 |
Тексеру сұрақтары. 7 Дәріс. Механикалық шығын. Индикаторлық және тиімділік көрсеткіштері
|
|
|
|
Тексеру сұ рақ тары
1. Не себептен бұ л барысты ұ лғ аю барысы деп атайды?
2. Ұ лғ аю барысының заң дылығ ы адиабаттық немесе политроптық барыстар заң дылығ ының қ айсысына бағ ынады?
3. Ұ лғ аю барысы не себепті піспек ТӨ Н – не жетпей, ерте аяқ талады?
4. Шығ ару барысы кезіндегі газ қ ысымы мен температурасын қ алай анық тайды?
5. Шыгару барысы басталган кезде неге газ қ ысымы сырттағ ы ауаның
қ ысымынан кө п болады?
6. Шыгару барысы не себепті піспектің ТӨ Н-не жетпей ерте басталады?
7. Шыгару барысы кезіндегі газ қ ысымы мен температурасын қ алай аныцтайды?
8. Цилиндр ішіндегі қ алдық газды азайту ү шін қ андай шаралар қ олданылады?
9. Жылу балансы деп нені атайды?
10. Жалпы жылу мө лшерін анық тау формуласын кө рсетің із.
7 Дә ріс. Механикалық шығ ын. Индикаторлық жә не тиімділік кө рсеткіштері
Қ озғ алтқ ыштар жұ мысының тү рлі қ ырларын белгілі бір ө лшемдермен сипаттайды. Бұ л ө лшемдерді қ озғ алтқ ыш теориясында екі топқ а бө ліп, индикаторлык жә не тиімділік кө рсеткіштері деп атайды. Индикаторлық кө рсеткіштер нақ ты циклдағ ы жылудың жұ мысқ а айналуын, яғ ни барыстардың ө ту сапасын сипаттайды. Тиімділік кө рсеткіштері – қ озғ алтқ ыштың тү пкілікті ө лшемдері; олардың кө мегімен қ озғ алтқ ыш механикалық тұ рғ ыдан, яғ ни механикалық қ уат кө зі ретінде жә не механикалық сапасы жө нінен бағ аланады.
7. 1 Қ озғ алтқ ыштардың индикаторлық диаграммалары
|
|
|
Іштен жанатын қ озғ алтқ ыштың индикаторлық диаграммасы деп оның цилиндрлерінің ішіндегі газ қ ысымының қ ұ былысын, оның кө лемнің ө згерісіне байланысты тү рғ ызылғ ан графигін айтамыз, яғ ни р-V координаталарына тұ рғ ызылғ ан қ озғ алтқ ыштың жұ мыс барысының графигі болады. Олай болса бұ л диаграмманы да екі тү рлі жағ дайда тұ рғ ызуғ а болады. Біріншісі цилиндр ішінде теориялық термодинамикалық барыстар жү реді деп есептеген кездегі газ қ ысымының кө лемге байланысты ө згеріс графигі, ал екіншісі осы байланыс графигінің қ озғ алтқ ыш цилиндрінің ішінде нақ ты термодинамикалық барыстар жү реді деп есептеген кездегі графигі.
Сондық танда іштен жанатын қ озғ алтқ ыштарда теориялық жә не нақ ты индикаторлық диаграммалар болады. Егер диаграмма теориялық термодинамикалық барыстар ү шін тү рғ ызылса, онда ол теориялық индикаторлық, ал нақ ты барыстар ү шін тұ рғ ызылса, онда нақ ты индикаторлық диаграмма болады.
Іштен жанатын қ озғ алтқ ыштардың теориялық индикаторлыкдиаграммалары. Қ озғ алтқ ыштың осы диаграммасын тұ рғ ызу ү шін алғ ашкы тақ ырыптарда айтылган жолмен ә рбір барыс ү шін цилиндр ішіндегі газ кү йінің кө рсеткіштерін аныктаймыз, яғ ни ол газ қ ысымы (р), ал оның ө зі піспек жү рісіне (S) немесе цилиндр кө леміне (V) тікелей байланысты ө згереді. Олай болса абцисса ө сіне цилиндр кө лемін (V) ө лшеп, ал ордината ө сіне цилиндр ішіндегі газ қ ысымын (р) ө лшеп саламыз да ә рбір барыс кезіндегі сол кө рсеткіштердің ө згеріс графигін аламыз.
Дизельді қ озғ алтқ ыштардың теориялық индикаторлық диаграммасы (10 сурет) мына ретпен тұ рғ ызылады жә не мына барыстарды сипаттайды. Қ озғ алтқ ыштың жұ мысы алғ аш сору барысынан басталады, яғ ни бұ л кезде піспек ЖӨ Н-ден ТӨ Н -ге қ арай жү реді. Осы қ ұ былыс басталмай тұ ргандағ ы піспектің ү стің гі жағ ында белгілі бір кең істік сақ талады, оны жоғ арыда айтқ анымыздай, қ ысу кө лемі (Vc) деп белгілейміз де графикке ө лшеп саламыз. Бұ л кездегі цилиндр ішіндегі қ ысым ауаның қ ысымымен тең деп есептейміз де сырттағ ы ауаның қ ысымын (ро) ордината ө сіне ө лшеп салып, (r) нү ктесін аныктаймыз, яғ ни сору барысы осы нү ктеден басталады деп есептейміз.
|
|
|
Енді сору барысы кезіндегі сорылып алынғ ан ауаның қ ысымын жоғ арыда сору барысын талдағ ан кездегі формула бойынша анық таймыз да оның мә ні тү гел сору барысы бойынша тұ ракты болатындық тан, абцисса осіне параллель rа – сызығ ын жү ргіземіз. Бұ л сызық сору барысын сипаттайды.
Сору барысы аяқ талғ аннан кейін піспек ТӨ Н-ден ЖӨ Н-ге қ арай қ озғ алады. Бұ л кезде қ ысу барысы басталады жә не ол барыс адиабаттық барыс бойынша жү реді деп есептеп, оның да кө рсеткіштерін кө лемнің кез-келген мә ніне сә йкес есептеп табамыз. Табылғ ан мә ндер бойынша ас-сызығ ын жү ргіземіз. Бұ л сызық қ ысу барысының теориялық мә ндерін сипаттайды, ө йткені барысты адиабаттық барыс деп есептедік.
Осы барыс аяқ талғ ан кезде цилиндр ішіне арнаулы қ ұ ралмен жанар май бү ркіп беріледі де ол қ ысылып, ә рі қ ызып тұ рғ ан ауамен араласады да жану барысы басталады. Бұ л жану барысы дизельді қ озғ алтқ ышта екі кезең мен жү реді деп есептеуге болады. Оның бірінші кезең і - изохоралық барыс, яғ ни жанғ ан газ кү йі тұ рақ ты кө лем кезінде ө згереді. Олай болса бұ л изохоралык барыс кезінде газ қ ысымы шұ ғ ыл ө седі де рz – мә ніне жетеді. Ол барыс диаграммада cz - сызығ ымен жү ргізілген.
Одан ә рі қ арай жану барысы жалғ аса береді. Себебі цилиндр ішіне жанар майды бү ркіп енгізу жұ мысы лезде орындалмайды. Соның салдарынан жану барысы піспек ЖӨ Н-нен ө ткеннен кейін де жалғ аса береді. Бірак бұ л кезде піспек тө мен қ арай қ озғ ала бастағ андық тан, цилиндр кө лемі ө згеріп кетіп, изохоралық барыс аяқ талады. Сондық танда жанғ ан газ қ ысымы ө суін тоқ татады да оның мә ні тұ рақ танады. Сол себепті ә рі қ арай цилиндр ішінде жү ретін барыс тұ ракты қ ысымда болады, яғ ни оны изобаралық барыс деп атайды. Диаграммада бұ л барыс zz/ - сызығ ымен жү ргізілген.
|
|
|
Цилиндр ішінде жану барысы аяқ талғ аннан кейін ү лғ аю барысы басталады. Бұ л кезде піспек ЖӨ Н-нен ТӨ Н-ге қ арай козғ алады да сырттағ ы қ озғ алтқ ыш кедергісін жең іп, пайдалы жұ мыс атқ арып береді. Осы ұ лғ аю барысын да теориялық тұ рғ ыдан адиабаттық барыс деп қ абылдаймыз, яғ ни бұ л кезде цилиндр ішіндегі жанғ ан газдың жылуы ө з бойында қ алып, сыртқ а шығ ындалмайды деп есептейді. Ұ лғ аю барысы кезіндегі қ ысымды да осы адиабаттық барыс ү шін цилиндр кө лемінің кез-келген мә ніне сә йкес қ ысымның мә нін есептеп табамыз да олардың ө зара тә уелді графигін тұ рғ ызамыз. Сонда z/b - сызығ ын аламыз. Бұ л сызық цилиндр ішіндегі ұ лғ аю барысының адиабаттық барысын кө рсетеді.
Сурет 10 – Іштен жанатын дизельді қ озғ алтқ ыштың теориялық индикаторлық диаграммасы
Шығ ару барысы кезінде піспек ТӨ Н-ден ЖӨ Н-ге карай қ озғ алады. Бұ л кезде шығ ару клапаны ашылып, алдымен жанып біткен газ қ алдық қ ысымның кө мегімен ө здігінен сыртқ а шығ ады да шық пай қ алғ ан газды піспек ығ ыстырып, сыртқ а шығ арады. Бұ л кезде де газ қ ысымы тұ ракты деп есептеп, абцисса осіне параллель тү зу жү ргізу арқ ылы шығ ару барысының графигін тұ рғ ызамыз. Ол суретте br - сызығ ымен жү ргізілген. Бұ л сызық сырттағ ы ауа қ ысымының сызығ ынан (rа) жоғ ары ө теді. Себебі бұ л шығ ару барысы кезіндегі газ қ ысымы ол қ ысымның мө лшерінен артық болмаса газ сыртка шығ а алмайды.
|
|
|
Осылайша жоғ арыдағ ы айтылғ ан жолмен тұ рғ ызылғ ан графикті дизельді қ озғ алтқ ыштың теориялық индикаторлық диаграммасы деп атаймыз. Ол суретте қ алың сызық пен белгіленген. Карбюраторлы қ озғ алтқ ыштың теориялық индикаторлық диаграммасы да жоғ арыдағ ы дизельдік қ озғ алтқ ыштағ ы диаграмма тә різді тұ рғ ызылғ ан (11 сурет).
Мұ ндағ ы айырмашылық жану барысы кезінде карбюраторлы қ озғ алтқ ышта алдын-ала ұ лғ аю барысы болмайды. Себебі жану барысы басталмай тұ рып цилиндр ішіне жану қ оспасы толтырылады да оны арнаулы электр ұ шқ ынымен тұ тандырғ андық тан жану барысы тез болады, ал дизельді қ озғ алтқ ышта жанар майды бү ркіп бергенше біраз уақ ыт жұ мсалады да ондағ ы жану барысы карбюраторлы қ озғ алтқ ышпен салыстырғ анда ұ зағ ырак уақ ыт жү реді. Олай болса карбюраторлы қ озғ алтқ ышта ұ лғ аю барысы бірден піспек тө мен жү ре бастағ ан кезден басталады. Бұ л барыс zb - сызығ ымен белгіленген. Басқ а барыстар жоғ арыда кө рсетілген дизельді қ озғ алтқ ыштар сияқ ты болады. Сондық тан оларғ а тоқ талмаймыз.
11 сурет – Іштен жанатын карбюраторлы қ озғ алтқ ыштың теориялық индикаторлық диаграммасы
Іштен жанатын қ озғ алтқ ыштардың нақ ты индикаторлық диаграммалары. Қ озғ алтқ ыштардың мұ ндай диафаммалары жоғ арыда айтылғ ан теориялық диаграммалармен салыстырғ анда аздағ ан ө згешеліктері болады. Оның негізгі себептерін қ озғ алтқ ыш жұ мысы кезінде таза термодинамикалық барыстар бола алмайтындығ ымен тү сіндіруге болады, яғ ни изохоралык, изобаралық немесе адиабаттық барыстар таза кү йінде бола алмайды да цилиндр ішінде аралас барыстар орындалады. Ондай барысты политроптық барыс деп атайды, ал сол барыстың политроптық кө рсеткіші адиабаттық барыстың кө рсеткішінен ә рқ ашан кіші болады. Соның салдарынан қ ысу немесе ұ лғ аю барыстары нақ ты барыс кезінде жатық тау сызық бойынша атқ арылады.
Осыган қ осымша нақ ты барысқ а ө згеріс енуінің тағ ы бір себебі газдың кез-келген кү йінің ө згеруі ү шін міндетті тү рде уақ ыт қ ажет болады. Мысалы цилиндр ішіндегі газдың қ ысымы бір барыстан, екінші барысқ а ауысқ ан кезде шамасын ө згертеді, ал ол ө згеріс лезде болуы мү мкін емес. Ө йткені табиғ аттағ ы барлық заттың инерциялық касиеті болады да соның салдарынан міндетті тү рде кешігу қ ұ былысы пайда болады. Олай болса теориялық диаграммадағ ы осындай ө тпелі кезең дердің бә рінде де кешігу қ ұ былысы пайда болғ андық тан, олардың аралық тары тік сызық пен емес доғ а сызығ ымен жалғ асуғ а тиіс.
|
|
|
Қ озғ алтқ ыштың нақ ты индикаторлық диаграммасын тұ рғ ызарда тағ ыда бір ескеретін жағ дайғ а жанармайдың немесе электр ұ шқ ынының берілу озыктығ ы жатады. Яғ ни бұ л қ ұ былыс теориялық диаграммада кысу барысы аяқ талғ ан кезде беріледі деп есептесек, нақ ты барыс кезінде олардың берілуі піспек ЖӨ Н-не жетпей тұ рып, ертерек берілетіндігін ескеруіміз керек.
Осы жоғ арыда айтылғ ан қ ұ былыстарды есепке ала отырып, тұ рғ ызылган индикаторлық диаграмманы қ озғ алтқ ыштың нақ ты индикаторлық диаграммасы деп атайды жә не ол 12 суретте кө рсетілген.
Сонда кө рініп тұ рғ андай, барыстардың бір-бірінен ө ту кезең деріндегі газ қ ысымының ө згерістері доғ а сызығ ымен жалғ асқ ан, яғ ни барыстардың ө зара орын алмастыруы шұ ғ ыл емес, жатық қ ұ былыс тү рінде болады. Осы суретте кө рсетілген дизельдік қ озғ алтқ ыштың нақ ты индикаторлық диаграммасы теориялық диаграммасынан (10 сурет) онша ө згермегендігін байкауғ а болады. Олай болса карбюраторлы қ озғ алтқ ыштікі де онша ө згермеуге тиіс. Сондыктанда оны жеке кө рсетудің қ ажеті жоқ сияқ ты.
12 сурет - Дизельді қ озғ алтқ ыштың нақ ты индикаторлық диафаммасы
|
|
|
