Ұшқынды  тұтанатын  қозғалтқыштарындағы  көрінетін  жанудың

153
Жұмыс  атқарған  газдар  мөлшері  жанғыш  қоспасымен  салыстырғанда  аз
болғандықтан, оның  жылу  сыйымдылығын
/
u
m
c   ауа  жылу  сыйымдылығына  тең  деп
қабылдауға болады
u
u
m
m
c
c
=
/
.
U
z
жəне U
c
мəндерін (5.2) теңдеуіне қойып, келесіні аламыз:
1
£
a
 кезінде
(
)
(
)
(
)
c
r
z
r
c
z
н
н
T
M
M
c
T
M
M
c
U
U
Q
Q
×
+
×
+
×
+
×
=
-
=
D
-
×
1
2
//
)
(
)
(
u
u
m
m
x
Теңдеудің 
барлық 
мүшелерін
(
)
ост
r
r
M
M
M
M
M
M
g
+
×
=
÷÷
ø
ö
çç
è
æ
+
×
=
+
1
1
1
1
1
1
 
бөліп,
алдыңғы есептеулерден белгілі шамаларды сол жаққа шығарамыз, сонда
(
)
(
)
z
r
r
c
ост
н
н
T
c
M
M
M
M
T
c
M
Q
Q
×
×
+
+
=
×
+
+
×
D
-
×
//
1
2
1
1
u
n
m
m
g
x
                     (5.3)
b
=
+
+
r
r
M
M
M
M
1
2
 қатынасы - молекулярлық өзгерудің нақты коэффициенті
(5.3) формуласына қойып келесіне аламыз
(
)
(
)
z
c
ост
н
н
T
c
T
c
M
Q
Q
×
×
=
×
+
+
×
D
-
×
//
1
1
u
n
m
b
m
g
x
                     (5.4)
Егер
1
³
a
 (5.4) теңдеуінде
0
=
D
н
Q
.
(5.4) теңдеуін шығарып Т
z
 температурасын анықтауға болады.
Жуықтап,  жеткілікті  нақтылықпен,  ауаның  орташа  жылу  сыйымдылығын  келесі
теңдеумен есептеуге болады
град
кмоль
кДж
T
c
c
×
×
+
=
,
002411
,
0
129
,
20
m
Көлемнің  тұрақты  жағдайында  отынның  стандартты  элементарлық  құрамы  үшін
жану өнімдерінің жылу сыйымдылығы келесідей қабылдауға болады:
1
8
,
0
p
p
a
 кезінде
(
) (
)
град
кмоль
кДж
T
c
z
×
×
×
×
+
+
×
+
=
-3
//
10
376
,
1
549
,
1
59580
,
2
422
,
18
a
a
m
u
2
1
p
p
a
 кезінде
град
кмоль
кДж
T
c
z
×
×
×÷
ø
ö
ç
è
æ
+
+
÷
ø
ö
ç
è
æ
+
=
-3
//
10
376
,
1
549
,
1
921
,
0
097
,
20
a
a
m
u
Жылу сыйымдылықтарды (5.4) теңдеуіне қойып, келесіні аламыз:
1
8
,
0
p
p
a
 кезінде
(
)
(
) (
)
(
) (
)
{
}
z
z
c
c
ост
н
н
T
T
T
T
M
Q
Q
×
×
×
×
+
+
×
+
×
=
=
×
×
+
+
+
×
D
-
×
-3
1
10
376
,
1
549
,
1
59580
,
2
422
,
18
002411
,
0
129
,
20
1
a
a
b
g
x
                (5.5)

154
2
1
p
p
a
 кезінде
(
) (
)
z
z
T
T
T
T
M
Q
c
c
ост
н
×
þ
ý
ü
î
í
ì
×
×÷
ø
ö
ç
è
æ
+
+
÷
ø
ö
ç
è
æ
+
×
=
=
×
×
+
+
+
×
×
-3
1
10
376
,
1
549
,
1
921
,
0
097
,
20
002411
,
0
129
,
20
1
a
a
b
g
x
                   (5.6)
Бұл теңдеулерде
н
Q  жəне
н
Q
D мəндері кДж/кг өрнектелген.
(5.5) жəне (5.6) теңдеулерінде  белгісіз  шама - температура. Қалған  шамаларды
жоғарыда келтірілген формулалармен есептеуге болады.
5.8.2 Дизельдерде көрінетін жанудың соңындағы температураны анықтау
Дизель  үшін z  нүктесіндегі  (5.15  -  сурет)  температураны  есептеу  кезінде  жану
алдымен  тұрақты  көлемде (с-z
/
участкесі),  кейін  тұрақты  қысымда  (z
/
-z участкесі) жүреді
деп  есептейді. Дизельдерде  жану  процесі  үнемі  ауаның  молшылығымен  жүреді, жəне
есептеулерді
1
³
a
 кезінде жүргізеді.
1кг  отынның  қарастырылып  отырған  жағдайы  үшін  термодинамиканың  бірінші
заңы келесі түрде болады:
z
z
c
z
н
н
L
U
U
Q
Q
¢
=
-
=
×
=
x
/
                            (5.7)
Бұл  теңдеудің (5.2) теңдеуінен  айырмашылығы сz  процесіндегі  ішкі  энергияның
өсуі мен z
/
z участкесі тұрақты көлемі кезінде жану процесінде жасалатын кеңею жұмысын
ескеретіндігінде.
Көрінетін  жанудың  соңындағы  (z  нүктесі)  1  кг  отын  жануы  мен  артық  ауа
коэффициентінің α берілген мəні кезіндегі жану өнімдерінің ішкі энергиясы:
(
)
//
2
z
r
z
u
M
M
U
×
+
=
Мұнда:
//
z
u
 - 1 кмоль жану өнімдерінің ішкі энергиясы.
Сығылу соңындағы (с нүктесі) ауа мен қалдық газдардың ішкі энергиясы:
(
)
c
r
c
u
M
M
U
×
+
=
1
Мұнда:
//
z
u
 - 1 кмоль жаңа зарядтың ішкі энергиясы.
z
/
zlmz
/
штрихталған ауданымен анықталатын кеңею жұмысы:
z
V
z
P
z
V
z
P
z
z
L
¢
×
¢
-
×
=
¢
c
z
P
P
×
=
¢
l
    ал
c
z
V
V
=
¢
  болғандықтан
c
V
c
P
z
V
z
P
cz
L
×
×
-
×
=
l
Жану өнімдерінің z нүктесіндегі күйі үшін күй теңдеуі келесі түрде болады:
(
)
z
T
r
M
M
z
V
z
P
×
+
×
=
×
2
314
,
8

155
Осыған сəйкес с нүктесіндегі ауа мен қалдық  газдардың күй үшін
r
M
M
+
1
 кмоль
ауа мен қалдық газдарға қатынасқан теңдеуі келесі түрде жазылады:
(
)
c
T
r
M
M
c
V
c
P
×
+
×
=
×
2
314
,
8
Сондағы жұмыс
(
)
(
)
[
]
c
T
r
M
M
z
T
r
M
M
z
z
L
×
+
×
-
×
+
×
=
¢
1
2
314
,
8
l
Жəне (5.7) теңдеуі келесі түрде болады
(
)
(
)
(
)
(
)
[
]
c
T
r
M
M
z
T
r
M
M
c
u
r
M
M
z
u
r
M
M
н
Q
×
+
×
-
×
+
×
+
+
×
+
-
×
+
=
×
1
2
314
,
8
1
//
2
l
x
                 (5.8)
Ұқсас  мүшелерді  келтіріп, белгілі  мүшелерді  теңдеудің  сол  жағына  шығарып,
барлық мүшелерді
(
)
ост
r
M
M
M
g
+
×
=
+
1
1
1
 бөлгеннен кейін келесіні аламыз:
(
)
(
)
z
T
z
u
c
T
c
u
ост
M
н
Q
×
+
×
=
×
×
+
+
+
×
×
314
,
8
314
,
8
1
1
//
b
l
g
x
            (5.9)
(5.9) теңдеуі (5.5) жəне (5.6) теңдеулері сияқты шығарылады
(5.9) теңдеуінде
c
z
P
P
=
l
 - қысымның  арту  дəрежесі  тəжірибелік  шама  болып
табылады.
5.8.3 Циклдың ең жоғары қысымын анықтау
(
)
c
T
r
M
M
c
V
c
P
×
+
×
=
×
1
314
,
8
                            (5.10)
(
)
z
T
r
M
M
z
V
z
P
×
+
×
=
×
2
314
,
8
                            (5.11)
(5.11) теңдеуді (5.10) бөлсек, келесіні аламыз
c
T
z
T
c
T
z
T
r
M
M
r
M
M
c
V
z
V
c
P
z
P
×
=
×
+
+
=
×
b
1
2
                            (5.12)
Жану  процесі  тұрақты  көлемде  жүретін  цикл  үшін (қоспа  ұшқынды  тұтанатын
қозғалтқыштар) - V
z
 = V
с
(5.12) теңдеуі келесі түрде жазылады:

156
c
T
z
T
c
P
z
P
×
=
b
бұл теңдеуден
c
T
z
T
c
P
z
P
×
×
=
b
                               (5.13)
Аралас жылу əкелінетін цикл үшін (дизельдер)
l
=
c
z
P
P
     жəне
r
=
c
z
V
V
Сонда (5.12) теңдеуінен
c
T
z
T
×
=
×
b
r
l
5.9 Кеңею процесі
Теориялық  циклінде  кеңею  процесінің  жүруі  жылу  алмасусыз  өтеді  деп
қарастырылады. Нақты  циклда (5.11 - сурет) кеңею  процесі  жоғары  температура  мен
қарқынды  жылу  алмасумен  өтеді.  Кеңею  процесінің  бірінші  фазасында  отынның  жануы
жалғасады  жəне  жұмыс  қоспасының  температурасы  көлемнің  ұлғаюы  мен  жану
камерасының  қабырғасынан  жылуды  қарқынды  əкетуге  қарамастан  жоғарлайды. Екінші
фазада жұмыс қоспасының температурасы жану аяқталып, қарқынды жылу əкету ауданы
үлкею  салдарынан төмендейді. Сонымен, кеңею процесі сығылу процесі сияқты - піспек
жүрісінің  барлық  жолында  көрсеткіші  тұрақсыз  политропты  процесс. Жұмыс  циклын
есептеуді  жеңілдету  үшін  политропаның  орташа  тұрақты  көрсеткішін (n
р
= соnst)
қабылдайды.
5.9.1 Кеңею процесін сипаттайтын параметрлер
Кеңею  орташа  көрсеткішті-n
р
  политроптық  процеспен  өтеді  деп  қабылдап
температура мен қысымды политроптық процесс теңдеуімен анықтауға болады:
const
V
P
p
n
=
×
Диаграмманың (5.11 - сурет) z-b участкесі  үшін  кеңею  процесіндегі  жұмыс
денесінің  бастапқы  жəне  соңғы  параметрлері  политропа  теңдеуінің  келесі  түрімен
байланысты:
R
R
×
=
×
n
z
z
n
b
b
V
P
V
P
Бұл теңдеуден:
Кеңею процесінің соңындағы (b нүктесі) қысым
p
n
b
z
z
b
V
V
P
P
÷÷
ø
ö
çç
è
æ
=

157
d
=
÷÷
ø
ö
çç
è
æ
z
b
V
V
 қатынасы- кейінгі кеңею дəрежесі деп аталады
Бұл белгілеуді пайдалана келесілерді аламыз:
дизельдер үшін
p
n
z
b
P
P
d
=
ұшқынды тұтанатын қозғалтқыштар үшін
b
z
V
V
=
a
b
V
V
=
d
e =
=
=
c
a
z
b
V
V
V
V
сонда
p
n
z
b
P
P
e
=
Дизель үшін кеңею процесінің соңындағы температура
1
-
=
Р
п
Z
b
Т
T
d
,
5.11 - сурет. Нақты циклдағы кеңею процесі
Ұшқынды тұтанатын қозғалтқыштар үшін
1
-
=
Р
п
Z
b
Т
T
e
n
р
 мəндерін келесідей қабылдайды:
V
h
V
c
b
a
C
z
z
1
PV
n
=const
 P
 V
P
o

158
ұшқынды тұтанатын қозғалтқыштар үшін n
р
= 1,23
¸1,3
дизельдер үшін
n
р
= 1,18
¸1,28.
5.10 Қозғалтқышты сипаттайтын негізгі көрсеткіштер
Қозғалтқыштың  жұмыстық  циклінің  жалпы  көрсеткіштері  индикаторлық (ішкі)
жəне тиімді (сыртқы) болып бөлінеді.
Индикаторлық  көрсеткіштер тек  қана  жылулық  жоғалтуларды (салқындату
жүйесіне берілетін жылу шығындары, өңделген газдармен кететін шығындар) есепке ала
отырып, жұмыстық циклдің жетілгендігінің дəрежесін сипаттайды.
Тиімді  көрсеткіштер  жылу  шығындарымен  бірге  үйкеліс  түйіндеріндегі
механикалық  шығындарды (цилиндр  мен  піспек, піспек  пен  бұлғақ, иінді  білік  пен
мойынтіректер  арасында) жəне  иінді  білікке  газдардың  кеңеюіндегі  энергиясын  беруде
көмекші  қондырғылар (су  сорғысы, май  сорғысы  жəне  т.б.) тартымына  берілетін
шығындарды есепке алады.
5.10.1 Индикаторлық жұмыс пен орташа индикаторлық қысым
Циклдың  индикаторлық  жұмысы L
i
 - индикаторлық  диаграммадан  анықталатын
бір жұмыс циклында бір цилиндр ішіндегі газдар жұмысы.
5.12  -  сурет  төрт  ырғақты  жəне  екі  ырғақты  қозғалтқыштарының  нақты
индикаторлық диаграммалары келтірілген.
Келтірілген  диаграммалардан  көрініп  тұрғандай, төрт  ырғақты  қозғалтқыштардың
циклдық  жұмысын  анықтайтын  аудан  сығу  жəне  кеңею  процестерінде  алынған  оң
жұмысына  сəйкес F
1
жəне  енгізу  мен  шығару  ырғақтарын (сорғы  жоғалтулары)  іске
асыруға  жұмсалған  кері  жұмысты  сипаттайтын F
2
  аудандарынан  тұрады. Сорғы
жоғалтулары, əдетте, қозғалтқыштың  механикалық  жоғалтуларына  жатады. F
1
ауданы
циклдың пайдалы индикаторлық жұмысын көрсетеді.
5.12 - сурет. Жұмыс циклдарының индикаторлық диаграммалары:
а - төрт ырғақты қозғалтқыш; б -екі ырғақты қозғалтқыш
Екі  ырғақты  қозғалтқыштарының  индикаторлық  диаграммасының  бүкіл  ауданы F
оң  болып, циклдың  пайдалы  индикаторлық  жұмысын L
i
  көрсетеді. Белгілі  қозғалтқыш
үшін  іске  асырылатын  циклға, сығу  дəрежесіне, қоспа  түзу  амалына, жанудың
V
c
ψ·V
h
V
h
(1-ψ)
V
c
V
h
F
2
Р
о
V
V
Р
F
Р
 б)
+
 а)
F
1
+
-

159
толықтығына, қозғалтқыштың айналу жиілігіне, артық ауа коэффициентіне жəне басқа да
қозғалтқыштың  жұмыс  процесіне  əсерін  тигізетін  факторларына  байланысты  əртүрлі
болады. Пайдалы  индикаторлық  жұмысы L
i
  неғұрлым  жоғары  болса, соғұрлым
қозғалтқыш цилиндрінің жұмыс көлемін V
h
 пайдалану дəрежесі жоғары болады.
Сонымен, L
i
 шамасы жұмыс процесінің тиімділігін сипаттайды.
Цилиндрдің белгілі өлшемдері үшін индикаторлық жұмыс L
i
орташа индикаторлық
қысым P
i
 деп аталатын қысымға пропорционалды:
h
i
i
V
P
L
×
=
                                (5.14)
Мұнда : P
i
- орташа индикаторлық қысым;
 V
h
- цилиндрдің жұмыс көлемі.
ас аралығындағы сығу қисығының астындағы ауданмен анықталатын сығудың кері
жұмысын L
1
биіктігі P
1
, негізі V
h
 тікбұрышымен келтіріп  көсетуге  болады (5.13 - сурет).
Ал  кеңею  процесінің cza  қисығының  астындағы  ауданмен  анықталатын оң  жұмысты L
2
,
биіктігі Р
2
, негізі V
h
  тікбұрышымен  келтіріп  көсетуге  болады. Сонда  көрсетілген  екі
ауданның  айырмашылығы  циклдың  индикаторлық  жұмысын  анықтайтын a'c'z'b'
тікбұрышының ауданын береді:
1
2
L
L
L
i
-
=
                             (5.15)
Қысымның  өлшем  бірлігіне  ие  бұл  тікбұрыштың  биіктігі  орташа  индикаторлық
қысымды көрсетеді.
5.13 - сурет. Тұйық циклдың индикаторлық жұмысы мен орташа индикаторлық
қысым
Сонымен, орташа индикаторлық қысым Р
i
 - бір жұмыс жүрісі бойы піспекке əсер
етіп цилиндр ішіндегі газдардың индикаторлық жұмысына тең жұмыс атқаратын шартты
тұрақты қысым.
h
i
i
V
L
P
=
                              (5.16)
Егер  цикл  жұмысын L
i
цилиндр  көлемінің  бірлігіне  бөлетін  болсақ, жұмыс
процесінің  тиімділігін  сипаттайтын  орташа  индикаторлық  қысым  нақты  циклдың
z
c
z
'
c
'
a
'
b
'
b
a
P
1
V
h
P
i
V
Р
P
2

160
меншікті жұмысын көрсетеді.

жүктеу/скачать 7,18 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: