Mérnöki alapok 11. előadás

Mérnöki alapok 11. előadás Készítette: dr. Váradi Sándor

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Gépészmérnöki Kar Hidrodinamikai Rendszerek Tanszék

1111, Budapest, Műegyetem rkp. 3. D ép. 334. Tel: 463-16-80 Fax: 463-30-91 http://www.vizgep.bme.hu

Négyütemű Ottomotor

Indikátor diagram : a „p” hengertér nyomása a „V” lökettérfogat függvényében – p(V) „elméleti” (ideális) indikátordiagram

Mérnöki alapok. 11. előadás

Valóságos indikátordiagram Az alsó hurok munka befektetés, míg a felső hurok munka nyereség. A diagram alatti terület: az indikált munka + − Wi = W − W [ J ] = [ Nm] Ezt a munkát két fordulat alatt végzi a gép


Az indikált teljesítmény:

Wi n Pi = [W ] 2

Az indikált középnyomás: (Ads a lökettérfogat)

Wi = pi Ad s

Wi pi = Ad s

Hasznos teljesítmény:

Ph = ηmech Pi


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? vköz = 2 sn vköz 11.33m / s * 60 s / min s= = = 0.085m = 85mm 2n 2 * 4000 / min

s 85mm D= = ≅ 77 mm s/D 1 .1 ηm=0.85; Mekkora az indikált középnyomás?

Ph 36.4kW zpik Asn Pi = = = 42.82kW = ηm 0.85 2 Mérnöki alapok. 11. előadás

2

2

D π 0.077 * π 2 A= = = 0.004657 m 4 4 2 Pi 2 * 42.82kW * 60s / min pik = = = 811.3kPa ≅ 8.11bar 2 zAsn 4 * 0.004657m * 0.085m * 4000 / min


Kétütemű motor A kétütemű motoroknál a közegcsere két löket határán (az expanzió löketének végén, ill. a kompresszió elején), a holtpont közelében játszódik le.


Tüzelőanyag ellátás: porlasztó (karburátor) A Bánki-Csonka féle porlasztó feltalálása volt a legjelentősebb lépés a belső égésű motorok történetében


Diesel motor körfolyamat Tiszta levegőt szív be és sürít

pc = 35...75bar pc = 35...75 ps A kompressziótér így jóval kisebb, mint az Otto-motoroké. Befecskendezés (tüzelőanyag) Az indikált középnyomás (teljes terhelésnél):

pi = 6.5 − 8.5bari Mérnöki alapok. 11. előadás

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 (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 Mérnöki alapok. 11. előadás

Jelleggörbék: 2. Diesel-motor jelleggörbe

Diesel-motor M(n) jelleggörbéje laposabb Fordulatszám szabályozás kell! Töltési fok:

λ=

mf mo

=

Vsρ f Vsρo

=

pf po

=

po − ∆p To = po To + ∆T

csupán a szívási nyomáseséstől és a melegedéstől függ Mérnöki alapok. 11. előadás

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 mivel az I. ütemben a motor hengerében a nyomás a légkörinél nagyobb, ezért λ > 1


Jelleggörbe, munkapont Jelleggörbe: függvénykapcsolat a gép jellemző mennyiségei között Forgó gépeknél: M(n) Egyenes vonalú mozgást végző gépeknél: F(v) Áramlástechnikai gépeknél: ∆pö - q Kalorikus gépeknél: ∆iö − m& Erőgép: a folyamat szempontjából hasznosítható energiát állít elő más energiából.


Pl.: Belsőégésű motor

Kémiai energia

Mozgási (mechanikai energia)

Villamos motor

Elektromos energia

Mechanikai energia

Víz, gáz, gőz turbina

Víz, gáz, gőz (folyadék) energia

Mechanikai energia


Erőgép jelleggörbe típusok

2.

3.

Erő v. nyomaték tartó Sebesség v. fordulatszám tartó Teljesítmény tartó

1400 1200 1000 M [Nm]

1.

800 600 400 200 0 0

500

1000

1500

2000

n [1/min]

1

2

3


2500

Példák: 1. Diesel motor


Példák: 2. Aszinkron motor


Háromfázisú aszinkron motor fordulatszáma s=4% szlip esetén Ahol f1 a hálózat frekvenciája (f1=50Hz)

f1 n = n0 (1 − s ) = (1 − s ) p

Póluspárok száma (p)

1

2

3

4

5

Szinkron fordulat n0 [1/min] Aszinkron Fordulat n [1/min]

3000

1500

1000

750

600

2880

1440

960

720

576


Teljes aszinkron motor jelleggörbe


Munkagép jelleggörbe típusok

2.

Erő v nyomatéktartó Sebesség négyzetével arányos

1600 1400 1200 M [Nm]

1.

1000 800 600 400 200 0 0

500

1000

1500

2000

n [1/min]

1

2


2500

M [Nm]

MUNKAPONT. Erőgép + munkagép együttes üzeme 220 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0

Mü

0

200

400

600

n [1/min] erőgép

800 nü

Munkagép Mérnöki alapok. 11. előadás

1000

M [Nm]

Alkalmazás: Villamos motorral hajtott ventilátor jelleggörbéi 220 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 0

200

400

600

800

1000

n [1/min] Mh

Mt Mérnöki alapok. 11. előadás

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: Mt’=88Nm A fenti két nyomaték különbsége a pillanatnyi gyorsító nyomaték: ∆M=102Nm A Θ=480kgm2 tehetetlenségi nyomatékú forgórészek szöggyorsulása: ∆M 102 Nm 2 ε= = = 0.213rad / s 2 Θ 480kgm Mérnöki alapok. 11. előadás

M [Nm]

220 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0

Md

0

200

400

600

800

1000

n [1/min] Mh

Mt Mérnöki alapok. 11. előadás

Mérnöki alapok 11. előadás

Recommend Documents