kalorikus gépek jegyzet 200909 sec

5/28/2018 Kalorikus Gpek Jegyzet 200909 Sec

1/142

Budapesti Mszaki s Gazdasgtudomnyi Egyetem

Gpszmrnki Kar

Energetikai Gpek s Rendszerek Tanszk

KALORIKUS GPEKSegdlet az eladsokhoz

2009BUDAPEST


2/142

2

Tartalomjegyzk

Bevezets .............................................................................................................................................3Tzelstechnika..................................................................................................................................12Kaznok .............................................................................................................................................30Turbink .............................................................................................................................................56

Belsgsmotorok..........................................................................................................................90Mestersges hts ............................................................................................................................123


3/142

3

Bevezets

Kalorikus gpek Hergpek s tzelberendezsek

Mivel foglalkozunk?

- termodinamikai krfolyamatok illetve munkafolyamatok megvalstsval- valsgos folyamatokkal s azok megvalstsi korltaival

Mirt foglalkozunk hergpekkel?

- mert az let majd minden terletn megtallhatk:htgp, boiler, aut, replgp, villamos erm

- mert krnyezetbart megvalstsa mindannyiunk rdeke- kis CO2kibocsts j hatsfok- megjul energiaforrsok

biomassza (gz, nvnyolaj, alkoholok, szilrd anyagok)


4/142

4

Hergppel szemben tmasztott kvetelmnyek

1. r elvgzendfeladathoz mennyire kihasznlta befektetett sszeg megtrlsi ideje

2. zemeltets kltsge- fajlagos tzelanyag felhasznls- fajlagos energiaigny

3. zemeltets ignyessge- megbzhatsg- karbantartsi igny

4. lettartam5. ves kihasznltsg

- alapermlegjobb hatsfok- cscsermkis beruhzsi kltsg, gyors terhelhetsg- kazn rszterhelsen rosszabb hatsfok!


5/142

5

Hergpek /trtnelmi sorrendben/

Gzgp1690 Denis Papin (F)1698 Thomas Savery (GB)1712 Thomas Newcomen t1%

1765 James Watt (skt) t2%1900 t17%

GzturbinaKr. e. 1. sz Alexandriai Heron

1690 Denis Papin (F)1883 Carl de Laval (S)1884 Charles Parsons (GB)189019992002 t4043% (47%)

Gzturbina1600 Leonardo da Vinci

1791 John Barber1903 Armengan testvrek (F) t2,9%1905 Hans Holzwarth1936 Brown Boveri cg ipari gzturbina1938 Jendrassik Gyrgy t21%

axilis kompresszor 80%2000 t3839%


6/142

6

Belsgsmotor1860 Etienne Lenoir gzmotor, szikragy.1876 Nicolaus August Otto sznpor1885 Gottlieb Daimler benzin1892 Rudolf Diesel Carnot krfolyamat1893 Bnki Dont Csonka Jnos porlaszt

1956 Felix Wankel forgdugatty

HtstechnikaKr. e. 460377 Hippokrates jggel hts

1755 W. Cullen (skt) mestersges jg ellltsa1834 J. Perkins (USA) elskompresszoros htgp1860 E. Carre (F) abszorpcis htberendezs


7/142

7

Carnot krfolyamat

- munkakzeg idelis gz- hmrsklethatr adott

( )

( ) 2

1

122

121 111

=

==

Gz-vz munkakzegre Clausius-Rankine krfolyamat

23 =

14 =

23

1411

==


8/142

8

Belsgsmotor krfolyamatai

A hatrok itt nem hmrsklethatrok, hanem trfogathatrok.Trfogathatr adott Otto motor

( )232323 ===

( )141441 ===

1

2

1

2

32

1

41

23

14 11

1

1

11

=

=

=

Izentrpikus llapotvltozskor = ill. = 1

3

4

1

4

3

1

1

2

2

1

=

=

=

=1

2

kompressziviszony

1

11

=

41= levegre31= CO221= etn

Valsgos motorban az gstermk s a magas hmrskletmiatt cskken tis kisebb


9/142

9

Diesel motor

( )

=

1

11

11

(nem srsg !)

10= az Otto jobb mint a Diesel14> a Diesel jobb 2= esetn

Gzturbina (Joule - krfolyamat)


10/142

10

Motornl

1

11

=

trfogathatr!

Gzturbinnl

11

1 = nyomshatr!

Melyik jobb?

Bontsuk elemi Carnot krfolyamatokra!

2

11

=

A baloldali csak kzpen j hatsfok, a szleken2

1

n, ezrt cskken!


11/142

11

Htgp krfolyamat

410 ==

32 =

12 = Fajlagos htteljestmny:

0=


12/142

12

Tzelstechnika

Tzelanyagok tulajdonsgai

Kaznok s tzelberendezsekhez- gz (fldgz (CH4))- olaj (kolaj leprls)- szn (kszn, barnaszn, lignit)- hulladk

Belsgsmotorokhoz- benzin- dieselolaj- metanol- metilszter (repceolaj)- biogz

Gzturbinkhoz- gz- tzelolaj- kerozin

Tzelanyag alkotkC, H, S, O, nedvessg, hamu

gshFtrtk F=-mH2Or


13/142

13

Biomassza (szilrd)

- tzelstechnikai jellemzi (~CO2semleges folyamat)

vztartalom

ftrtk

hamutartalomhamulgyulsi pont

- fizikai mechanikai jellemzi

darabossg (mret, geometria)

mreteloszls, apr mretek arnya

rtegsrsg

16 % feletti nedvessgtartalombiolgiai folyamatok kivltja lehet, ftrtk cskken,

ngyulladsra hajlamos

Ftrtk (vzmentes tmegre vonatkoztatva)

16,5-19,0 MJ/kg

Fa tzelanyag ftrke tlagban ~ 9 %-kal nagyobb, mint a szalma s fflk ftrtke

Hamu - faflknl 2,5 5 %

- szalma, gabona szr s fflknl 4 12 % (15-20 %)


14/142

14

Egyb szilrd tzelanyagok: - olajpala, olajhomok

- biomassza

- fa (egyesek ide soroljk)

Olajpala sszettele: - hamu 40 60 %- ill 15 30 %

- Ftrtk 5 19kg

MJ

-a h80 85 %-a az ill gsbl szabadul fel

- a hamu SiO2, CaO;

a hamulgyuls s az olvads hmrsklete kzel van egymshoz, ezrt

jelents a tztri elsalakosods.

Biomassza (szilrd): - valamennyi szerves eredetanyag (C tartalm)

- energianvnyek pl.: Miscanthus, akc, fflk, nyrfa

- aratsi maradvnyok pl.: szalma, erdei fahulladk

- olajnvnyek hja, prselt pogcsa

Szrazanyag sszettel: - C 45 - 50 %

- H 5 7 %

- O 40 45 %


15/142

15

Folykony tzelanyagok

- kolaj desztilltumok - knnybenzin

(fosszilis) - nehz benzin

- petrleum

- gzolaj

- pakura

- megjul folykony tzelanyagok:- nvnyi olaj: - repce

- napraforg- mogyor stb.

- alkoholok: - etanol (C2H5OH) (kemnyt, cukor, cellulz tartalm nvnyek)

pl.: 2526126 22 COOHHCOHC +

cukor etanol szn dioxid100 kg 51 kg 49 kg

- metanol (CH3OH) (fa elgzostssal)

pl.: szintzisgzbl (CO/H2keverk)CO + 2H2CH3OH + h(kataliztor mellett 50 60 bar, 230 260 C-on)

jellemzi: - mrgezs korrozv

- alacsony ftrtk (19,7 kgMJ

)- 10 C alatt hideg indts nem megy,- benzinhez maximum 15 %-ban keverik


16/142

16


- felmelegtett llati zsiradk

Folykony tzelanyag tulajdonsgai- srsg- viszkozits- dermedspont- folyssgi pont (24 C-al a dermedspont felett- zavarodsi pont parafin kivlik, szrk eltmdnek- lobbanspont

I. tzveszlyessgi osztly lobbans pont < 21C (benzin)II. tzveszlyessgi osztly lobbans pont < 55C (diesel)III. tzveszlyessgi osztly lobbans pont < 100C (ftolaj)

- Conradson szm- vandium, kn, hamu tartalom- vz, mechanikai szennyezds


17/142

17


Tzels ftolajokTH 5/20 H hztartsi

T tzelszmll: lefejtsi hmrsklet

nevez: gzemi hmrskletTM M knmentesFM F ftolaj


18/142

18

Szilrd tzelanyagok

Tzelanyag Ftrtk

kg

kJ

fa 14 600

tzeg ~ 104

veslignit ~ 10 4 105ves vltoz a me

ddarnya miattbarnaszn ~ 106ves 22 28 000kszn ~3106 5106ves 30 33 000

Kszn: - zsros szn (fekete szn)- sovny szn (antracit)

Mestersgesen ellltott szenek: - koksz F = 28 30.000kg

kJ

Szilrd tzelanyagok sszettele

- Tiszta sznre vonatkoztatva -


19/142

19

gsh() kJ/kg; kJ/m3

Egysgnyi tmegvagy trfogat tzelanyag tkletes elgse sorn felszabadul h, azgstermket visszahtve a kiindulsi hmrskletre a H2O folykonyllapotban van.

Ftrtk (F) kJ/kg; kJ/m3

Egysgnyi tmegvagy trfogat tzelanyag tkletes elgse sorn felszabadul h, az

gstermket visszahtve a kiindulsi hmrskletre a H2O gzllapotban van.

100

9

++=

r= 2500 kJ/kgilletve 2000 kJ/m3(0C)w= tzelanyag vztartalma %-banH= tzelanyag Hidrogn tartalma %-ban

Nmetl: BRENNWERTHEIZWERT

Angolul: Higher Heating Value (HHV)Lower Heating Value (LHV)


20/142

20


21/142

21

Tzelstechnika

Minsgbiztosts

Tzelanyagok jellemzi:

- gshF - Ftrtk

sszettele:

C, H, S, N, O, nedvessg, hamu( NO2, CO2 , CO, CxHy, SO2)

Alapvetreakcik:

- kmiailag kttt energia hv alakul exoterm reakcik

322

2222

122

2

1

hSOOS

hOHOH

hCOOC

+=+

+=+

+=+


22/142

22

Reakciegyenletek moltmegekkel felrva

12 kg C + 32 kg O2 = 44 kg CO2

1 kg + 2,67 kg = 3,67 kg + 34,12 kgMJ

2 kg H2 + 16 kg O2 = 18 kg H2O

1 kg + 8 kg = 9 kg H2O + 143 kgMJ

32 kg S + 32 kg O2 = 64 kg SO2

1 kg S + 1 kg O2 = 2 kg SO2 + 9,09 kgMJ

Elmleti oxignszksglet:

22min2 1867,2 OSHCkg

kgO ++=

Elmleti levegszksglet:

min20 29,4 Okg

kgL =

233,0min2

0O

L = 29,4233,0

1=

220 29,429,432,345,11 OSHCkg

kgL +++=

min2

3

0 76,4 Okg

mL =

76,4

21,0

1=


23/142

23

Lgfeleslegtnyez:

0L

L=

L valsgos levegmennyisgL0 elmleti levegmennyisg

Lgfeleslegtnyezmeghatrozsa mrssel:/szraz leveg, trfogatmrs/

gstermk CO2tartalmt mrve

mrtmrt CO

CO

L

V

CO

CO

2

max2

0

0

2

max2 11

+=

gstermk O2tartalmt mrve

20

0

2

2

21

21

211

OL

V

O

O

+=

0

0

L

V- szilrd tzelanyag esetn 0,970,99

folykony tzelanyag esetn 0,930,96

gz tzelanyag esetn 0,90,93

Lgfelesleg szoksos rtkei:

fldgz 1,051,1

tzelolaj 1,11,2sznpor 1,11,3szn, mech. rostly 1,31,5


24/142

24

Tkletes gskor keletkezelmleti fstgzmennyisg

kg

kgV0

gshez szksges valsgos fajlagos levegmennyisg

kg

kgL

gskor keletkezvalsgos fstgz mennyisg

[ ]

+=

kg

kgLVV 00 1

Tzelanyag L0 V0 CO2maxH2 2,383 [m

3/m3] 1,881 [m3/m3] -CH4 9,559 [m

3/m3] 8,46 [m3/m3] 11,75 [m3/m3]barnaszn 5,509 [m3/kg] 6,503 [m3/kg] 19,67 [m3/kg]ftolaj 10,53 [m3/kg] 9,915 [m3/kg] 15,82 [m3/kg]


25/142

25

gs fizikai jellemzi

Lngterjedsi sebessg:

s

m

Gyulladsi hatrok:

Minimlis gyulladsi energia:

( )ikezlngpk TTcVE det=

=0

dIUE


26/142

26

Elmleti gsi hmrsklet

Tzelberendezs elvi rajza

Energiamrleg:

lltt hmhmhm +=..

gstermk entalpija:

)( 0TTcVh p = ; ahol T0=273 K

Tzelanyag entalpija

)( 0TTcFh ttpt +=

gslevegentalpija

)( 0TTcLh lpll =

Elmleti gsi hmrsklet

0TcV

hT

p

+

=

( )[ ]0

00

00

1

)()(T

cLV

TTcLTTcFTTT

p

lpltptelmad +

+

++===


27/142

27

Elmleti s valsgos gsi hmrsklet

Tzelanyag F [kJ/kg] Telm[C] Tval[C]Fldgz 36000 2000 1200 1600Ftolaj 40000 2000 1200 1500

Barnaszn 20000 1500 1000 1200

Kszn 30000 2300 1200 1500

ROSIN s FEHLING : cpadott hmrsklettartomnyban gyakorlatilag fggetlen a tzelanyagfajtjtl

DisszociciCO2+ 275,2

mol

kJCO +

2

1O2

H2O + 252,2 mol

kJH2+

2

1O2


28/142

28

Koromkpzds

Gztzelsnl C C kts szakad fel

pl.: metn CH42 H2 + C

Koromkpzdsi tnyez:

Megadja, hogy a tzelanyag sszes karbon tartalmbl hny % vlik ki korom

formjban.

pl.: metnnl: 1000 C on 5 %

600 C on 30 %

500 C on 50 % ez a tnyez

Kpzdsi mechanizmusok:

2CO CO2 + C fordtott Boudouard reakci

CO + H2 H2O + C fordtott vzgz reakci

CH4 2H2 + C

Befolysol tnyez:

- Tzelanyag fajtja (nagy C/H-val hajlamos)

- lng tpus (elkevert, diffzis)

- lng hmrsklet, oxign knlat minl kisebb, annl inkbb keletkezik.


29/142

29

Koromkpzds elkerlse:

- gyors kevereds

- gyors hmrskletnvekeds

- elkevert (kinetikus) lngnl intenzv elkevereds alig keletkezik

Segti a korom kpzdst:

- leveghiny

- alacsony hmrskletnvekeds

- diffzis lngnl a tzelanyagban gazdag magban keletkezik

- lng httt fellettel rintkezrszn van koromkivls

Korom csak gzfzison keresztl jn ltre!

Koromszemcse mrete ~ 0,025 m = 250

Felptse: C6H; C8H


30/142

30

Kaznok

Anyag s energia mrleg gzkaznokban

Tzels fajlagos jellemzi

0

kg

kgL elmleti fajlagos levegszksglet;

0

kg

kgV elmleti fajlagos fstgzmennyisg;

0

L

L= lgfeleslegtnyez.

Energiamrleg:be el

Q Q=

Tmegmrleg:be el tv thg

m m m m= =

Vzoldali hfelvtel: ( ) ( )leiszapolskor

hasznos thg thg tv thg tvQ m h h p m h h= +

p leiszapols tmeghnyad;

Tzelssel bevitt hram: . .t aQ B F=

. .t a hasznos veszt Q Q Q= +


31/142

31

Kazn hatsfok

Direkt hatsfok

. .

hasznos

k

t a

Q

Q =

mrend: thgkg

sm

,thg thg

kJthg kg

p t

h

,tv tv

kJtv kg

p t

h

kg

sB

, kJkg

F

Indirekt hatsfok:

. .

1 vesztk

t a

Q

Q =


32/142

32

Vesztesgek

2 fcsoportba sorolhatk:- tzelsi- ftfelleti

Tzelsi vesztesgek: minden, ami ghet, de nem gett el, pl.: CO , C Hx y , salakghet

gzghet: gz elgetlen gz elgetlenQ B F =

[ ] [ ]( )2CO H

2CO HF Fgz elgetlen

V

F

+ +=

[ ]CO CO koncentrci a fstgzban

salakghet:S

salakgh

s e F

B F =

kgs

s

idegysg alatt kihordott salaktmeg;

kge

kg

salakghettartalma.


33/142

33

Vesztesgek

Ftfelleti vesztesgek:

Legnagyobb a fstgz hvesztesge korrziveszly miatt nem hthetle a krnyezetihmrskletre

Fstgz hvesztesg:

( )0fg gk pfg fgki pl lQ B V c t L c t =

elmelegtett leveg

( )0 01V V L= +

( )1gk szilrd elgetlenB B =

szilrd elgetlen : olajtzelsnl 0

szntzelsnl 1 4%

. .

fg

fg

t a

Q

Q =

Falvesztesg: meleg falfellet hleadsa a krnyezetnek( )fal kls fal krnyezet Q A t t =

2100 200falfal

Q Wq

A m=

0,3

0,0113fal hveszt hasznosQ

=

[ ]hasznosQ MW

-ban

Ezzel az indirekt hatsfok:1k =


34/142

34

Kisteljestmnykaznok kzvetlen hatsfokszmtsa

Tzelsi hatsfok:

. 1t fgq =

fgq fstgzzal tvoz hvesztesge

Sieqert kzeltszmtsa szerint[ ]

2

%CO

fg lev

fg

t tq f

=

f fgg a tzelanyag sszetteltl, kismrtkben -tl s fgt -t

l.

2CO mrt szraz fstgz 2CO tartalom [ ]% -ban.

f

Tzelolaj 0,59

Fstgz + ventiltor 0,46

Fstgz ventiltor nlkl 0,42

Folykonygz 0,35


35/142

35

Gzfejlesztk

Fbb tpusok:- nagyvzterkazn (lngcsves, fstcsves)- vzcsves kazn

- termszetes cirkulcij kazn- knyszer cirkulcis kazn- knyszertramls kazn

Nagyvzterkazngzteljestmny 1012 t/h, max 25 t/hgznyoms 20 bar, max 25 bar

egy lngcsvel 9MW-igkt lngcsvel 18MW-ig


36/142

36

Nagyvzterkazn

- kis gzteljestmny 1012 t/h- mrskelt gznyoms 20 bar- elnye: a gzelvtel ingadozst bi

zonyos hatrok kztt kpes kompenzlni(nagy rugalmassg)

ha a gzelvtel megna nyoms lecskken s a sraffozottterletnek megfelelhmennyisg szabadul fel, ksbb aszablyozs visszalltja az eredeti helyzetet

Vzcsves, dobos kazn termszetes cirkulcival

Felletek:


37/142

37

Elgzlgtets tartlyban(pool boiling)

Forrsi folyamat szakaszai:- csendes forrs- buborkos forrs- ramlsos forrs

kritq C

C hirtelen falt hmrskletnvekeds


38/142

38

Termszetes cirkulcij kazn

v kzeg srsge az ejtcsbenk kzeg srsge az emelcsbenh emelcstlemelse a dob vzszintje felett

( ) = Cirkulci jellemzje keringsi szm

= 505 nagyobb nyomsra K rtke cskken


39/142

39

Termszetes cirkulcij kazn /folytats/

Kazndob a fix pont, itt teltett gz/vz llapot uralkodik vzlevlaszt biztostja, hogy a tlhevtbecsak szraz teltett gz tvozzk.

A kaznban a p nyoms nvelsvel a cirkulcis krben v-kcskken, ezrt a cirkulci

fenntartshoz H magassgot nvelni kell. Ezzel viszont naz anyagkltsg.

A p nyoms nvelsvel a dob mret cskken.

=

2 /kazn formula/

Keringsi szm termszetes cirkulci esetn: K=550

E kazntpus elnye: csekly rszterhelsen is mkdik, ezrt nem lpnek fel terhelsfgghtsiproblmk.

Figyelem! Instacioner zemben (pl. hirtelen megnvekvgzelvtel miatti nyomscskkens) azejtcsvekben gzkpzds lphet fel, ami termikus krok okozja lehet.Clszer3 bar/min-nl nagyobb nyomsvltozsi sebessget elkerlni.


40/142

40

Forrs fggleges csben raml kzegnl


41/142

41

A nyoms nvelsvel az emelcsben a gzbuborkok trfogata cskken, ezzel cskken asrsgklnbsg az ejtcss az emelcskztt. Ilyenkor knyszercirkulci.

Vzcsves, dobos kazn knyszercirkulcival

- itt a szivatty lltja ela megfelelnyomsklnbsget.- klnben u.a. mint elbb

Knyszertramls

- nagynyoms rendszer (dobot mr nem lehet bepteni)- a nyoms csak nagyon szk tartomnyban vltozhat, hiszen ms nyomshoz

ms nagysg hcserlfelletek tartoznak


42/142

42

Knyszercirkulcis kazn/ La Mont kazn/

1 tpvz-elmelegt2 elgzlgtet3 tlhevt

4 kazndob5 tpszivatty6 keringtetszivatty

Keringsi szm K=35Keringtetszivatty p=34 bar

teljestmny igny 0,6 kW/t gz

Termszetes cirkulcival szembeni elnye, hogy a kazn geometriai kialaktsban megnaszabadsgfok.pl.: cstmrmegvlasztsban, ramlsi irny megvlasztsban, dob elhelyezsben


43/142

43

Knyszertramls kazn1 tpvz-elmelegt2 elgzlgtet3 tlhevt4 vzlevlaszt5 tpszivatty

a irny fix pont vndorolb irny fix pont a vzlevlaszt helye

A 3/1 s 3/2 tlhevtkztt a gzhmrsklet szablyozshoz vzbefecskendezst alkalmaznak.

Jellemzi:- viszonylag nagy ramlsi sebessg a j falhts rdekben htadsi tnyez

nvelse- rgztett tfolysi keresztmetszet miatt korltozott a prhuzamosan kapcsolhat csvek

szma, ezrt a tztrben a csvek spirlban vannak beptve


44/142

44


45/142

45

Htvitel kaznokban

Lehetsges mdok:1. Hvezets tjn (hterjeds anyagon bell)2. Htads tjn

Egyik anyagbl egy msik halmazllapot anyagba

Pl: gzbl szilrd falgzbl szilrd falill. megfordtva

3. Sugrzs tjnLngbl ftfelletek fel

Pl.: htads kaznban skfal esetn

Fstgzbl a fal fel tadott h

( )1 1 1 1 2fW

q T Tm

=

Falon vezetssel tadott h

( )2 1 2 2f f Wq T Tm

=

Falbl a gznek tadott h

( )3 2 2 2 2fW

q T Tm

=

llandsult esetben 1 2 3q q q q= = =

( )1 2 1 2

1 2

1 1T T

q k T T

= =

+ +

[ ]Q A q W = hram 2A m felleten


46/142

46

Kaznoknl

a msik kt taghoz viszonytva elhanyagolhat

Marad1 2

1 1 1

k +

ltalban 2 (gz ill. vzoldali) 1> 2 2

1000 10000 W

m K = raml hideg vznl

2 215000

W

m K < forrsban lvvznl

levegilletve gz esetn

1 210 100

W

m K = knyszertett ramlsnl

1 25 20

W

m K = szabad ramlsnl

Ha 2 nagy 2 2fT T kicsi, tl nagy falhmrskletek elkerlhetk.Ha a falfellet egyik oldalra vzk, a msik oldalra salak vagy korom rakdik, akkor

2

1 2

11 1i

i i

Wk

m K

= + +

Minl vastagabb ( ) s minl kisebb hvezetsi tnyezjaz anyag ( ) , annl rosszabb kcskken.


47/142

47

Hsugrzs

- Lngsugrzs- Gzsugrzs

Hsugrzs tartomnya 0,35 10 m Lngsugrzssal tadott hA besugrzott felleten

[ ]

44

100 100fl

S f eff

TTQ A c W

=

8

2 410 5,67fW

c m K

= =


48/142

48

Gzsugrzs 2CO , 2H O

Szelektv sugrzs

2CO

2,4 3,0

4,0 4,8

12,5 16, 4

m

m

m

2H O

1,7 2,0

2,2 3,0

12 30

m

m

m

Nem I spektrlis sugrzsintenzitssal szmolunk, hanem a teljes hullmhosszra tlagolt szrke

testnek felttelezett rtkekkel:1 ngz e

= ,

ahol

( )2 2H O CO

, , ,n f p s =

p ssznyoms ~lt. atm.

4V

sA

= egyenrtkrtegvastagsg

V gztrfogatA gz ltal rintett falfellet

2 2H O CO, trfogatarny

2

32

H O 3

H O

. .

m gz

m t a =

2

32

CO 3

CO

. .

m

m t a =


49/142

49

Tztr mretezse

Tzelssel bevitt h( ). .t a pl lev kiQ B F L c T T = +

Sugrzssal tadott h4 4

100 100lng f

S f eff

T TQ A c

=

8

2 410 5,67fW

c m K

= =

Hmrleg:

1 . .t a S Q Q Q=

Fstgzzal elvitt h

1 pfg kiQ B V c T =

1

. . . .

1 S

t a t a

QQ

Q Q

=

relatv hfelvteli tnyez

( )1 . .1 t aQ Q=

( )1pfg kiB V c T B F =

( )1kipfg

FT

V c=

ahol

elm

pfg

F

TV c =

( )1 1ki ki elmelm

TT T

T = =


50/142

50

Kazn fajlagos jellemzi

Fajlagos trfogati hterhels

. .3

.

t a

V

t

Q kWq

V m

=

rostlytzelsgzkazn 3230 580kWm sznportzels

3110 190

kW

m

olaj-, gztzels3

440 550kW

m

replgp gzturbinja 310 15MWm

Fajlagos keresztmetszeti hterhels

. .2

t ak

k

Q kWqA m

=

Tztrfellet fajlagos hterhels

. .2

t aA

t

Q kWq

A m

=

sznportzels2

100kW

m

nagyvzterkazn2

300kW

m

2500 600kWm

-nl szrlng lp fel

tA a tztr palstfellete


51/142

51

Terhelsi tnyez

.

. . . .

.

S

t S tA

V t a t t a

t

Q

A Q Vq

q Q A Q

V

= = =

Formatnyez

.

t

t

Af

V=

1f

f = =

1ki

elm

Tf

T=

Ha nagyobb hteljestmnykaznt akarunk pteni . .t aQ -t kell nvelni nvelni kell .tV -t,de akkor cskken f .

Ha f cskken -t kell nvelni, hogy .kiT ll maradjon.


52/142

52

Hmrskletek alakulsa a ftfelletek mentn


53/142

53

Vzbefecskendezs szerepe

=44

100100

cskken, ( ) = mivel , ezrt cskken n

besugrzott tlhevt

ha cskken , akkor cskken , cskken ,cskken , cskken

konvektv tlhevt

0 elrshez vzbefecskendezs

sorba kapcsolt tlhevtk


54/142

54

Vzbefecskendezs/folytats/

Energiamrleg

21 =+

=

1

21

Mirt a kt tlhevtkz rdemes a befecskendezst tenni?


55/142

55

Szerkezeti anyagok fejldse

Kritikus felletek- Elgzlgtet- Nagynyoms tlhevt- Nagynyoms tlhevtgyjtkamra


56/142

56

Turbink

Fvkbl kilpkzeg sebessge

ramlstanbl ismert gzok kimlse tartlybl:

1

1 00

21

1

pc RT

p

=

tbocstott gzram /A keresztmetszeten/

1

00

0 0

20 0

0

1

0

0

1 21

1

A c pm A RT

v v p

p v

v vA

v v

v p

v p

= =

=

1 1

0

0 0 0

1 21

pp pm A

p p v

=

0

0

2 p

m Av

=


57/142

57

A sszefggs ms alakban:

2 1

0 01

p p

p p

+ =

0 = , ha0

0p

p= , illetve ha

0

1p

p=

max

0

0d

pd

p

=

helyen itt1

0

2

1

p

p

= +

ezzel1

1

max

2

1 1

= + + a kritikus nyomsviszonynl.


58/142

58

Mire j ezt tudni? Azonos nyomsviszonynl, s gy azonos mellett a kifoly mennyisg adott kzeg esetn

csak a kezdeti llapottl fgg:

0

0

2 p

m Av

=

A kritikus nyomsviszony csak a kzeg -tl fgg:Levegre 1,4=

0 .

0,528kr

p

p

=

Tlhevtett gzre 1,3= 0 .

0,546kr

p

p

=

Szraz teltett gzre 1,135= 0 .

0,577kr

p

p

=

Nedves gzre 1,035 0,1 x= +

A kritikus sebessg1

0 00

21

1kritkrit

pc p v

p

=

s

1

0

2

1krit

p

p

=

+

ezzel

0 0

2

1kritc p v

=

+

Az egyszer szkl fvkban a legszkebb keresztmetszetben ennl nagyobb sebessg nemlphet fel.


59/142

59

Egyszerszklfvkban0 krit

p

p

-nl max rhetel.

A grbe bal ga vzszintes, .c ll= marad

Laval fvknl felrhat a folytonossg alapjn

max .kritA A ll = =

max AC

ABkrit

A

A

= =

Teht egy bvltoldatot kapunk.

1. bra


60/142

60

Vkuumba trtnkimlsnl

1

1 0 0 1 1max0

21

1

0

pc p v c c

p

p

= =

=

1max 0 0

2

1c p v

=

tovbb, mivel

0 0

2

1kritc p v

=

+

ezrt 1max1

1krit

c

c

+=

( )ha 0!p=

Levegre 1max 2,45krit

c

c=

Tlhevtett gzre 1max 2,77krit

c

c=

A Laval fvkbl kilpkzeg sebessge teht kb. 2,5-szerese lehet a hangsebessgnek.


61/142

61

A fvka gzturbinban ltalban egyszerszklfvka.A kilpkeresztmetszet nem merleges az ramlsra:

kritp nyomsig ( )1M< , a kilpsebessg irnya 1

ha kritp p< ( )1M> ,a kzeg a fvka mgtt tovbb expandl, ami sugreltrst okoz.

ha 1 n, 1c cskken.


62/142

62

Turbinafokozat

Egyszerstett energiaegyenlet

2 20 1

0 12 2izc ch h+ = +

2 21 0

0 1

2

iziz

c ch h h

= =

21 02iz izc h c= +


63/142

63

Turbina szablyozs

1. Fojtsos szablyozs2. Mennyisgi szablyozs

Fojtsos szablyozs

Mennyisgi szablyozs


64/142

64

Utols fokozat laptsora

4

1

3

1

2C

F m r = m A l=

2

Dr=

2 22

2

u ur

r D = =

2

2C

uF A l

D=

teht

2

Hossz lapt mentn a sebessgi hromszg alakulsa

60

D n mu

s

=


65/142

65

Vzfkezsi vesztesg

1w forglapt htba tkzik cskkenti uF -t.

Kilpsi vesztesg utols fokozatnl

2min 2sinc u = Kilpsi vesztesg

22

2ki

c =

2 22

min

sin

2kiu

=

ahol 2 2c w

ha3

mV

s

cskken, akkor 2m

ws

cskken, vagyis 2m

cs

is cskken. Ha 20V c u= =


66/142

66

Axilis eregy fokozatra

( ) ( )1 1 2 2 1 2

1 2

sin sinax

a a

F m c c D l p p

c c

= +

Kiegyenltdob ltal ltrehozott kiegyenlter( )

( )2 2

kerkszekrny4D b

D ki

D DF p p

=

Tmszelence

Expanzi:3m

vkg

n

A w kgm

v s

=


67/142

67

Fokozatcsoport m tmegramnak

1 2,p p nyomsoknak

1Thmrskletneksszefggrtkeit a fokozatcsoportra szmtott entalpiavltozskor kapjuk

eredeti rtkek 1 2 1, ,m p p T megvltozott rtkek 1 2 1, ,m p p T

( )

( )

2 2 21 2 1

2 21 2 1

p p Tm

m p p T

=

Stodola sszefggs

ha 21 >> , 21 >> s 1 1akkor,

1

1

pm

m p

=

ez kondenzcis turbinra jellemz, ahol 2 0p


68/142

68

Szablyoz fokozattal rendelkezturbina nyomslefolysa

1 szelep nyitva m kicsi 1

p kicsi2 szelep nyitva legyen ez a tervezsi llapot3 szelep nyitva jelentsen naz utols fokozat terhelse


69/142

69

Fokozatcsoport nyomslefolysa az ellennyoms vltozsval


70/142

70

Nyomslefolys turbinafokozatok kztti megcsapols esetn

Hacsm megcsapolsi tmegramot nveljk, akkor a megcsapols eltti fokozatok terhelse n.

Vigyzat lapttrsi veszly!


71/142

71

Turbina vesztesgei

Mechanikairamlstani

- Profilvesztesg , -

Lapthossz vesztesg

1f l

= - Parcialitsi vesztesg- Ktzvagy rezgscsillapt huzal okozta vesztesg- Laptvg lelezsi vesztesg- Hossz laptok legyezsge okozta vesztesg

- Trcsasrldsi s ventilcis vesztesg- Rsvesztesg- Vzfkezsi vesztesg- Kilpsi vesztesg


72/142

72

Akcis s reakcis turbink sszehasonltsa

Akcis

- Nagyobb tmrj, de kevesebb fokozat, rvidebb forgrsz hossz- Nem rzkeny a radilis rsek nagysgra- Munkaignyesebb a forgrsz s laptozs; nagyobb felszerszmozst ignyel- Forgrsz tmege a gzzel bltett fellethez kpest kicsi forgrsz gyorsabbanmelegszik, mint a hz terhelsvltozskor!

Reakcis

- Kisebb tmrj, hosszabb, sokfokozat, ltalban tbbhzas kivitel- Radilis hzagra rzkeny- Hosszabb laptok esetn hatsfok j, profil szerepe kisebb, mint akcisnl- Forgrsz s hz melegedse hasonl- Terhelsvltozs, induls rvidebb idalatt vgrehajthat


73/142

73

Gzturbina munkafolyamat

K kompresszorT turbina

Hasznos teljestmny ( )hP

h T KP P P=

Turbina teljestmnye

( )34 3 4 33

4

11

T pg pgP m h m c T T m c T T

T

= = =

1

13 3

4 43

3

4

11

g

gg

g

T pg

T p

T p P m c T

p

p

= = =

Teht ( )3, ,TP f m T =


74/142

74

Kompresszor teljestmnyfelvtele

( ) 221 2 1 11

1K pl plT

P m h m c T T m c T T

= = =

1

2 2 1

1 11

2

1

1

l

l

l

l

K pl

T p

T p P m c T

p

p

= =

=

Teht ( )1, ,KP f m T =

Hbevezets( )32 3 2be plQ m h m c T T = =

Idelis munkafolyamat termikus hatsfoka

1

11ht

be

P

Q

= =

pl pg

l g

c c

=

=

=

Teht ( ),t f =


75/142

75

Hatsfok alakulsa a nyomsviszony fggvnyben

Hasznos teljestmny a nyomsviszony fggvnyben

11

3 1

11 1h p pP c T c T

=

0hP

=

helyen keressk optP -ot

3 12 1

10

p pc T c T

=

( )2 1

3

1opt

T

T

=


76/142

76

Fbb vesztesgek idelistl val eltrs

1. Kompresszi, expanzi nem izentrpikus2. Srlds miatti vesztesgek3. Mechanikai vesztesg4. Kzegjellemzk vltozsa (a hmrsklet s sszettel miatt)

1.Kompresszi Expanzi

( )

( )20 1

2 1

pliz

adK

pl

c T Th

h c T T

= =

1

1

11K pl

adK

P m c T

=

( )

( )3 4

3 40

pg

adT

iz pg

c T Th

h c T T

= =

1

3

11

g

g

T pg adT P m c T

=


77/142

77

2. Srlds miatti nyomsvesztesgek

1

0be

p

p = kompresszor belpsnl (szr, hangtompt)

3

3

tz

p

p

= 3 2p p= hcserl, tzeltr

0

4ki

p

p = turbina utn (kmny, hangtompt)

be tz ki =

3. Mechanikai vesztesg (tengelysrlds + segdberendezsek energiaignye)

4. Kzegjellemzvltozsa


78/142

78

Munkafolyamat vesztesgekkel


79/142

79

Hatsfokjavts lehetsgei

a.) nvelni kell 3T hmrskletet (anyag, hts)b.) cskkenteni kell 1Thmrskletetc.) turbinbl kilpnagyhmrskletkzeg hjt hasznostani kell

a.) 3T nvels lapthts


80/142

80

c.) hcserlalkalmazsa

h

t

be

P

Q =

( )3 4be pQ m c T T =

hcserls esetben:( )3 2be pQ m c T T =

( ) ( )3 2 3 2p pm c T T m c T T <

teht a hatsfok n

Hcserlhatsfoka

( )

( )2 2

4 2

p

hcs

p

c T T

c T T

=

- rekuperatv hcserlnl 0, 4 0, 7 - regeneratv hcserlnl (forg) 0,7 0,9


81/142

81

Gzturbina kapcsolsok

Egyszergzturbina, nyitott munkafolyamat

K kompresszorT turbinaM indtmotor

Nyitott munkafolyamat hcserlvel

H hcserlK kompresszorT turbinaM indtmotor

Nyitott munkafolyamat:Krnyezetbl levegt szv a kompresszorKrnyezetbe gstermket bocst ki a turbina

Nyitott: nincs fizikai kapcsolat a levegbes az gstermk kikztt.


82/142

82

Zrt munkafolyamat

1K kisnyoms kompresszor;

2K nagynyoms kompresszor;

1T nagynyoms turbina;

2T kisnyoms turbina;

1H hcserl;

2H kzbensjrahevt;M motor (indt)


83/142

83

Jelents sszhatsfok-javuls rhetel kombinlt ciklus munkafolyamatokkal

Carnot krfolyamat jobb megkzeltse!

vesztesg 5 1 kztti h


84/142

84

Kombinlt ciklus (gz-gzturbina) kapcsolsok


85/142

85

Hhasznost kazn

- Helyigny nem korlt- Egyszer- Beptett by-pass

rugalmassgot nveli

Knyszer cirkulcis


86/142

86

Kombinlt munkafolyamat

Folyamat hatsfok: gzt gzt

be

P P

Q

+=

Gzturbina hatsfok: gztgztbe

PQ

=

Gzturbina hatsfok: gztgztel

P

Q

=

Gzkrfolyamatba belph el gz beQ Q= = 1< kihasznlsi tnyez

( )1el be gzt be gzt Q Q P Q = =

( )1gzbe el be gztQ Q Q = =

( )1gzt gzt gzbe gzt be gztP Q Q = =

( )1gzt gzt be gzt

be

P Q

Q

+ =

1 gzt gzt gztgzt

= +

Plda:0,3

0,3 0,47

0,8

gzt

gzt

=

= ==


87/142

87

Tzeltr

2

5

1-re cskken

de -hoz kpest tl nagy

lngstabilizls

tzeltr nyomsvesztesge

hideg melegp p p = +

hidraulikai vesztesg

2meleg 0,5 1

ki

be

Tp w

T

=


88/142

88

Csves tzeltr

Csves tzeltr trfogati hterhelse3

20 30MW

m

Gyrs tzeltr trfogati hterhelse3

100 150MW

m


89/142

89

Turbinalaptok lettartama

Lapt anyagokNi bzis 80% , 20%Ni Cr

Ni egy rszt: kobalt

milobdnwolfram

Kermia anyagok- Szilikonnitrid 3 4Si N - Szilikonkarbid SiC


90/142

90

Belsgsmotorok

Elmleti munkafolyamat

lV= lkettrfogat

kV = kompresszi trf

ogat

Kompresszi viszony:

l k

k

V V

V

+=

Hkzls .V ll= szikragyjts motor [Ott].p ll= kompresszigyjts motor [Diesel]

rszben .V ll= + rszben .p ll= Seiliger motor


91/142

91

Valsgos motor munkafolyamat

Lnyeges eltrsek az idelis munkafolyamattl:a.) Mindig friss tltetet kell a hengertrbe juttatni a munkt vgzett gstermk helyre

van teht tltscsere munkafolyamat, ami cskkenti a hasznos munkafolyamatot; lehet visszamaradt gstermk a hengerben;

tltscsere a szelepeken keresztl vesztesget okoz.

b.) A kompresszi s expanzi nem adiabatikus:Van hcsere a kzeg s a fal kztt.

c.) gs vges sebessg nagysga fgg -tl, Re szmtl, keverk hmrsklettl gs teht nem tud .V ll= -n vgbemenni.

d.) gs alatt van hleads reakcik egy rsze befagyott ( )2 , , 5%H CO CH<


92/142

92

e.) gs alatt nagy nyomson az gstrbl a dugatty s persely kztt gzcsere lp fel cskken az gstrben a nyoms, s gy a kinyerhetmunka.

f.) Srldsi vesztesgekDieselnl nagyobb nagyobb ersebb dugattygyrk


93/142

93

A valsgos munkafolyamat(vesztesgek figyelembevtelvel)

SZNY szvszelep nyit

SZZ szvszelep zrKNY kipufogszelep nyitKZ kipufogszelep zrK gs kezdete


94/142

94

Motor mindenkori teljestmnyt a friss tltet m tmege korltozza

A tltet tmege:( )

( )0

0

lh l

h

p p Vp Vm

R T R T T

= =

+

Az elmleti tltet: krnyezeti llapotkzeggel tltve fel a hengert.

0

0

lelm

p Vm

R T

=

A tltsi fok:

0

0

ht

elm h

p Tm

m T p = =

ngytemmotornl: 0,7 0,9t

t nvelsi lehetsgei:- tbb szvszelep alkalmazsa

p cskkentse: kis szelep ellenllsszvcsatorna kis ellenllsa

- T cskkentse: szvcsne a meleg rszeknl legyen- gyors szelepzrs: dinamikus tlts kihasznlsa


95/142

95

Motorok fbb jellemzi

Teljestmny:

0P elmleti teljestmny: - vesztesg mentes ramls

- nincs gzvltsi munkafolyamat- tkletes gs stb.

- idelis gz;

iP indiklt teljestmny: a motor hengerterben mrhetteljestmny;

eP effektv teljestmny: a motor tengelyn mrhetteljestmny;

Kzpnyoms: a munkafolyamat alatt a dugattyra hat kpzeletbeli tlagolt nyoms.

k lW p V=

k

l

Wp V=

ez a lkettrfogatra vonatkoztatottmunka munkasrsg

ip = indiklt kzpnyoms;

ep = effektv kzpnyoms: 4 temOtt motornl 10-124 temDiesel motornl 8-9feltlttt 14-20


96/142

96

Motor fbb jellemzi(folytats)

Fajlagos tzelanyagfogyasztsB g

bP kW h

=

;

kg gB

h h tmegram;

Szikragyjts motor: 260 285 g

bkW h

=

Kompresszigyjts motor: 190 250 g

bkW h

=

Hatsfok:P

Q=

kJQ

h

tzelanyaggal bevitt h

Q B F= Szikragyjts motor: 0,3 0,35 Kompresszigyjts motor: 0,35 0, 45

Mechanikai hatsfok:

e em

i e v

P P

P P P = =

+,

aholvP a vesztesg teljestmny.


97/142

97

Indiktor diagrammp


98/142

98

KeverkkpzsSzikragyjts motorban

Klskeverkkpzs: - karburtor- befecskendezs szvcsbe

Belskeverkkpzs: - befecskendezs az gstrbe (hengerbe)

Karburtor: elemi porlaszt (Bnki-Csonka tallmnya)

2l

l

c p

= , ahol 0 Tp p p =

Levegtmegram: 2l T T l l T T lm A c A

p = =

Tzelanyag tmegrama:2t f f t t f f t m A c A p = =


99/142

99

Fvka szktsi tnyeztnyez ( )f a Re szm fggvnyben

tc dRe

=

fvka

[ ]1 2d mm =

1 6tm

cs

=

( )2

60,7 1,0 10 m

s

=

Re szm a laminris-turbulens hatrn van

laminris esetben2

32 t tc lp

d

=

turbulens esetben 22

t tcp =

t tp p g h = 10h mm a szrcstlemelse

Leveg/tzelanyag arny:

( )

( )

1 1 112 2 22

12

2

2

T T ll lT T

t t f f t t f f t

Am Ap p

m p g h A p g hA

= =


100/142

100

Elemi porlaszt htrnyai:- kis terhelsen elszegnyedik a keverk- tranzienseket nem kpes kvetni

gyorsts, indts s felmelegts- magassgvltozsbl add nyomsvltozst nem tudja kvetni: levegsrsg cskken, a

keverk dsul!

A htrnyok kikszblsre

kiegyenltfvka

gyorst fvka

resjrati fvka


101/142

101

Befecskendezskzvetett szvcsbekzvetlen hengertrbe

Kzvetett befecskendezs

Befecskendezs:- Kezdete: gyjtseloszt vezrli;- Idtartama: szvcs motor leveg, ,n t adataibl- Korrekcit vgez: hidegindts;

felmelegts;

maxn esetn.

Befecskendezs elnye:

- Jobb hengertlts;- Szvcsoptimlis tltsre alakthat;- Kopogsi hatr nagyobb fel toldik minden henger azonos keverkminsget kap;- Hengert a prolg tzelanyag hti;- Kisebb fajlagos tzelanyag fogyaszts.


102/142

102

Kzvetlen befecskendezs /benzin/

1 elektronikus vezrlegysg2 levegtmegram mr

hmrskletrzkelvel3 fojts

4 szvnyoms rzkel5 tzelanyag tartly6 adagolszivatty7 nagynyoms szivatty8 nyomsvezrelt szelep9 nyomsrzkel10 fstgz visszavezetszelep11 szonda12 NOxkataliztor

- felttele komplex motorvezrls- Tzelanyagot tetszleges idpontban a trolval elltott nagynyoms befecskendez

rendszer rvn lehet befecskendezni.- Elektromgneses nagynyoms befecskendezszelepen keresztl kzvetlenl a

hengerbe lehet befecskendezni.- A levegram a fojtssal llthat.- Klnsen dinamikus zemben fontos a fstgz visszavezets pontos belltsaezrt

szksges a szvvezetkben a nyoms mrse.


103/142

103

Kzetlen befecskendezs mkdse

Kis terhelsen Ersen rtegzett hengertltet s nagy lgfelesleg a kis tzelanyag fogyaszts rdekben; Rviddel a gyjts idpontja eltti befecskendezssel az gstrbe idelis esetben kt

zna alakul ki:

1. gkpes tzelanyag/levegkeverk a gyertya krl;2. A fenti krl leveg-gstermk szigetelrteg.Eredmny: fojts nlkli zem, gstr falazat fel cskkent hleads (szigetelleveg/gstermkrteg)

NvekvterhelsenA keverk tzelanyagban dsul koromkpzdsi veszly, ezrt:

Homogn hengertltet;Befecskendezs mr a szvsi temben leveg/tzelanyag j tkeveredse;

Beszvott levegtmegram nyomatkigny szerint fojtretesszel llthat be; A szksges tzelanyagot a levegmennyisgbl szmtja s -szondn keresztl

korriglja.


104/142

104

A motorvezrlsnek kt jellegzetes tartomnya van:a.) rteges zem (kis terhels);b.) homogn zem (nagy terhels).

Motorvezrlssel szembeni kvetelmnyek:

1. Befecskendezsi idpont az zemi pontnak megfelelen kell:- Ksi befecskendezst (kompresszi vgn) megvalstani;- Korai befecskendezst (szvtem) megvalstani.

2. Beszvott levegtmeg belltsa fggetlen kell, legyen a gzpedlllstl, hogy- Kis terhelsen fojts nlkli zem lehessen;- Nagyterhelsen a megfelelfojtsllts lehessen.

Elnyk:- Cskken a tzelanyag fogyaszts;- Nagyobb motorteljestmny.


105/142

105

-szonda: 2O rzkel

2Zr O kermibl kszl.


106/142

106

Motor fbb jellemzinek sszefoglalsad= furat ( )mm

l= hajtrd hossz ( )mm

s= lket ( )mm

= forgatty szgelforduls a Fhp-tl

Lkettrfogat2

3

4ld

V s cm

=

kV legkisebb trfogat (kompresszi trfogat)

Hengertrfogat

h l kV V V= +

Kompressziviszonyh

k

V

V=

NyomatkM F k= (fkpadon kkaron mrt Fer)

Effektv teljestmny2eP n M=

Induklt kzpnyomsi

i

l

Pp

V n i=

2i= : 4 tem1i= : 2 tem

Induklt hatsfok

ii

P

B F =

F = ftrtk

kJ

kg

Effektv hatsfoke

eff

P

B F =

Fajlagos kzpfogyaszts1

e

e eff

Bb

P F = =


107/142

107

gs Otto motorokban

gstr lehetleg gmb alak: egyenletes lngterjeds

gsi sebessg 20 30m

s

Rendellenes gs- ngyullads- kopogs

ngyullads:- nagy hmrsklethelyrl indul ki;

Pl.: lerakdsok: korom, koksz.- teljestmny cskken, a motor rngat.


108/142

108

KopogsAz rzkelhetzaj, a kopogs nem mechanikai, hanem gsi zaj.

Szikragyjts utn az gs kezdeti szakasza normlis:

20 30gs

mv

s=

A kzben kifejldmsodlagos gcok maguktl begyulladnak,gsi sebessgk 300 600

gs

mv

s=

A levlasztott jel frekvencija 6 7f kHz

Befolysol tnyezk:- gstr alakja;- Kompressziviszony;- Elgyjts;- Lgfelesleg;- Beszvott leveghmrsklet;- Oktnszm.

Kerlend, mert megna mechanikai (dugatty gyrk) s hignybevtel.


109/142

109

Kompresszigyjts motor (Diesel)

14 22=

( )max 1800 2200 200 400fordulat

percn kW=

( )max 3000 3500 50 90fordulat

percn kW=

Diesel olaj fbb tulajdonsgai:- illkonykpessg;- viszkozits ( )40 -on 2, 5 -5C cSt - cetn szm ( )50 55

- gyulladsi ksedelemre jellemz;- cetn ( )100 jl gyullad;- alfa-metil-naftalin ( )0 .

Gyulladsi ksedelem:az az id, ami a tzelanyag elprolgsa, levegvel val keveredse s az gsmegkezdse kztt eltelik (0,001s)

rtke vltozik:- A tzelanyag tulajdonsgval;- A cseppmrettel;- A kevereds mdjval;- A hmrsklettel.


110/142

110

Gyulladsi ksedelem

Minl nagyobb a gyulladsi ksedelem, annl zajosabb lesz az gs ez az .n. Diesel-kopogs,indulsnl s kisterhelsen jellemz.


111/142

111

Keverkkpzs

Elemei:- Adagol szivatty;

(ciklusonknti tzelanyag adagot biztostja);- Porlaszt

- Cseppekre bonts;- Behatolsi mlysg;- gstr egyenletes kitlts.

Cseppeknek a tltet levegvel maximlisan el kell keveredni elprolog

ni elgni; mindeztnagyon rvid idalatt.

Kompresszi Vghmrsklet: 600C ;Hidegindtsnl: 400C< izztgyertya.

Porlasztsi nyoms: 300 bar elkamrsnl,1000 1200 bar common rail rendszernl.

Koromkpzds veszlye: ha tbb a befecskendezett tzelanyag, mint 2O ehhez rendelkezsre ll,akkor a H-tartalom elg, s fekete fst (korom) jn ki a motorbl, ezrt korltozni kell a maximlistzelanyag adagot.


112/142

112

Sugr behatols elvi brja


113/142

113

maximlis szllts rszleges szllts resjrat

Mennyisgszablyozs elvi vzlata(Bosch adagol)


114/142

114

Klnbzkialakts gsterek kzvetlen befecskendezsmotorokban

a.) flgmb alak gstr;b.) lapos cssze alak gstr;c.) toroid alak gstr 4d

h

d.) mly toroid alak gstr 2dh


115/142

115

Elkamrs eljrs rvnykamrs eljrs

Kzvetlen befecskendezs M-eljrs

Tzelanyag befecskendezsi eljrsok


116/142

116

M-eljrs

gs mechanizmusa:1. tzelanyag felkense a falra;2. elprolgs (kevs leveg);3. tzelanyag s levegj keveredse;4. idegen gyjts ( )5% ngyullads eltt;5. gs1,2 -ig le lehet menni. Prolgs a tzelanyag minsgtl kevsb fgg, ezrt mindenev

motornak is hvjk. Lgy eljrs tzelanyag egyenletesen prolog s g el.


117/142

117

gstr kialaktsok

- osztatlan gstr kzvetlen befecskendezs- osztott gstr kzvetett befecskendezs

Osztatlan gstr

- kialaktsa a dugattyban- porlaszttipust kell hozz illeszteniOsztott gstr

- elkamra, Trfogata a kompresszitrfogat 20-50%-a.- rvnykamra

Diesel motor j generci (elektronikus vezrls)


118/142

118

Turbtltfelptse


119/142

119

Turbo feltlts

- resen jr gzturbina- tzeltr helyn a motor

Tltsi fok

valt

elm

m

m

=

0

0

0 0

0 0

l v v

elm val

v

v v v vt

v l v l

p V p Vm m

R T R T

p V R T p T V

R T p V p T V

= =

= =

0

vp

p= feltltsi nyomsviszony;

v l kV V V= + = a lkettrfogat + kompresszitrfogat hengerV= ;

vT a kompresszi vghmrsklete;

1t

v

fT

=

, ezrt fontos a visszahts;

Visszahtlehet:Leveg-vz 60 15

vht C +

Leveg-leveg 0 20vht t C +


120/142

120

llandsult llapotban

=

=

= (tzelanyaggal tbb)Feltlts nveli a hatsfokot:

1. nveli az effektv kzpnyomst2. nagy leveg/tzelanyag arny s nagy kzpnyoms miatt nveli az indiklt

hatsfokot3. nagy leveg/tzelanyag arny miatt kipufoggz hmrsklete cskken4. kipufoggz energija hajtja a tltt, amely energia klnben elveszne

Feltlts korltai, hogy a feltltssel n:- a munkafolyamat nyomsszintje- hmrskletszintje- kibocstott

XNO (visszahts!)- hterhels- mechanikai terhels


121/142

121

Feltlttt motornl a motorjellemzk alakulsa

A nyomatknvekeds egyrszteff nvekeds miatt, msrszt a tzelanyag adag ( )d dzis

nvelse miatt.


122/142

122


123/142

123

Mestersges hts

Alkalmazs:- Tpllkozs: mezgazdasgi (mlna, kukorica) htlnc, ht

hzak- Klimatizls- Ipar: vegyipar, gygyszeripar

- Egyb


124/142

124

Htberendezsnl HszivattynlFajlagos htteljestmny Fajlagos ftteljestmny

E

Q iBH

0..

=

E

QfSzH

=..

Alkalmazott htberendezsek osztlyozsa:A befektetett energia alapjn

- Mechanikai munka;- Henergia;- Kzvetlen villamos energia;

A htkzeg alapjn:- Lgnem: a htkzeg halmazllapota vltozata;- Gznem: a htkzeg halmazllapota vltozik a ht-krfolyamatban;

A htendkzegbl trtnhfelvtel sorn a htkzeg elprolog (folyadk gz).

A hleads kondenzcival trtnik (gz folyadk).A mechanikai munkt ignylfolyamatokat megvalst htberendezsek az n. kompresszoroshtberendezsek. Az alkalmazott htkzeg gznem.


125/142

125

Kompresszoros htkrfolyamat

Carnot krfolyamat

Adott hmrsklethatrok kztt

a lehetsges legkedvezbbfajlagos htteljestmnyt nyjthtfolyamatok egyike.

Idelis gz21 izentrpikus kompresszi;32 izotermikus hleads;43 izentrpikus expanzi;14 izotermikus hfelvtel;

A Carnot htkrfolyamat gyakorlati megkzeltse:Gznemhtkzeg

Izotermikus hfelvtel: elprolgs; hh t

p

tt

0

ht Htendkzeg hmrsklete;at Atmoszfrikus kzeg hmrsklete;0t Elprolgsi hmrsklet;

tKondenzcis hmrsklet;


126/142

126

Carnot-htfolyamat; htkzeg gznem;

w

q

C

0

= Fajlagos htteljestmny;

0

0

TT

TC

=

Gyakorlati megvalstsa:- Az elprologtatban teljes elprolgs (mechanikus kompresszor)- Az expanzisgp helyett fojtszelep ll.=h :


127/142

127

sszehasonlt htkrfolyamatEltr a Carnot-htfolyamattl.A berendezsi elemekben fellpvesztesgeket figyelmen kvl hagyjuk.


128/142

128

A htkzeg kg1 -ja ltal felvett hmennyisg az elprologtatban 0q

=

kg

kJhhq 410

A htfolyamat fenntartshoz szksges bevezetendfajlagos munka w

=kgkJhhw 12

A htkzeg kg1 -ja ltal leadott hmennyisg a kondenztorban q

=

kg

kJhhq 32

A fajlagos htteljestmnyw

q0=

Egy adott [ ]kWQ i0 htsi ignyhez a htkzeg tmegrama m

=sec

kg

q

Qm i

0

0

A kompresszor ltal forgalmazand trfogatram kV

=

sec

mvmVk

3

1 , ahol

kg

mv

3

1 htkzeg fajtrfogata ( )1 -nl.

Elmleti teljestmnyfelvtel P [ ]kWwmP =

A kondenztor hteljestmnye Q [ ]kWqmQ =

>C Mert:Relis a htkzeg;

A hleads bizonyos rsze nem izotermikus;Hasznos munkavgzs nlkli expanzi, fojts miatt.


129/142

129

Carnot-htfolyamat fajlagos htteljestmnynek alakulsa 0t s tfggvnyben

0

0

TT

TC

=

0T - elprolgsi hmrsklet

T- kondenzcis hmrsklet


130/142

130

Eszmnyi s valsgos dugattys kompresszor:

A kompresszoros htfolyamatot megvalst berendezsek kompresszora az esetek tlnyomtbbsgben dugattys kompresszor.

0V Kros tr;

LV Lkettrfogat;

hV Hengertrfogat;

hszp Hengerben uralkod nyoms szvsnl;

hnyp Hengerben uralkod nyoms kitolsnl;

Eszmnyi:- nincs kros tere;- szvsnl, kitolsnl nincs nyomsess;

- hcsere nincs;

Vals:- kros tere van 0V

- szvsnl, kitolsnl nyomsess van;- hcsere van: htkzeg kompresszor fala;


131/142

131

i Indiklt hatsfok

i

iw

w=

w Elmleti fajlagos munkaszksglet;

iw Indiklt fajlagos munkaszksglet;

+= 1112i

i whh

22 tt i >

Szlltsi fok

geo

k

V

V

=

sec

mVk

3

A kompresszor szvcsonkjba beszvott htkzeg trfogatram;

=

sec

mnzL

DVgeo

32

604

A geometriai szlltteljestmny;

D A henger tmr [ ]m ;L A lkethossz [ ]m ;z A hengerek szma;

n A fordulatszm

min

1;

tFv =

v Volumetrikus hatsfok;

F Falhatsfok;

t Tmrzrsi hatsfok;


132/142

132

i, fgg:

- A kompresszor konstrukcijtl, mrettl- A htkzegfajtjtl;- zemeltetsi krlmnyektl ( )0,pp ;

A kompresszor induklt teljestmnyfelvtelei

P

i

i

PP

=

A tengelyn bevezetett teljestmnytP

mechi

t

PP

=

mech mechanikai hatsfok

A kondenztor hteljestmnye ( ) [ ]kWhhmQ ii 32 =


133/142

133

Az uthts

A htfolyamat fajlagos htteljestmnyt javtja.

410 hhq =

*410 hhq U =

00 qq U>

wwU =

>U

Azonos htteljestmny ltestshez

mmU < geogeoU VV

<

PPU<


134/142

134

Egyfokozat kompresszoros htberendezs alkalmazsnak korltai

Fontos:- zembiztonsg- mkdkpes- gazdasgossg

Elprolgsi s kondenzcis hmrskletek vltozsnak hatsa a htkrfolyamat jellemzire


135/142

135

A htfolyamatra jellemzelprolgsi ( )0t s kondenzcis ( )t hmrskletek egymstl valtvolodsa a htfolyamat vltozsra vezet.

1..llt= , 0t

.llp= , 0p

0p

p, , i , 1v , 0q , w , it2 ,

, min0tt , geoV , iP

2..0 llt = , t

.0 llp = , p

0p

p, , i , .1 llv = , 0q , w , it2 ,

, minden max00 tt , geoV , iP

zembiztonsgolaji

tt

Az egyfokozat kompresszoros htberendezs alkalmazst zembiztonsgi s gazdasgi tnyezkegyarnt korltozzk.


136/142

136

Kompresszoros htberendezs rszegysgeis azok egyttmkdse

Adott

iQ0 a htsi igny;

ht a htendkzeg hmrsklete;

at a termszetes htkzeg hmrsklete.

A kompresszoros htberendezs fberendezsi elemei: kompresszor, elprologtat s kondenztoregyttmkdsnek vizsglata alapjn lehet s kell meghatrozni a berendezs negyedik alapvetelemvel, az adagolszervvel kapcsolatos kvetelmnyeket, dnthetnk annak kialaktsrl.


137/142

137

A berendezs htteljestmnye = htsi igny

Egyenslyi felttelek (llandsult zemllapot):

ke QQ 00 =

ikkond PQQ += 0

eQ0 az elprologtat htteljestmnye;

kQ0 a kompresszor htteljestmnye;

iP a kompresszor belsteljestmnyfelvtele;

kondQ a kondenztor hteljestmnye;

expkondke mmmm ===

em htkzeg tmegrama az elprologtatn keresztl;

km htkzeg tmegrama a kompresszoron keresztl;

kondm htkzeg tmegrama a kondenztoron keresztl;

expm htkzeg tmegrama az expanziszelepen keresztl;

Igaz csak meghatrozott ( )0,tt -nl.


138/142

138

Elprologtat

Elprologtat htteljestmnye:( )210 hhhhe ttcmQ = ( )1

( )

02

01

210

lntt

tt

ttAkQ

h

h

hh

eee

= ( )2

00 qmQ e = ( )3

( )1 s ( )2 -bl

( )

=

h

ee

w

Ak

hhe ettwQ

1010

ahol

hhh cmw =

Adott peremfelttelek mellett: ( )eehh Akwt ,,, akkor ( )00 tfQ e=

- nyomsess nincs;- fzisvltozs nincs a htendkzeg oldaln.

vltozsa elhanyagolhat.


139/142

139

Kondenztor

Kondenztor hteljestmnye( )12 aaaakond ttcmQ = ( )1

( )

2

1

12

lna

a

aa

kondkondkond

tt

tt

ttAkQ

= ( )2

qmQkond = ( )3

( )1 s ( )2 -bl

( )

=

a

kondkond

w

Ak

aakond ettwQ

11

ahol

aaa cmw =

Adott peremfelttelek mellett: ( )kondkondaa Akwt ,,, akkor ( )tfQkond=

- nyomsess nincs;- fzisvltozs a termszetes kzeg oldalon;

vltozsa elhanyagolhat.


140/142

140

A kompresszor

kQ0 a kompresszor htteljestmnye: a kompresszor ltal beszvott trfogatramban szlltott

tmegrammal az elprologtatban felvett hram.

0

1

00 q

v

VqmQ geo

k

==

iP a kompresszor indiklt teljestmnyfelvtele;

i

geo

i

w

v

VP

=

1

Adott kompresszor esetn, akkor( )00 , ttfQ k= , ( )0, ttfPi=


141/142

141

Egyenslyi felttelek:

ke QQ 00 =

ikkond PQQ += 0

Grafikus megoldsa a kvetkez:

( )kondkQ +0 (kompresszor-kondenztor)-bl ll egysg a htteljestmny;

( )MM tt 0, -nl az egyensly m

( )0,0

0tt

b

q

Qm

=


142/142

Adagolszerv (expanzi szelep)

A htberendezs klnbzzemviszonyai mellett az elprologtat htad felletnek teljeskihasznlst biztostja;A htkzeg hmrskletnek cskkense ( )0tt -ra.

0exp0 qmQ = expanziszelep htteljestmnye;( )0exp0 , ttfQ =

( )0exp ppABm SZ =

expm szelep tereszttmegrama;

B htkzeg fajttl (fizikai jellemz); tfolysi szm;

SZA keresztmetszet.

kalorikus gépek jegyzet 200909 sec

Documents