ISPITIVANJE DIESEL MOTORA

SKICA POKUSNE INSTALACIJE

I - Sustav kočenja; II - Sustav hlađenja; III - Sustav mjerenja potrošnje goriva; IV -

Sustav mjerenja potrošnje zraka; V - Garnitura U-cijevi za mjerenje niskih tlakova;

VI - Uređaji za provjeru sastava ispušnih plinova; VII - Upravljački stol.

1 – motor, 2 – kočnica, 3 – elastična spojka, 4 – temeljna ploča, 5 – rasplinjač, 6 –

prigušni spremnik, 7 – prigušni uređaj, 8 – spremnik goriva, 9 – mjerna posuda,

10 – trokraki pipac, 11 – rashladnik voda-voda, 12 – dovod vode, 13 – ispušni

lonac, 14 – analizatori plina, 15 – temperature u rashladnom sustavu, 16 –

temperature u ispušnom sustavu, 17 – tlak ulja, 18 – broj okretaja motora, 19 –

upravljačke ručice (motora i kočnice)

DIESEL MOTOR (karakteristike)

D = 110 mm

S = 140 mm

L = 245 mm

R = 70 mm

= 18

z = 4

Radni volumen: 322

dm32.544,14

1,1

4

zs

dVH

Izmjerene veličine i zadane standardne veličine:

- teoretski krak kočnice Lb = 0,7162 m

- tlak okoline: po = 743,5 mmsŽ = 0,9913 bar

- temperatura okoline to = 18,5 C

- standardne vrijednosti: tst = 20 C

pst = 1,013 bar

- opterećenje na kočnici: Fn = G = 435 N

- broj okretaja motora: n = 1900 min-1

- Gorivo:

- donja ogrjevna moć:__________ Hd = 42000 kJ/kg

- gustoća:____________________ g = 0,835 g/cm3

- sastav diesel goriva:__________ c=86%, h=13%, o=1%

- masa potrošenog goriva:______ mg = 100 g

- vrijeme za koje se gorivo potroši: g = 24,2 s

- Privješena pumpa goriva: _____ np = n/2 = 950 min-1

- pad tlaka u kolektoru zraka pr = 166 mmH2O = 0,0166 bar

- pad tlaka u venturi cijevi: pv = 355 mmH2O = 0,0355 bar

- pad tlaka u cijevi ispred venturija: p1 = 123 mmH2O = 0,0123 bar

- maseni protok vode kroz izmjenjivač topline: mhv = mhw/w = 432 kg/h

w = 2 s

- temperatura vode na ulazu i izlazu izmjenjivača topline:twu = 79 C ; twi = 88 C

- temperatura vode na ulazu i izlazu rashladnika ulja: tiwu = 15 C ; tuwu = 76 C

- maseni protok vode kroz rashladnik ulja: mhu = 440 kg/h

- temperatura i tlak ulja: tu = 91 C ; pu = 3,4 bar

- temperatura ispušnih plinova: tip = 630 C.

ODREĐIVANJE POJEDINIH PARAMETARA MOTORA

1. EFEKTIVNA SNAGA MOTORA:

W6198760

190027162.04352 nLFMP bbe

kW98,61eP

2. FAKTOR KOREKCIJE

019,1293

5.291

9913,0

013,1

st

o

o

st

T

T

p

pk

3. KORIGIRANA SNAGA MOTORA

kW157.6398.61019.1 eeo PkP

kW157,63eoP

4. ZAKRETNI MOMENT MOTORA

Nm6.3176019002

10157.63

2

3

n

PPM eoeo

eo

5. SREDNJI EFEKTIVNI TLAK

Pa107497.06019002

4

1032.5

10157.63

2

6

3

3

nV

Pp

H

eoe

bar5.7ep

6. SATNA POTROŠNJA GORIVA

h

kg.

s

g.

.

mm

g

gg 87614

1000

360013224

224

100

h

kg876.14gm

7. SPECIFIČNA EFEKTIVNA PORTOŠNJA GORIVA

kWh

kg23554.0

157.63

876.14

e

ge

P

mb

kWh

g54,235eb

8. CIKLUSNA POTROŠNJA GORIVA

cikl.

cm07814.0

4950cm

g835.0

min

h

kg

g

60

10

h

kg876.14

1 3

3

3

pg

gg

n

mV

cikl.

mm14,78

3

gV

9. EFEKTIVNI STUPANJ KORISNOSTI MOTORA

364.04200023554.0

3600

kg

kJ

kWh

kg

3600

de

e

Hb

10. MEHANIČKI STUPANJ KORISNOSTI MOTORA

me

e

i

e

i

em

pp

p

p

p

P

P

Određivanje srednjeg tlaka mehaničkih gubitaka (trenja)

1. metoda:

- srednja klipna brzina:

s

m8667.8

60

190014.022 nScm

pm=1.03+0.135∙cm = 1.03+0.135∙8.8667 = 2.23 [bar]

25.2mp [bar]

Pri nominalnom režimu rada mogu se preporučiti slijedeće granice mehaničkog

stupnja djelovanja i srednjeg efektivnog pritiska:

ηm pe [bar] Četverotaktni

karburatorski Otto motori 0.70 – 0.75 6 - 10

Plinski Otto motori 0.75 – 0.82 5 - 6

Četverotaktni brzohodni

Diesel motori 0.70 – 0.80 6 - 8

Četverotaktni sporohodni

Diesel motori 0.75 – 0.85 5.5 – 6.5

Četverotaktni Diesel

motori s prednabijanjem do 0.92 12 – 18 i više

Dvotaktni Diesel motori 0.70 – 0.80 4 - 6

Dvotaktni Diesel motori

s prednabijanjem 0.75 – 0.92 7 – 9 i više

Pri proračunu motora mehanički stupanj korisnosti motora može se izračunati

približno, korištenjem približnih izraza za određivanje srednjeg tlaka trenja u funkciji

srednje klipne brzine. Orleen-ova metoda:

Za karburatorske motore s S/D>1: pm=0.49+0.152∙cm [bar]

Za karburatorske motore s S/D<1: pm=0.39+0.132∙cm [bar]

Za Diesel motore s direktnim ubrizgavanjem: pm=1.03+0.118∙cm [bar]

Za Diesel motore s podijeljenim prostorom

izgaranja: pm=1.03+0.135∙cm [bar]

2. metoda:

Aproksimacijske formule prema Maass-Klier. Srednji tlak trenja pm Dieselovih motora (bez križne

glave) jednak je:

j

jmmm ppp ,0,

0,mp - osnovna vrijednost tlaka trenja motora, koji radi s malim opterećenjem, s ventilskim

mehanizmom i pumpom za ubrizgavanje ali bez drugih pomoćnih uređaja. Ova veličina određena je

promjerom cilindra D [m] i srednjim klipnom brzinom cm [m/s].

Za motor zagrijan na radnu temperaturu vrijedi: 2

2100, mmm cAcAAp

DA 026.0609.00

DDA 02143.00453.01

22 00017.000024.000835.0 DDA

s

m2 nScm

jmp , - dodaci (povećenja) na tlak trenja ovisni o opterećenju i pogonu pomoćnih uređaja.

1,mp - određuje se na temelju opterećenja motora pe i oblika prostora izgaranja:

motori s izravnim ubrizgavanjem (sa slobodnim usisom): 21, 00282.001375.0 eem ppp

motori s komorom (pretkomora i vrtložna komora; sa slobodnim

usisom): 321, 0019.000263.002748.0 eeem pppp

nabijeni motori, cm≤14 m/s: mL

m cp

pp

035.05.01

01, (pL – tlak nabijanja, p0 – tlak okoline)

nabijeni motori, cm>14 m/s: 01, mp

5,2, mm pp - obuhvaćaju uređaje neophodne za rad motora, a računaju se prema najvećoj snazi Pe,max

15.01.02, mp [bar] pumpa za podmazivanje + mokri karter

15.01.0 [bar] pumpa za podmazivanje + suhi karter

3.01.03, mp [bar] pumpa za rashladnu vodu u zatvorenom krugu hlađenja motora

4.02.04, mp [bar] pumpa za svježu rashladnu vodu u otvorenom krugu hlađenja brodskih motora

14002505 ..p ,m [bar] ventilator kod zrakom hlađenog motora, kod nazivne brzine vrtnje

135.025.0 [bar] ventilator kod vodom hlađenog motora sa saćastim hladnjakom

Se

SeAe

P

PP

,

., - faktor povećanja snage uslijed nabijanja (Pe,S – efektivna snaga motora sa slobodnim

usisom, Pe,A – efektivna snaga nabijenog motora.)

22100, mmm cAcAAp

61186.011.0026.0609.0026.0609.00 DA

044772.011.002143.00453.002143.00453.01 DDDA

00837.011.000017.011.000024.000835.000017.000024.000835.0 222 DDA

s

m8667.8

60

190014.022 nScm

6672.18667.800837.08667.8044772.061186.0 20, mp [bar]

0555.05.700282.05.701375.000282.001375.0 221, eem ppp [bar]

11.02, mp [bar]

12.03, mp [bar]

3.05, mp [bar] , (α=0)

j

jmmm ppp )30.012.011.00555.0(6672.1,0,

pm = 2,25 bar

3. metoda:

- tlak mehaničkih gubitaka pomoću Willansove krivulje:

Gh = gm - satna potrošnja goriva= f(pe)

pm = 2,25 bar

m =

bar,bar,

bar,

pp

p

me

e

25257

57

7690.vη

11. INDIKATORSKA SNAGA MOTORA

Pi = m

eoP

=

769,0

157,63 kW= 82.1 kW

kW1,82iP

12. KOEFICIJENT PUNJENJA MOTORA

teor

stv

uk

st

st

uk

st

teorst

uk

stvuk

teor

stvv

V

V

T

T

p

p

TR

Vp

TR

Vp

m

m

puk – tlak zraka u usisnom kolektoru: puk= po-∆pr

Tuk – temperatura zraka u usisnom kolektoru: Tuk= To

teorV - teorijski volumenski protok zraka:

h

m24.303

4

60190021032.5

2 33

nVV Hteor

stvV - stvarni volumenski protok zraka:

h

m665.017188.14

3

11

vvstv

p

p

pV

∆pv – pad tlaka u venturi cijevi

p1 – tlak zraka u cijevi ispred venturija: p1= po-∆p1

p1= 0.9913-0.0123=0.979 bar

ρ1–gustoća zraka u cijevi ispred venturija: 1 = 1

1

RT

p=

293287

10*979,0 5

=1,16

3m

kg

h

m251

16.1

355

979.0

0355.0665.017188.14

3

stvV

8.024.303

251

5.291

293

013.1

0166.09913.0

teor

stv

uk

st

st

rov

V

V

T

T

p

pp

8.0vη

13. KOEFICIJENT VIŠKA (PRETIČAK) ZRAKA

oZ

Z

Zo – stehiometrijska količina zraka potrebna za potpuno izgaranje 1 kg goriva:

21.0

min0

OZ

G

Z3

kg

nm

3232412min

oshcO

G

O2

kg

kmol

10385.032

01.0

4

13.0

12

86.0min O

G

O2

kg

kmol

4945.021.0

10385.00 Z

G

Z3

kg

nm

Z – stvarna količina zraka koja dolazi na 1 kg goriva: g

z

m

mZ

G

Z

kg

kmol

rzzr TmVp =>

r

zrz

T

Vpm

Tr – temperatura zraka u (usisnom) kolektoru zraka: Tr= TO =291.5 K

pr – tlak zraka u (usisnom) kolektoru zraka: pr= po-∆pr

p1= 0.9913-0.0166=0.9747 bar

zV – volumni protok zraka kroz motor: zV = stvV =

h

m251

3

093.10

K5.291Kkmol

J8315

h

m251Pa109747.0

35

r

zrz

T

Vpm

h

kmolZ

678.0876.14

093.10

g

z

m

mZ

G

Z

kg

kmol

37.14945.0

678.0

oZ

Z

TOPLINSKI BILANS MOTORA

Osnovna jednadžba toplinskog bilansa:

Qg = Qe + Qhw + Qhu + Qip + Qost

Qg – količina topline dovedena gorivom

Qe – efektivno iskorištena količina topline

Qhw - količina topline odvedena rashladnom vodom

Qhv - količina topline odvedena hlađenjem ulja vodom

Qr – količina topline odvedena ispušnim plinovima

Qost – ostali toplinski gubici

14. KOLIČINA TOPLINE DOVEDENA GORIVOM

Qg = gm * Hd = 14,876 kg/h * 42000 kJ/kg = 624792 kJ/kg

Qg = 624,79 MJ/kg

15. KOLIČINA TOPLINE KOJA SE EFEKTIVNO ISKORISTI

Qe

h

kJ = 3600 * Peo

3600

s

kJkW

Qe = 3600 * 63,157 kW = 227 265

h

kJ

Qe = 227.27

h

MJ

16. KOLIČINA TOPLINE ODVEDENA RASLADNOM TEKUĆINOM

hlađenje bloka vodom

h

kJ16279361352

kgK

kJ187.4

h

kg432 KKttcmQ wiwuwhwhw

Qhw = -16.28

h

MJ

odvedena hlađenjem ulja

h

kJ112379K349K288

kgK

kJ187.4

h

kg440ttcmQ wuuwiuwhuhu

Qhu = -112.38

h

MJ

Qw = Qhw + Qhu = -16,28 – 112.38

Qw = -128.66

h

MJ

17. KOLIČINA TOPLINE ODVEDENE ISPUŠNIM PLINOVIMA

h

kJ00 Rt

pmzzipt

pmiigip TcMTcMmQ Rip

Mz = Z = 0,678

TR = T0 =291.5 K

5.18

0pmzc = 29.088 kJ/kmolK

cpmi kJ/kg - specifična toplina pojedinog plina u dimnim plinovima

Mi

g

dim

kg

kmol - broj molova pojedinog plina u dimnim plinovima

Cpmz kJ/kgK - specifična toplina zraka

Mz

g

z

kg

kmol - broj molova zraka po jedinici goriva

Količina dimnih plinova (vidi tablicu u AV6):

12

86,0

122

c

CO

gM 0,0716

g

CO2

kg

kmol

OHM2

= 12

2OHg=

2

13,0= 0,065

g

H2O

kg

kmol

2OM = 0,21 * ( - 1) * L0 = 0,21 * (1,370-1) * 0,4945 = 0,0385

g

O2

kg

kmol

2NM = 079003570 Z.. Nm= 0 + 0,79 1,37 0,4945 = 0,535

g

N2

kg

kmol

Plin Mi

g

dim

kg

kmol

Cpmic

630

0

kmolK

kJ pmii cM

kgK

kJ

CO2 0.0716 46.076 3.299

H2O 0.065 36.373 2.364

O2 0.0385 31.877 1.227

N2 0.535 30.239 16.207

630

0pmiicM 23.097

h

kJ2247425.291088.29678.0903097.23876.14ipQ

Qip = 224.7 MJ/h

18. OSTALI TOPLINSKI GUBICI

Qost = Qg -Qe – Qw – Qip

Qost = 624,79 – 227,27 – 128.66 – 224.74

Qost = 44.12 MJ/h

19. POSTOTNI UDIO POJEDINIH KOLIČINA TOPLINE

- dovedena količina topline gorivom: qg = 100

- efektivno iskorištena toplina: qe = 100 * Qe/Qg = 36,38

- toplina odvedena hlađenjem: qhw = 100 * Qw/Qg = 20.59

- toplina odvedena ispušnim plinovima: qip = 100 Qip/Qg = 35.97

- ostala količina topline: qost = qg –(qe + qw + qip) = 7.06

MJ/h %

Toplinski tok doveden gorivom 624.79 100.00

Efektivno iskorištena toplina 227.27 36.38

Odvedeno rashladnom vodom 128.66 20.59

Odvedeno ispušnim plinovima 224.74 35.97

Predano okolini 44.12 7.06

Suma 624.79 100.00

a) Brzinska karakteristika

b) Toplinski bilans

c) Karakteristike opterećenja

d) Univerzalni dijagram za ge