Indykacja.pdf

(748 KB) Pobierz

WYKRES INDYKATOROWY MASZYN TŁOKOWYCH

LABORATORIUM TECHNIKI CIEPLNEJ

INSTYTUTU TECHNIKI CIEPLNEJ

WYDZIAŁ INŻYNIERII ŚRODOWISKA

I ENERGETYKI

POLITECHNIKI ŚLĄSKIEJ

INSTRUKCJA LABORATORYJNA

Temat ćwiczenia:

BADANIE WYKRESU INDYKATOROWEGO

MASZYN TŁOKOWYCH

729438226.444.png

729438226.455.png

729438226.466.png

729438226.477.png

729438226.001.png

729438226.012.png

729438226.023.png

729438226.034.png

729438226.045.png

729438226.056.png

729438226.067.png

729438226.078.png

729438226.089.png

729438226.100.png

729438226.111.png

729438226.122.png

729438226.133.png

729438226.144.png

729438226.155.png

729438226.166.png

729438226.177.png

729438226.188.png

729438226.199.png

729438226.210.png

729438226.221.png

729438226.232.png

729438226.243.png

729438226.254.png

729438226.265.png

729438226.276.png

729438226.287.png

729438226.298.png

729438226.309.png

729438226.320.png

729438226.331.png

729438226.342.png

729438226.353.png

729438226.364.png

729438226.375.png

729438226.386.png

729438226.397.png

729438226.408.png

729438226.419.png

729438226.430.png

729438226.434.png

729438226.435.png

729438226.436.png

729438226.437.png

729438226.438.png

729438226.439.png

729438226.440.png

729438226.441.png

729438226.442.png

729438226.443.png

729438226.445.png

729438226.446.png

729438226.447.png

729438226.448.png

729438226.449.png

729438226.450.png

729438226.451.png

729438226.452.png

729438226.453.png

729438226.454.png

729438226.456.png

729438226.457.png

729438226.458.png

729438226.459.png

729438226.460.png

729438226.461.png

729438226.462.png

729438226.463.png

729438226.464.png

729438226.465.png

729438226.467.png

729438226.468.png

729438226.469.png

729438226.470.png

729438226.471.png

729438226.472.png

729438226.473.png

729438226.474.png

729438226.475.png

729438226.476.png

729438226.478.png

729438226.479.png

729438226.480.png

729438226.481.png

729438226.482.png

729438226.483.png

729438226.484.png

729438226.485.png

729438226.486.png

729438226.487.png

729438226.002.png

729438226.003.png

729438226.004.png

729438226.005.png

729438226.006.png

729438226.007.png

729438226.008.png

729438226.009.png

729438226.010.png

729438226.011.png

729438226.013.png

729438226.014.png

729438226.015.png

729438226.016.png

729438226.017.png

729438226.018.png

729438226.019.png

729438226.020.png

729438226.021.png

729438226.022.png

729438226.024.png

729438226.025.png

729438226.026.png

729438226.027.png

729438226.028.png

729438226.029.png

729438226.030.png

729438226.031.png

729438226.032.png

729438226.033.png

729438226.035.png

729438226.036.png

729438226.037.png

729438226.038.png

729438226.039.png

729438226.040.png

729438226.041.png

729438226.042.png

729438226.043.png

729438226.044.png

729438226.046.png

729438226.047.png

729438226.048.png

729438226.049.png

729438226.050.png

729438226.051.png

729438226.052.png

729438226.053.png

729438226.054.png

729438226.055.png

729438226.057.png

729438226.058.png

729438226.059.png

729438226.060.png

729438226.061.png

729438226.062.png

729438226.063.png

729438226.064.png

729438226.065.png

729438226.066.png

729438226.068.png

729438226.069.png

729438226.070.png

729438226.071.png

729438226.072.png

729438226.073.png

729438226.074.png

729438226.075.png

729438226.076.png

729438226.077.png

729438226.079.png

729438226.080.png

729438226.081.png

729438226.082.png

729438226.083.png

729438226.084.png

729438226.085.png

729438226.086.png

729438226.087.png

729438226.088.png

729438226.090.png

729438226.091.png

729438226.092.png

729438226.093.png

729438226.094.png

729438226.095.png

729438226.096.png

729438226.097.png

729438226.098.png

729438226.099.png

729438226.101.png

729438226.102.png

729438226.103.png

729438226.104.png

729438226.105.png

729438226.106.png

729438226.107.png

729438226.108.png

729438226.109.png

729438226.110.png

729438226.112.png

729438226.113.png

729438226.114.png

729438226.115.png

729438226.116.png

729438226.117.png

729438226.118.png

729438226.119.png

729438226.120.png

729438226.121.png

729438226.123.png

729438226.124.png

729438226.125.png

729438226.126.png

729438226.127.png

729438226.128.png

729438226.129.png

729438226.130.png

729438226.131.png

729438226.132.png

729438226.134.png

729438226.135.png

729438226.136.png

729438226.137.png

729438226.138.png

729438226.139.png

729438226.140.png

729438226.141.png

729438226.142.png

729438226.143.png

729438226.145.png

729438226.146.png

729438226.147.png

729438226.148.png

729438226.149.png

729438226.150.png

729438226.151.png

729438226.152.png

729438226.153.png

729438226.154.png

729438226.156.png

729438226.157.png

729438226.158.png

729438226.159.png

729438226.160.png

729438226.161.png

729438226.162.png

729438226.163.png

729438226.164.png

729438226.165.png

729438226.167.png

729438226.168.png

729438226.169.png

729438226.170.png

729438226.171.png

729438226.172.png

729438226.173.png

729438226.174.png

729438226.175.png

729438226.176.png

729438226.178.png

729438226.179.png

729438226.180.png

729438226.181.png

729438226.182.png

729438226.183.png

729438226.184.png

729438226.185.png

729438226.186.png

729438226.187.png

729438226.189.png

729438226.190.png

729438226.191.png

729438226.192.png

729438226.193.png

729438226.194.png

729438226.195.png

729438226.196.png

729438226.197.png

729438226.198.png

729438226.200.png

729438226.201.png

729438226.202.png

729438226.203.png

729438226.204.png

729438226.205.png

729438226.206.png

729438226.207.png

729438226.208.png

729438226.209.png

729438226.211.png

729438226.212.png

729438226.213.png

729438226.214.png

729438226.215.png

729438226.216.png

729438226.217.png

729438226.218.png

729438226.219.png

729438226.220.png

729438226.222.png

729438226.223.png

729438226.224.png

729438226.225.png

729438226.226.png

729438226.227.png

729438226.228.png

729438226.229.png

729438226.230.png

729438226.231.png

729438226.233.png

729438226.234.png

729438226.235.png

729438226.236.png

729438226.237.png

729438226.238.png

729438226.239.png

729438226.240.png

729438226.241.png

729438226.242.png

729438226.244.png

729438226.245.png

729438226.246.png

729438226.247.png

729438226.248.png

729438226.249.png

729438226.250.png

729438226.251.png

729438226.252.png

729438226.253.png

729438226.255.png

729438226.256.png

729438226.257.png

729438226.258.png

729438226.259.png

729438226.260.png

729438226.261.png

729438226.262.png

729438226.263.png

729438226.264.png

729438226.266.png

729438226.267.png

729438226.268.png

729438226.269.png

729438226.270.png

729438226.271.png

729438226.272.png

729438226.273.png

729438226.274.png

729438226.275.png

729438226.277.png

729438226.278.png

729438226.279.png

729438226.280.png

729438226.281.png

729438226.282.png

729438226.283.png

729438226.284.png

729438226.285.png

729438226.286.png

729438226.288.png

729438226.289.png

729438226.290.png

729438226.291.png

729438226.292.png

729438226.293.png

729438226.294.png

729438226.295.png

729438226.296.png

729438226.297.png

729438226.299.png

729438226.300.png

729438226.301.png

729438226.302.png

729438226.303.png

729438226.304.png

729438226.305.png

729438226.306.png

729438226.307.png

729438226.308.png

729438226.310.png

729438226.311.png

729438226.312.png

729438226.313.png

729438226.314.png

729438226.315.png

729438226.316.png

729438226.317.png

729438226.318.png

729438226.319.png

729438226.321.png

729438226.322.png

729438226.323.png

729438226.324.png

729438226.325.png

729438226.326.png

729438226.327.png

729438226.328.png

729438226.329.png

729438226.330.png

729438226.332.png

729438226.333.png

729438226.334.png

729438226.335.png

729438226.336.png

729438226.337.png

729438226.338.png

729438226.339.png

729438226.340.png

729438226.341.png

729438226.343.png

729438226.344.png

729438226.345.png

729438226.346.png

729438226.347.png

729438226.348.png

729438226.349.png

729438226.350.png

729438226.351.png

729438226.352.png

729438226.354.png

729438226.355.png

729438226.356.png

729438226.357.png

729438226.358.png

729438226.359.png

729438226.360.png

729438226.361.png

729438226.362.png

729438226.363.png

729438226.365.png

729438226.366.png

729438226.367.png

729438226.368.png

729438226.369.png

729438226.370.png

729438226.371.png

729438226.372.png

729438226.373.png

729438226.374.png

729438226.376.png

729438226.377.png

729438226.378.png

729438226.379.png

729438226.380.png

729438226.381.png

729438226.382.png

729438226.383.png

729438226.384.png

729438226.385.png

729438226.387.png

729438226.388.png

729438226.389.png

729438226.390.png

729438226.391.png

729438226.392.png

729438226.393.png

729438226.394.png

729438226.395.png

729438226.396.png

729438226.398.png

729438226.399.png

729438226.400.png

729438226.401.png

729438226.402.png

729438226.403.png

729438226.404.png

729438226.405.png

729438226.406.png

729438226.407.png

729438226.409.png

729438226.410.png

729438226.411.png

729438226.412.png

729438226.413.png

729438226.414.png

729438226.415.png

729438226.416.png

729438226.417.png

729438226.418.png

729438226.420.png

729438226.421.png

729438226.422.png

729438226.423.png

729438226.424.png

729438226.425.png

729438226.426.png

729438226.427.png

729438226.428.png

729438226.429.png

729438226.431.png

Politechnika Śląska w Gliwicach

Instytut Techniki Cieplnej

G. Przybyła

T. Malkiewicz

WYKRES INDYKATOROWY MASZYN TŁOKOWYCH

Cel ćwiczenia - po zajęciach student powinien:

1) Znać:

- definicję cyklu pracy maszyny tłokowej,

- sposób wyznaczenia wartości mocy wewnętrznej, mocy efektywnej, sprawności

wewnętrznej oraz sprawności mechanicznej silnika i maszyny roboczej,

- metody realizacji pomiaru wielkości szybkozmiennych, oraz możliwości

wykorzystania wyników pomiarowych,

- zasadę działania kompletnego toru pomiarowego na przykładzie układu do

indykacji silników spalinowych.

2) Umieć:

- podać różnice pomiędzy obiegiem rzeczywistym a obiegiem teoretycznym

maszyny tłokowej,

- narysować rzeczywisty oraz teoretyczny obieg silnika spalinowego ZI w układzie

„ p v” i „ p, α ”,

- zweryfikować otrzymane wyniki pomiarowe oraz wyznaczyć na ich podstawie

pozostałe parametry stanu czynnika roboczego w cylindrze maszyny tłokowej.

3) Być przekonanym, że:

- wiadomości dotyczące poruszanej tematyki są wykorzystywane przy

rozwiązywaniu

zagadnień

projektowych,

modernizacyjnych

oraz

wdrożeniowych maszyn tłokowych,

- nie wszystkie wielkości fizyczne charakteryzujące stan termodynamiczny

czynnika roboczego w maszynie tłokowej można bezpośrednio zmierzyć.

1 Wprowadzenie

Pozyskiwanie lub doprowadzanie pracy z/do jakiejś maszyny w sposób ciągły jest możliwe

jedynie przy doprowadzaniu i wyprowadzaniu energii z tej maszyny. Poza silnikami

elektrycznymi czy prądnicami, jest to realizowane praktycznie poprzez przepływ substancji przez

maszynę, który ponadto może odbywać się w sposób ciągły lub okresowy. W pierwszym

przypadku mamy do czynienia z maszynami wirnikowymi, w drugim z maszynami tłokowymi.

Jeżeli wewnątrz maszyny występuje istotna zmiana temperatury czynnika roboczego, to taką

maszynę nazywamy maszyną cieplną.

W cieplnych maszynach wirnikowych (takich jak np. turbiny, sprężarki osiowe czy

promieniowe) parametry czynnika zmieniają się w sposób ciągły wraz z przemieszczaniem się

czynnika wewnątrz maszyny. Gdy maszyna znajduje się w stanie ustalonym to pomiar

parametrów termodynamicznych czynnika, w trakcie procesu cieplnego zachodzącego w

maszynie, może być realizowany przez pomiar quasistatyczny w odpowiednich miejscach

maszyny.

Maszyny tłokowe pracują cyklicznie, to znaczy, że w stanie ustalonym każdy cykl działania

rozpoczyna się każdorazowo od takich samych parametrów a końcowe parametry

termodynamiczne czynnika po każdym cyklu są identyczne. W cieplnych maszynach tłokowych,

znajdujących się w stanie ustalonym, jako quasistatyczne możemy traktować tylko pomiary

parametrów czynnika roboczego na dopływie i odpływie z maszyny. Miejsca pomiarowe

powinny znajdować się w takiej odległości od cylindrów maszyny, aby wpływ cyklicznych

zmian parametrów (głównie ciśnienia) był pomijalnie mały. Wszystkie pomiary mające na celu

określenie zmian parametrów w czasie jednego cyklu działania (pracy) maszyny muszą być

dostosowane do szybkości zmian tych parametrów i odbywać się w sposób ciągły bez opóźnień

czasowych. Rejestracja wyników pomiarów musi zapewniać ich wiarygodne odtworzenie dla

analizy procesów zachodzących w czasie pojedynczego cyklu. Szybkozmienny charakter

parametrów wyklucza w zasadzie pomiar przebiegu temperatury czynnika w czasie pojedynczego

cyklu maszyny. Brak jest czujników o odpowiednio małej bezwładności cieplnej i nie ma

możliwości, w odpowiednio krótkim czasie, doprowadzenia do stanu równowagi cieplnej

czujnika i czynnika roboczego (wymóg Zerowej Zasady Termodynamiki). Niejednorodność pola

temperatury wewnątrz cylindra maszyny tłokowej również eliminuje pomiar tego parametru i

jego przydatność do określania stanu termodynamicznego czynnika w cylindrze. Jedynymi

mierzalnymi parametrami czynnika roboczego zamkniętego wewnątrz cylindra jest jego ciśnienie

oraz objętość w chwili pomiaru.

Indykacja silnika spalinowego lub sprężarki tłokowej polega na pomiarze sygnału

szybkozmiennego ciśnienia w cylindrze lub układach dolotowym i wylotowym silnika w funkcji

kąta obrotu wału korbowego. Pierwszy przyrząd do pomiaru zmiennego ciśnienia wewnątrz

cylindra maszyny cieplnej opracował James Watt w 1970 roku. Był to odpowiednio zbudowany

manometr mechaniczny w skład, którego wchodził cylinderek oraz tłoczek obciążony sprężyną

(rysunek 1).

C – cylinder indykowanej maszyny

Z – zawór odcinający

M – manometr pomiarowy

S – sprężyna manometru

R – rysik do wykreślania przebiegu

ciśnienia

T – tarcza do archiwizacji wykresu

indykatorowego

Rys. 1 Indykator mechaniczny James’a Watt’a.

Ruch tłoczka wywoływany zmiennym ciśnieniem w mierzonym cylindrze, poprzez układ

dzwigni, przenoszony był na rysik kreślący przebieg ciśnienia na obrotowym walcu. Sprzęgnięcie

ruchu walca za pomocą linki z ruchem wału maszyny umożliwiało uzyskanie wykresu zmian

ciśnienia względem położenia tłoka (funkcji zmiany objętości czynnika roboczego) w cylindrze.

Napięcie wstępne i sztywność sprężyny oraz średnica tłoczka musiały być dobrane indywidualnie

do mierzonego zakresu ciśnień. Bezwładność ruchomych części, tarcie wewnętrzne oraz wąskie

pasmo przenoszonych częstotliwości ograniczało możliwość stosowania tego typu układów.

Późniejsze rozwiązania zespołu pomiarowego wyposażonego w sprężynę prętową (np.

firmy Maihak) wykazywały lepsze własności częstotliwościowe. Urządzenia te pozwalały

indykować maszyny pracujące z prędkościami do ok. 2500 obr/min [4]. Jednym z pierwszych

badaczy, który posłużył się tą techniką pomiarową w silniku spalinowym był Nikolaus August

729438226.432.png

729438226.433.png

Otto. Zarejestrował on 18 maja 1876 roku przebieg zmian ciśnienia w cylindrze opracowanego

przez siebie czterosuwowego silnika spalinowego ZI [5]. Pomiar i rejestracja ciśnienia

przeprowadzane były w sposób ciągły, dzięki czemu otrzymano wykres indykatorowy.

Planimetrowanie wspomnianego wykresu umożliwiało wyznaczenie mocy wewnętrznej silnika

spalinowego.

2 Metodyka pomiarowa

Obecnie pomiar szybkozmiennego ciśnienia dokonywany jest również w sposób ciągły,

lecz za pośrednictwem czujnika piezoelektrycznego (piezokwarcowego) wraz z odpowiednim

osprzętem. Analogowy sygnał ciśnienia pochodzący z czujnika, jest próbkowany z wysoką

częstotliwością poprzez kartę pomiarową. Znacznym utrudnieniem podczas badań maszyn

tłokowych jest szybkość zmian ciśnienia w cylindrze. Dla przykładu, silniki spalinowe stosowane

w komunikacji mogą pracować z prędkościami maksymalnymi rzędu 8000÷13000 obr/min.

Dokonanie pomiaru przy wspomnianych prędkościach z rozdzielczością np.

Δ

=

0

ο

OWK

wymaga stosowania aparatury pomiarowej z czasem próbkowania rzędu 6÷10μs (na jednym

kanale pomiarowym). Współczesne karty pomiarowe dysponują bardzo dobrymi parametrami

pracy przetwornika analogowo-cyfrowego, które umożliwiają przeprowadzenie dokładnych

badań maszyn tłokowych w szerokim zakresie prędkości obrotowych wału korbowego. Jako

najważniejsze należy wymienić: wysoką rozdzielczość pomiaru oraz częstotliwość próbkowania

sygnału mierzonego np. 16-bitowy przetwornik A/C, o zdolności próbkowania 600kHz [1].

Współpraca karty pomiarowej z szybkimi komputerami umożliwia precyzyjne oraz dokładne

indykowanie maszyn. Ponadto możliwa staje się archiwizacja uzyskanych wyników

pomiarowych oraz wyświetlanie zmierzonego sygnału na ekranie komputera bezpośrednio

podczas pracy maszyny cieplnej.

Stosowany w układzie do indykacji, piezokwarcowy czujnik ciśnienia charakteryzuje się

zdolnością pomiaru tylko zmian (przyrostów) ciśnienia. Oznacza to, że aby wyznaczyć aktualne

bezwzględne ciśnienie panujące wewnątrz badanej maszyny, należy dysponować dodatkowym

pomiarem tej wielkości dla znanego położenia tłoka w cylindrze (tzw. detekcja linii zerowej).

Dodatkowy pomiar (najczęściej podciśnienia) realizowany jest w kanale dolotowym badanego

cylindra. Prawidłowa orientacja wykresu indykatorowego wymaga ponadto określenia położenia

tłoka w cylindrze, zazwyczaj jest to (GZP) górne zwrotne położenie.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Badanie sprężarki sprawozdanie.rar (1920 KB)
indykacja sprawozdanie.rar (1641 KB)
Indykacja.pdf (748 KB)
Badania sprężarek.pdf (1052 KB)
Badanie sprężarki tłokowej.pdf (89 KB)

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin