Файл: Взоров, Б. А. Форсирование тракторных двигателей.pdf

тнвпому давлению, так и по частоте вращения незначителен и относительные величины примерно такие же, что п величины,

ния наддува без повышения частоты вращения увеличение /л- может составлять примерно 30%, по при наддуве возрастает максимальное давление р:, а жесткость dp/diр уменьшается. Причина этого заключается в следующем. При наддуве повы­ шаются давление /у- и температура Тс (в конце сжатия), что влечет за собой увеличение р: п В то же время повышение температуры Г,- и увеличение теплоемкости газов уменьшает степень повышения давления К и жесткость dp/d<р. Последнее происходит благодаря улучшению испарения топлива и сокра­ щению задержки воспламенения. Так, например, применение наддува без повышения частоты вращения па дизеле Л-41 при­ водит к увеличению мощности на 28% и росту максимального давления pz па 15%, но при этом уменьшаются /, примерно па 15% и dpjdср примерно па 25%.

7. ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС

Повышение частоты вращения дизеля, среднего индикатор­ ного давления с применением турбонаддува или без пего из­ меняет условия рабочего процесса, в результате чего изменя­ ется количество выделяющейся теплоты и ее распределение на совершение работы и потери.

Существующие методы позволяют определить количества теплоты, отводимой в воду, масло, с отработавшими газами и теряемой с теплоизлучением от дизеля. Общее количество располагаемой теплоты определяют, условно полагая,-что все расходуемое топливо сгорает полностью. Во многих случаях теплоизлучение, потерю теплоты от неполноты сгорания топли­ ва вычисляют как «остаточный член» баланса, представляю­ щий разность между количеством располагаемой теплоты и суммарной потерей теплоты в воду, масло и с отработавшими газами, определенной экспериментально.

Результаты таких исследований дизеля Д-240 показаны на рис. 85. Изменение количества теплоты, превращенной в эффек­ тивную работу и представляющей упомянутые выше потери, дано в % от общей располагаемой теплоты, в зависимости от среднего эффективного давления при 2200 об/мин. В этих ис­ следованиях теплота, отводимая в масло, не определялась, она входит в «остаточный член» баланса, представляющий сумму потерь на теплоизлучение, неполноту сгорания топлива и учи­

тывающий также неточности при определении других величин, входящих в тепловой баланс.

128

Кривая 1 показывает изменение количества теплоты, прев­ ращенной в эффективную работу. С увеличением среднего эффективного, а следовательно, и индикаторного давления уменьшается индикаторный к. и. д. При этом механический к. п. д. т]м увеличивается, так как среднее давление механиче­ ских потерь при постоянной частоте вращения мало изменяется в рассматриваемом диапазоне средне­ го эффективного давления. Эффектив­ ный к. п. д.

Отработавшие газы уносят 27—32% теплоты (отрезки ординат между кривыми 2 и 3). Потери теплоты в масло, теплоизлуче­ нием и вследствие неполноты сгорания изображены отрезками ординат между кривой 3 и горизонтальной линией, соответст­ вующей 100%. Они изменяются в исследованном диапазоне

а отрезки ординат между кривыми 1 и 4 соответствуют меха­ ническим потерям, превращающимся в теплоту.

Приведенные результаты и аналогичные им, полученные при исследованиях других дизелей, позволяют сделать следующие выводы. В воду передается теплота от газов через стенки цилиндра, через кольца и поршень и теплота, возникающая вследствие трения колец и поршня. Теплота, передаваемая от газов, увеличивается с повышением ре пропорционально расхо­ ду топлива, а теплота, эквивалентная работетрения, мало из­ меняется по ре при постоянной частоте вращения. Поэтому ко­ личество теплоты, передаваемой в воду, почти не зависит от ре. Теплота, уносимая отработавшими газами, зависит от их температуры, которая растет с повышением ре, чем и объясня­ ется увеличение этой доли теплоты.

Вмасло отводится главным образом теплота, возникающая

врезультате трения в различных механизмах дизеля и в мень­ шей степени поступающая непосредственно от газов. Поэтому

129

цикловой подачи топлива. Это вызывало рост температур га­ зов и увеличение потерь теплоты с выпускными газами. Вместе с тем повышение частоты вращения сокращает время процессов, что уменьшает теплоотвод в воду. Сумма потерь, составляю­ щих «остаточный член баланса», уменьшается, но в значи­ тельно меньшей мере, чем при увеличении ре, т. е. примерно на 3% .Объясняется это тем, что потеря теплоты в масло, не определявшаяся отдельно в этих исследованиях, а входящая в «остаточный член», увеличивается с ростом частоты вращения вследствие повышения механических потерь. Это и замедляет уменьшение «остаточного члена» баланса, происходящее изза уменьшения неполноты сгорания. Последнее сказывается и на росте индикаторного к. п. д. В результате сумма потерь теплоты (без учета механических потерь), выражаемая орди­ натами над кривой 4, уменьшается с повышением частоты вращения.

Теплота, отводимая в масло, уменьшается с увеличением ре при постоянной частоте вращения. Это показано на рис. 87, где представлены результаты исследования дизеля А-41 с непо­ средственным измерением теплоты, отводимой в масло. Такой характер изменения этой доли теплоты сохраняется при раз­ ных частотах вращения. Кривая 1 соответствует 2000, кривая 2—1750 и кривая 3—1400 об/мин. На рис. 88 дана зависимость теплоты, отводимой в масло, от частоты вращения при трех

мощности.

Приведенные величины потерь теплоты в воду, масло и с отработавшими газами находятся в пределах, полученных при исследованиях других тракторных дизелей. Упомянутые вели­ чины характеризуют степень совершенства дизеля по рабочему процессу и конструкции. Так, например, потеря теплоты с от­ работавшими газами является неизбежной, однако ее величина может быть снижена за счет улучшения процесса сгорания и уменьшения температуры газов. Потеря от неполноты сгорания i-ie является неустранимой и зависит от совершенства процессов смесеобразования и сгорания. Потери теплоты в воду, масло и и теплоизлучением также не являются необходимыми для со­ вершения цикла, а возникают вследствие смазки механизмов дизеля и поддержания температуры деталей в допустимых пре­ делах. Поэтому в дизелях уменьшение теплоты, отводимой в масло и воду, против необходимой приводит к ненадежной ра­ боте деталей, а в высокофорсированных дизелях, например, масляное охлаждение поршней требует даже увеличения теп­

лоотдачи в масло.

Кроме относительных потерь теплоты важно при форсиро­ вании дизелей знать изменение абсолютных количеств теплоты, отводимой в воду и масло. Это позволяет определить те изме­

131