR (karakteristike)
D = 110 mm
S = 140 mm
L = 245 mm
R = 70 mm
= 18
z = 4
Radni volumen: 322
dm32.544,14
1,1
4
zs
dVH
Izmjerene veličine i zadane standardne veličine:
- teoretski krak kočnice Lb = 0,7162 m
- tlak okoline: po = 743,5 mmsŽ = 0,9913 bar
- temperatura okoline to = 18,5 C
- standardne vrijednosti: tst = 20 C
pst = 1,013 bar
- opterećenje na kočnici: Fn = G = 435 N
- broj okretaja motora: n = 1900 min-1
- Gorivo:
- donja ogrjevna moć:__________ Hd = 42000 kJ/kg
- gustoća:____________________ g = 0,835 g/cm3
- sastav diesel goriva:__________ c=86%, h=13%, o=1%
- masa potrošenog goriva:______ mg = 100 g
- vrijeme za koje se gorivo potroši: g = 24,2 s
- Privješena pumpa goriva: _____ np = n/2 = 950 min-1
- pad tlaka u kolektoru zraka pr = 166 mmH2O = 0,0166 bar
- pad tlaka u venturi cijevi: pv = 355 mmH2O = 0,0355 bar
- pad tlaka u cijevi ispred venturija: p1 = 123 mmH2O = 0,0123 bar
- maseni protok vode kroz izmjenjivač topline: mhv = mhw/w = 432 kg/h
w = 2 s
- temperatura vode na ulazu i izlazu izmjenjivača topline:twu = 79 C ; twi = 88 C
- temperatura vode na ulazu i izlazu rashladnika ulja: tiwu = 15 C ; tuwu = 76 C
- maseni protok vode kroz rashladnik ulja: mhu = 440 kg/h
- temperatura i tlak ulja: tu = 91 C ; pu = 3,4 bar
- temperatura ispušnih plinova: tip = 630 C.
ODREĐIVANJE POJEDINIH PARAMETARA MOTORA
1. EFEKTIVNA SNAGA MOTORA:
W6198760
190027162.04352 nLFMP bbe
kW98,61eP
2. FAKTOR KOREKCIJE
019,1293
5.291
9913,0
013,1
st
o
o
st
T
T
p
pk
3. KORIGIRANA SNAGA MOTORA
kW157.6398.61019.1 eeo PkP
kW157,63eoP
4. ZAKRETNI MOMENT MOTORA
Nm6.3176019002
10157.63
2
3
n
PPM eoeo
eo
5. SREDNJI EFEKTIVNI TLAK
Pa107497.06019002
4
1032.5
10157.63
2
6
3
3
nV
Pp
H
eoe
bar5.7ep
6. SATNA POTROŠNJA GORIVA
h
kg.
s
g.
.
mm
g
gg 87614
1000
360013224
224
100
h
kg876.14gm
7. SPECIFIČNA EFEKTIVNA PORTOŠNJA GORIVA
kWh
kg23554.0
157.63
876.14
e
ge
P
mb
kWh
g54,235eb
8. CIKLUSNA POTROŠNJA GORIVA
cikl.
cm07814.0
4950cm
g835.0
min
h
kg
g
60
10
h
kg876.14
1 3
3
3
pg
gg
n
mV
cikl.
mm14,78
3
gV
9. EFEKTIVNI STUPANJ KORISNOSTI MOTORA
364.04200023554.0
3600
kg
kJ
kWh
kg
3600
de
e
Hb
10. MEHANIČKI STUPANJ KORISNOSTI MOTORA
me
e
i
e
i
em
pp
p
p
p
P
P
Određivanje srednjeg tlaka mehaničkih gubitaka (trenja)
1. metoda:
- srednja klipna brzina:
s
m8667.8
60
190014.022 nScm
pm=1.03+0.135∙cm = 1.03+0.135∙8.8667 = 2.23 [bar]
25.2mp [bar]
Pri nominalnom režimu rada mogu se preporučiti slijedeće granice mehaničkog
stupnja djelovanja i srednjeg efektivnog pritiska:
ηm pe [bar] Četverotaktni
karburatorski Otto motori 0.70 – 0.75 6 - 10
Plinski Otto motori 0.75 – 0.82 5 - 6
Četverotaktni brzohodni
Diesel motori 0.70 – 0.80 6 - 8
Četverotaktni sporohodni
Diesel motori 0.75 – 0.85 5.5 – 6.5
Četverotaktni Diesel
motori s prednabijanjem do 0.92 12 – 18 i više
Dvotaktni Diesel motori 0.70 – 0.80 4 - 6
Dvotaktni Diesel motori
s prednabijanjem 0.75 – 0.92 7 – 9 i više
Pri proračunu motora mehanički stupanj korisnosti motora može se izračunati
približno, korištenjem približnih izraza za određivanje srednjeg tlaka trenja u funkciji
srednje klipne brzine. Orleen-ova metoda:
Za karburatorske motore s S/D>1: pm=0.49+0.152∙cm [bar]
Za karburatorske motore s S/D<1: pm=0.39+0.132∙cm [bar]
Za Diesel motore s direktnim ubrizgavanjem: pm=1.03+0.118∙cm [bar]
Za Diesel motore s podijeljenim prostorom
izgaranja: pm=1.03+0.135∙cm [bar]
2. metoda:
Aproksimacijske formule prema Maass-Klier. Srednji tlak trenja pm Dieselovih motora (bez križne
glave) jednak je:
j
jmmm ppp ,0,
0,mp - osnovna vrijednost tlaka trenja motora, koji radi s malim opterećenjem, s ventilskim
mehanizmom i pumpom za ubrizgavanje ali bez drugih pomoćnih uređaja. Ova veličina određena je
promjerom cilindra D [m] i srednjim klipnom brzinom cm [m/s].
Za motor zagrijan na radnu temperaturu vrijedi: 2
2100, mmm cAcAAp
DA 026.0609.00
DDA 02143.00453.01
22 00017.000024.000835.0 DDA
s
m2 nScm
jmp , - dodaci (povećenja) na tlak trenja ovisni o opterećenju i pogonu pomoćnih uređaja.
1,mp - određuje se na temelju opterećenja motora pe i oblika prostora izgaranja:
motori s izravnim ubrizgavanjem (sa slobodnim usisom): 21, 00282.001375.0 eem ppp
motori s komorom (pretkomora i vrtložna komora; sa slobodnim
usisom): 321, 0019.000263.002748.0 eeem pppp
nabijeni motori, cm≤14 m/s: mL
m cp
pp
035.05.01
01, (pL – tlak nabijanja, p0 – tlak okoline)
nabijeni motori, cm>14 m/s: 01, mp
5,2, mm pp - obuhvaćaju uređaje neophodne za rad motora, a računaju se prema najvećoj snazi Pe,max
15.01.02, mp [bar] pumpa za podmazivanje + mokri karter
15.01.0 [bar] pumpa za podmazivanje + suhi karter
3.01.03, mp [bar] pumpa za rashladnu vodu u zatvorenom krugu hlađenja motora
4.02.04, mp [bar] pumpa za svježu rashladnu vodu u otvorenom krugu hlađenja brodskih motora
14002505 ..p ,m [bar] ventilator kod zrakom hlađenog motora, kod nazivne brzine vrtnje
135.025.0 [bar] ventilator kod vodom hlađenog motora sa saćastim hladnjakom
Se
SeAe
P
PP
,
., - faktor povećanja snage uslijed nabijanja (Pe,S – efektivna snaga motora sa slobodnim
usisom, Pe,A – efektivna snaga nabijenog motora.)
22100, mmm cAcAAp
61186.011.0026.0609.0026.0609.00 DA
044772.011.002143.00453.002143.00453.01 DDDA
00837.011.000017.011.000024.000835.000017.000024.000835.0 222 DDA
s
m8667.8
60
190014.022 nScm
6672.18667.800837.08667.8044772.061186.0 20, mp [bar]
0555.05.700282.05.701375.000282.001375.0 221, eem ppp [bar]
11.02, mp [bar]
12.03, mp [bar]
3.05, mp [bar] , (α=0)
j
jmmm ppp )30.012.011.00555.0(6672.1,0,
pm = 2,25 bar
3. metoda:
- tlak mehaničkih gubitaka pomoću Willansove krivulje:
Gh = gm - satna potrošnja goriva= f(pe)
pm = 2,25 bar
m =
bar,bar,
bar,
pp
p
me
e
25257
57
7690.vη
11. INDIKATORSKA SNAGA MOTORA
Pi = m
eoP
=
769,0
157,63 kW= 82.1 kW
kW1,82iP
12. KOEFICIJENT PUNJENJA MOTORA
teor
stv
uk
st
st
uk
st
teorst
uk
stvuk
teor
stvv
V
V
T
T
p
p
TR
Vp
TR
Vp
m
m
puk – tlak zraka u usisnom kolektoru: puk= po-∆pr
Tuk – temperatura zraka u usisnom kolektoru: Tuk= To
teorV - teorijski volumenski protok zraka:
h
m24.303
4
60190021032.5
2 33
nVV Hteor
stvV - stvarni volumenski protok zraka:
h
m665.017188.14
3
11
vvstv
p
p
pV
∆pv – pad tlaka u venturi cijevi
p1 – tlak zraka u cijevi ispred venturija: p1= po-∆p1
p1= 0.9913-0.0123=0.979 bar
ρ1–gustoća zraka u cijevi ispred venturija: 1 = 1
1
RT
p=
293287
10*979,0 5
=1,16
3m
kg
h
m251
16.1
355
979.0
0355.0665.017188.14
3
stvV
8.024.303
251
5.291
293
013.1
0166.09913.0
teor
stv
uk
st
st
rov
V
V
T
T
p
pp
8.0vη
13. KOEFICIJENT VIŠKA (PRETIČAK) ZRAKA
oZ
Z
Zo – stehiometrijska količina zraka potrebna za potpuno izgaranje 1 kg goriva:
21.0
min0
OZ
G
Z3
kg
nm
3232412min
oshcO
G
O2
kg
kmol
10385.032
01.0
4
13.0
12
86.0min O
G
O2
kg
kmol
4945.021.0
10385.00 Z
G
Z3
kg
nm
Z – stvarna količina zraka koja dolazi na 1 kg goriva: g
z
m
mZ
G
Z
kg
kmol
rzzr TmVp =>
r
zrz
T
Vpm
Tr – temperatura zraka u (usisnom) kolektoru zraka: Tr= TO =291.5 K
pr – tlak zraka u (usisnom) kolektoru zraka: pr= po-∆pr
p1= 0.9913-0.0166=0.9747 bar
zV – volumni protok zraka kroz motor: zV = stvV =
h
m251
3
093.10
K5.291Kkmol
J8315
h
m251Pa109747.0
35
r
zrz
T
Vpm
h
kmolZ
678.0876.14
093.10
g
z
m
mZ
G
Z
kg
kmol
37.14945.0
678.0
oZ
Z
TOPLINSKI BILANS MOTORA
Osnovna jednadžba toplinskog bilansa:
Qg = Qe + Qhw + Qhu + Qip + Qost
Qg – količina topline dovedena gorivom
Qe – efektivno iskorištena količina topline
Qhw - količina topline odvedena rashladnom vodom
Qhv - količina topline odvedena hlađenjem ulja vodom
Qr – količina topline odvedena ispušnim plinovima
Qost – ostali toplinski gubici
14. KOLIČINA TOPLINE DOVEDENA GORIVOM
Qg = gm * Hd = 14,876 kg/h * 42000 kJ/kg = 624792 kJ/kg
Qg = 624,79 MJ/kg
15. KOLIČINA TOPLINE KOJA SE EFEKTIVNO ISKORISTI
Qe
h
kJ = 3600 * Peo
3600
s
kJkW
Qe = 3600 * 63,157 kW = 227 265
h
kJ
Qe = 227.27
h
MJ
16. KOLIČINA TOPLINE ODVEDENA RASLADNOM TEKUĆINOM
hlađenje bloka vodom
h
kJ16279361352
kgK
kJ187.4
h
kg432 KKttcmQ wiwuwhwhw
Qhw = -16.28
h
MJ
odvedena hlađenjem ulja
h
kJ112379K349K288
kgK
kJ187.4
h
kg440ttcmQ wuuwiuwhuhu
Qhu = -112.38
h
MJ
Qw = Qhw + Qhu = -16,28 – 112.38
Qw = -128.66
h
MJ
17. KOLIČINA TOPLINE ODVEDENE ISPUŠNIM PLINOVIMA
h
kJ00 Rt
pmzzipt
pmiigip TcMTcMmQ Rip
Mz = Z = 0,678
TR = T0 =291.5 K
5.18
0pmzc = 29.088 kJ/kmolK
cpmi kJ/kg - specifična toplina pojedinog plina u dimnim plinovima
Mi
g
dim
kg
kmol - broj molova pojedinog plina u dimnim plinovima
Cpmz kJ/kgK - specifična toplina zraka
Mz
g
z
kg
kmol - broj molova zraka po jedinici goriva
Količina dimnih plinova (vidi tablicu u AV6):
12
86,0
122
c
CO
gM 0,0716
g
CO2
kg
kmol
OHM2
= 12
2OHg=
2
13,0= 0,065
g
H2O
kg
kmol
2OM = 0,21 * ( - 1) * L0 = 0,21 * (1,370-1) * 0,4945 = 0,0385
g
O2
kg
kmol
2NM = 079003570 Z.. Nm= 0 + 0,79 1,37 0,4945 = 0,535
g
N2
kg
kmol
Plin Mi
g
dim
kg
kmol
Cpmic
630
0
kmolK
kJ pmii cM
kgK
kJ
CO2 0.0716 46.076 3.299
H2O 0.065 36.373 2.364
O2 0.0385 31.877 1.227
N2 0.535 30.239 16.207
630
0pmiicM 23.097
h
kJ2247425.291088.29678.0903097.23876.14ipQ
Qip = 224.7 MJ/h
18. OSTALI TOPLINSKI GUBICI
Qost = Qg -Qe – Qw – Qip
Qost = 624,79 – 227,27 – 128.66 – 224.74
Qost = 44.12 MJ/h
19. POSTOTNI UDIO POJEDINIH KOLIČINA TOPLINE
- dovedena količina topline gorivom: qg = 100
- efektivno iskorištena toplina: qe = 100 * Qe/Qg = 36,38
- toplina odvedena hlađenjem: qhw = 100 * Qw/Qg = 20.59
- toplina odvedena ispušnim plinovima: qip = 100 Qip/Qg = 35.97
- ostala količina topline: qost = qg –(qe + qw + qip) = 7.06
MJ/h %
Toplinski tok doveden gorivom 624.79 100.00
Efektivno iskorištena toplina 227.27 36.38
Odvedeno rashladnom vodom 128.66 20.59
Odvedeno ispušnim plinovima 224.74 35.97
Predano okolini 44.12 7.06
Suma 624.79 100.00
a) Brzinska karakteristika
b) Toplinski bilans
c) Karakteristike opterećenja
d) Univerzalni dijagram za ge