Характеристики дизелей, газотурбинных установок

индикаторная мощность дизеля зависит от количества цилиндров z, количества тактов τ и угловой частоты n:

индикаторный КПД представляет собой отношение теплоты, преобразованной в работу в цилиндре дизеля, к затраченной теплоте

;

эффективная мощность на валу дизеля

меньше индикаторной на величину потерь в двигателе ΔNП, которые включают:

а) насосные потери при впуске, выпуске и перетекании газов;

б) потери на трение поршней и подшипников;

в) расход энергии на привод вспомогательных устройств, распределительного вала, топливного, масляного и водяного насосов и др.

Приближенно сумма потерь может быть оценена как

где – коэффициент пропорциональности; Вч хх – часовой расход топлива на холостом ходу; Вч ном – часовой расход топлива при номинальной мощности дизеля; т=1,5…1,6;

механический КПД

.

термический КПД дизеля

При одноцилиндровом исполнении крутящий момент дизеля непрерывно меняется по величине и направлению, что при малой массе вращающихся частей привело бы к колебанию угловой скорости. Колебания практически устраняются применением многоцилиндровых двигателей (z ≥ 4) и массивного маховика.

При механической передаче роль маховика в процессе движения играет масса поезда, а при электрической передаче достаточно массивным маховиком является якорь генератора.

Крутящий момент может быть определен из равенства

где ω=2πп – угловая скорость вращения вала дизеля.

Отсюда крутящий момент

.

Одной из главных особенностей дизеля является то, что подача воздуха в цилиндры в процессе работы не регулируется, некоторое её изменение определяется гидравлическими потерями на входе и выходе, а также динамической слагающей напора.

На рис. 2.7 представлены зависимости ряда рабочих параметров дизеля от угловой частоты при полной и постоянной подаче топлива.

Коэффициент наполнения ηv вначале растет в связи с увеличением динамической слагающей напора, достигает максимума, а затем начинает падать вследствие все более значительного роста гидравлических потерь. Коэффициент избытка воздуха α изменяется аналогично и по тем же причинам. Поэтому отношение ηv /α остается приблизительно постоянным. Уменьшение α сначала благоприятно влияет на параметры термодинамического цикла, но затем препятствует полному сгоранию топлива и приводит к дымлению.

Минимальная устойчивая угловая скорость nмин зависит главным образом от качества распыления топлива, которое ухудшается по мере снижения скорости, а также от утечек и тепловых потерь в процессе сжатия, возрастающих при снижении скорости. Эти причины приводят к невозможности обеспечить надежное воспламенение и горение смеси при скорости n < nмин.