0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Давление воздуха мощность двигателя

Как определить давление вентилятора: способы измерить и рассчитать давление в вентиляционной системе

Если комфорту в доме вы уделяете достаточно внимания, то наверное, согласитесь, что качество воздуха должно стоять на одном из первых мест. Свежий воздух полезен для здоровья и мышления. В хорошо пахнущую комнату не стыдно пригласить гостей. Проветривать каждое помещение по десять раз в день — нелегкое занятие, неправда ли?

Многое зависит от выбора вентилятора и в первую очередь его давления. Но до того как определить давление вентилятора, нужно ознакомиться с некоторыми физическими параметрами. Прочитайте о них в нашей статье.

Благодаря нашему материалу вы изучите формулы, узнаете виды давления в вентиляционной системе. Мы привели для вас сведения о полном напоре вентилятора и двух способах, по которым его можно измерить. В итоге вы сможете самостоятельно измерить все параметры.

Поведение среды внутри воздухопровода

Вентилятор, создающий воздушный поток в приточном или вытяжном воздуховоде, сообщает этому потоку потенциальную энергию. В процессе движения в ограниченном пространстве трубы потенциальная энергия воздуха частично переходит в кинетическую. Этот процесс происходит в результате воздействия потока на стенки канала и называется динамическим давлением.

Формулы для аэродинамического расчета систем естественной вентиляции.

Кроме него существует и статическое давление, это воздействие молекул воздуха друг на друга в потоке, оно отражает его потенциальную энергию. Кинетическую энергию потока отражает показатель динамического воздействия, именно поэтому данный параметр участвует в расчетах аэродинамики вентиляции.

При постоянном расходе воздуха сумма этих двух параметров постоянна и называется полным давлением. Оно может выражаться в абсолютных и относительных единицах. Точкой отсчета для абсолютного давления является полный вакуум, в то время как относительное считается начиная от атмосферного, то есть разница между ними – 1 Атм. Как правило, при расчете всех трубопроводов используется величина относительного (избыточного) воздействия.

Физический смысл параметра

Таблица расчета вентиляции.

Если рассмотреть прямые отрезки воздуховодов, сечения которых уменьшаются при постоянном расходе воздуха, то будет наблюдаться увеличение скорости потока. При этом динамическое давление в воздуховодах будет расти, а статическое – снижаться, величина полного воздействия останется неизменной. Соответственно, для прохождения потока через такое сужение (конфузор) ему следует изначально сообщить необходимое количество энергии, в противном случае может уменьшиться расход, что недопустимо. Рассчитав величину динамического воздействия, можно узнать количество потерь в этом конфузоре и правильно подобрать мощность вентиляционной установки.

Обратный процесс произойдет в случае увеличения сечения канала при постоянном расходе (диффузор). Скорость и динамическое воздействие начнут уменьшаться, кинетическая энергия потока перейдет в потенциальную. Если напор, развиваемый вентилятором, слишком велик, расход на участке и во всей системе может вырасти.

В зависимости от сложности схемы, вентиляционные системы имеют множество поворотов, тройников, сужений, клапанов и прочих элементов, называемых местными сопротивлениями. Динамическое воздействие в этих элементах возрастает в зависимости от угла атаки потока на внутреннюю стенку трубы. Некоторые детали систем вызывают значительное увеличение этого параметра, например, противопожарные клапаны, в которых на пути потока установлены одна или несколько заслонок. Это создает повышенное сопротивление потоку на участке, которое необходимо учитывать в расчете. Поэтому во всех вышеперечисленных случаях нужно знать величину динамического давления в канале.

Расчеты параметра по формулам

На прямом участке скорость движения воздуха в воздуховоде неизменна, постоянной остается и величина динамического воздействия. Последняя рассчитывается по формуле:

Схема организации воздухообмена при общеобменной вентиляции.

  • Рд – динамическое давление в кгс/м2;
  • V – скорость движения воздуха в м/с;
  • γ – удельная масса воздуха на этом участке, кг/м3;
  • g – ускорение силы тяжести, равное 9.81 м/с2.

Получить значение динамического давления можно и в других единицах, в Паскалях. Для этого существует другая разновидность этой формулы:

Здесь ρ – плотность воздуха, кг/м3. Поскольку в вентиляционных системах нет условий для сжатия воздушной среды до такой степени, чтобы изменилась ее плотность, она принимается постоянной – 1.2 кг/м3.

Далее, следует рассмотреть, как участвует величина динамического воздействия в расчете каналов. Смысл этого расчета – определить потери во всей системе приточной либо вытяжной вентиляции для подбора напора вентилятора, его конструкции и мощности двигателя. Расчет потерь происходит в два этапа: сначала определяются потери на трение о стенки канала, потом высчитывается падение мощности воздушного потока в местных сопротивлениях. Параметр динамического давления участвует в расчете на обоих этапах.

Сопротивление трению на 1 м круглого канала рассчитывается по формуле:

  • Рд – динамическое давление в кгс/м2 или Па;
  • λ – коэффициент сопротивления трению;
  • d – диаметр воздуховода в метрах.

Нюансы монтажа воздуховода.

Потери на трение определяются отдельно для каждого участка с различными диаметрами и расходами. Полученное значение R умножают на общую длину каналов расчетного диаметра, прибавляют потери на местных сопротивлениях и получают общее значение для всей системы:

  1. HB (кгс/м2) – общие потери в вентиляционной системе.
  2. R – потери на трение на 1 м канала круглого сечения.
  3. l (м) – длина участка.
  4. Z (кгс/м2) – потери в местных сопротивлениях (отводах, крестовинах, клапанах и так далее).

Определение параметров местных сопротивлений вентиляционной системы

В определении параметра Z также принимает участие величина динамического воздействия. Разница с прямым участком заключается в том, что в разных элементах системы поток меняет свое направление, разветвляется, сходится. При этом среда взаимодействует с внутренними стенками канала не по касательной, а под разными углами. Чтобы это учесть, в расчетную формулу можно ввести тригонометрическую функцию, но тут есть масса сложностей. Например, при прохождении простого отвода 90⁰ воздух поворачивает и нажимает на внутреннюю стенку как минимум под тремя разными углами (зависит от конструкции отвода). В системе воздуховодов присутствует масса более сложных элементов, как рассчитать потери в них? Для этого существует формула:

Для того чтобы упростить процесс расчета, в формулу введен безразмерный коэффициент местного сопротивления. Для каждого элемента вентиляционной системы он разный и является справочной величиной. Значения коэффициентов были получены расчетами либо опытным путем. Многие заводы-производители, выпускающие вентиляционное оборудование, проводят собственные аэродинамические исследования и расчеты изделий. Их результаты, в том числе и коэффициент местного сопротивления элемента (например, противопожарного клапана), вносят в паспорт изделия или размещают в технической документации на своем сайте.

Для упрощения процесса вычисления потерь вентиляционных воздуховодов все значения динамического воздействия для разных скоростей также просчитаны и сведены в таблицы, из которых их можно просто выбирать и вставлять в формулы. В Таблице 1 приведены некоторые значения при самых применяемых на практике скоростях движения воздуха в воздуховодах.

Скорость воздуха, м/с0.511.522.533.544.5
Динамическое давление кгс/м 20.01520.06110.13740.24440.38170.54990.74830.97761.237
Скорость воздуха, м/с55.566.577.588.59
Динамическое давление кгс/м 21.5271.84862.1992.5812.99393.43733.91044.41494.9491

Из расчетных формул и данной таблицы хорошо видно, что значения не растут пропорционально возрастанию скорости воздуха.

Динамическое воздействие, оказываемое потоком воздуха на стенки воздуховодов, фасонных и прочих элементов, определяет потери давления на участке и является важным параметром, который необходимо учитывать в расчетах.

Функции

  1. Для чего используются насосные станции?

Вот список наиболее популярных сценариев применения этих устройств:

  • Автономное водоснабжение дома из открытого водоема, колодца или скважины;

Схема водоснабжения дома с подачей воды из колодца

  • Резервное водоснабжение из накопительного бака. При отключении централизованной подачи воды и падении напора в локальном водопроводе станция включается автоматически. После возобновления водоснабжения емкость наполняется без участия владельца. Именно такая схема реализована в доме автора статьи;

Резервное водоснабжение из емкости в доме автора

  • Увеличение напора воды в водопроводе. Насосные станции, повышающие давление воды популярны среди владельцев дач и загородных домов: состояние дачных водопроводов зачастую оставляет желать лучшего.

Станция повышает напор на вводе водопровода в дом

Физика (7 класс)/Давление

  • 1 Давление. Единицы давления.
  • 2 Способы уменьшения и увеличения давления.
  • 3 Давление
  • 4 Закон Паскаля.
  • 5 Давление в жидкости и газе.
  • 6 Расчет давления жидкости на дно и стенки сосуда.
  • 7 Сообщающиеся сосуды.
  • 8 Вес воздуха. Атмосферное давление.
    • 8.1 Почему существует воздушная оболочка Земли.
  • 9 Измерение атмосферного давления. Опыт Торричелли.
  • 10 Барометр — анероид.
  • 11 Атмосферное давление на различных высотах.
  • 12 Манометры.
  • 13 Поршневой жидкостный насос.
  • 14 Гидравлический пресс.
  • 15 Действие воды и газа на погруженное в них тело.
  • 16 Архимедова сила.
  • 17 Плавание тел.
  • 18 Плавание судов.
  • 19 Воздухоплавание.
  • 20 Ссылки

Давление. Единицы давления.

По рыхлому снегу человек идёт с большим трудом, глубоко проваливаясь при каждом шаге. Но, надев лыжи, он может идти, почти не проваливаясь в него. Почему? На лыжах или без лыж человек действует на снег с одной и той же силой, равной своему весу. Однако действие этой силы в обоих случаях различно, потому что различна площадь поверхности, на которую давит человек, с лыжами и без лыж. Площадь поверхности лыж почти в 20 раз больше площади подошвы. Поэтому, стоя на лыжах, человек действует на каждый квадратный сантиметр площади поверхности снега с силой, в 20 раз меньшей, чем стоя на снегу без лыж.

Ученик, прикалывая кнопками газету к доске, действует на каждую кнопку с одинаковой силой. Однако кнопка, имеющая более острый конец, легче входит в дерево.

Значит, результат действия силы зависит не только от её модуля, направления и точки приложения, но и от площади той поверхности, к которой она приложена (перпендикулярно которой она действует).

Читать еще:  Двигатель 1jz холостой ход

Этот вывод подтверждают физические опыты.

По углам небольшой доски надо вбить гвозди. Сначала гвозди, вбитые в доску, установим на песке остриями вверх и положим на доску гирю. В этом случае шляпки гвоздей лишь незначительно вдавливаются в песок. Затем доску перевернем и поставим гвозди на острие. В этом случае площадь опоры меньше, и под действием той же силы гвозди значительно углубляются в песок.

От того, какая сила действует на каждую единицу площади поверхности, зависит результат действия этой силы.

В рассмотренных примерах силы действовали перпендикулярно поверхности тела. Вес человека был перпендикулярен поверхности снега; сила, действовавшая на кнопку, перпендикулярна поверхности доски.

Величина, равная отношению силы, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности, называется давлением.

Чтобы определить давление, надо силу, действующую перпендикулярно поверхности, разделить на площадь поверхности:

давление = сила / площадь.

Обозначим величины, входящие в это выражение: давление — p, сила, действующая на поверхность, — F и площадь поверхности — S.

Тогда получим формулу:

p = F/S

Понятно, что бóльшая по значению сила, действующую на ту же площадь, будет производить большее давление.

За единицу давления принимается такое давление, которое производит сила в 1 Н, действующая на поверхность площадью 1 м 2 перпендикулярно этой поверхности.

Единица давления — ньютон на квадратный метр ( 1 Н / м 2 ). В честь французского ученого Блеза Паскаля она называется паскалем (Па). Таким образом,

1 Па = 1 Н / м 2 .

Используется также другие единицы давления: гектопаскаль (гПа) и килопаскаль (кПа).

Пример. Рассчитать давление, производимое на пол мальчиком, масса которого 45 кг, а площадь подошв его ботинок, соприкасающихся с полом, равна 300 см 2 .

Запишем условие задачи и решим её.

Дано: m = 45 кг, S = 300 см 2 ; p = ?

В единицах СИ: S = 0,03 м 2

Решение:

p = F/S,

P = g·m,

P = 9,8 Н · 45 кг ≈ 450 Н,

p = 450/0,03 Н / м 2 = 15000 Па = 15 кПа

‘Ответ’: p = 15000 Па = 15 кПа

Способы уменьшения и увеличения давления.

Тяжелый гусеничный трактор производит на почву давление равное 40 — 50 кПа, т. е. всего в 2 — 3 раза больше, чем давление мальчика массой 45 кг. Это объясняется тем, что вес трактора распределяется на бóльшую площадь за счёт гусеничной передачи. А мы установили, что чем больше площадь опоры, тем меньше давление, производимое одной и той же силой на эту опору.

В зависимости от того, нужно ли получить малое или большое давление, площадь опоры увеличивается или уменьшается. Например, для того, чтобы грунт мог выдержать давление возводимого здания, увеличивают площадь нижней части фундамента.

Шины грузовых автомобилей и шасси самолетов делают значительно шире, чем легковых. Особенно широкими делают шины у автомобилей, предназначенных для передвижения в пустынях.

Тяжелые машины, как трактор, танк или болотоход, имея большую опорную площадь гусениц, проходят по болотистой местности, по которой не пройдет человек.

С другой стороны, при малой площади поверхности можно небольшой силой произвести большое давление. Например, вдавливая кнопку в доску, мы действуем на нее с силой около 50 Н. Так как площадь острия кнопки примерно 1 мм 2 , то давление, производимое ею, равно:

p = 50 Н/ 0, 000 001 м 2 = 50 000 000 Па = 50 000 кПа.

Для сравнения, это давление в 1000 раз больше давления, производимого гусеничным трактором на почву. Можно найти еще много таких примеров.

Лезвие режущих и острие колющих инструментов (ножей, ножниц, резцов, пил, игл и др.) специально остро оттачивается. Заточенный край острого лезвия имеет маленькую площадь, поэтому при помощи даже малой силы создается большое давление, и таким инструментом легко работать.

Режущие и колющие приспособления встречаются и в живой природе: это зубы, когти, клювы, шипы и др. — все они из твердого материала, гладкие и очень острые.

Давление

Мы уже знаем, что газы, в отличие от твердых тел и жидкостей, заполняют весь сосуд, в котором находятся. Например, стальной баллон для хранения газов, камера автомобильной шины или волейбольный мяч. При этом газ оказывает давление на стенки, дно и крышку баллона, камеры или любого другого тела, в котором он находится. Давление газа обусловлено иными причинами, чем давление твердого тела на опору.

Известно, что молекулы газа беспорядочно движутся. При своем движении они сталкиваются друг с другом, а также со стенками сосуда, в котором находится газ. Молекул в газе много, поэтому и число их ударов очень велико. Например, число ударов молекул воздуха, находящегося в комнате, о поверхность площадью 1 см 2 за 1 с выражается двадцатитрехзначным числом. Хотя сила удара отдельной молекулы мала, но действие всех молекул на стенки сосуда значительно, — оно и создает давление газа.

Итак, давление газа на стенки сосуда (и на помещенное в газ тело) вызывается ударами молекул газа.

Рассмотрим следующий опыт. Под колокол воздушного насоса поместим резиновый шарик. Он содержит небольшое количество воздуха и имеет неправильную форму. Затем насосом откачиваем воздух из-под колокола. Оболочка шарика, вокруг которой воздух становится все более разреженным, постепенно раздувается и принимает форму правильного шара.

Как объяснить этот опыт?

В нашем опыте движущиеся молекулы газа непрерывно ударяют о стенки шарика внутри и снаружи. При откачивании воздуха число молекул в колоколе вокруг оболочки шарика уменьшается. Но внутри шарика их число не изменяется. Поэтому число ударов молекул о внешние стенки оболочки становится меньше, чем число ударов о внутренние стенки. Шарик раздувается до тех пор, пока сила упругости его резиновой оболочки не станет равной силе давления газа. Оболочка шарика принимает форму шара. Это показывает, что газ давит на ее стенки по всем направлениям одинаково. Иначе говоря, число ударов молекул, приходящихся на каждый квадратный сантиметр площади поверхности, по всем направлениям одинаково. Одинаковое давление по всем направлениям характерно для газа и является следствием беспорядочного движения огромного числа молекул.

Попытаемся уменьшить объем газа, но так, чтобы масса его осталась неизменной. Это значит, что в каждом кубическом сантиметре газа молекул станет больше, плотность газа увеличится. Тогда число ударов молекул о стенки увеличится, т. е. возрастет давление газа. Это можно подтвердить опытом.

На рисунке а изображена стеклянная трубка, один конец которой закрыт тонкой резиновой пленкой. В трубку вставлен поршень. При вдвигании поршня объем воздуха в трубке уменьшается, т. е. газ сжимается. Резиновая пленка при этом выгибается наружу, указывая на то, что давление воздуха в трубке увеличилось.

Наоборот, при увеличении объема этой же массы газа, число молекул в каждом кубическом сантиметре уменьшается. От этого уменьшится число ударов о стенки сосуда — давление газа станет меньше. Действительно, при вытягивании поршня из трубки объем воздуха увеличивается, пленка прогибается внутрь сосуда. Это указывает на уменьшение давления воздуха в трубке. Такие же явления наблюдались бы, если бы вместо воздуха в трубке находился бы любой другой газ.

Итак, при уменьшении объема газа его давление увеличивается, а при увеличении объема давление уменьшается при условии, что масса и температура газа остаются неизменными.

А как изменится давление газа, если нагреть его при постоянном объеме? Известно, что скорость движения молекул газа при нагревании увеличивается. Двигаясь быстрее, молекулы будут ударять о стенки сосуда чаще. Кроме того, каждый удар молекулы о стенку будет сильнее. Вследствие этого, стенки сосуда будут испытывать большее давление.

Следовательно, давление газа в закрытом сосуде тем больше, чем выше температура газа, при условии, что масса газа и объем не изменяются.

Из этих опытов можно сделать общий вывод, что давление газа тем больше, чем чаще и сильнее молекулы ударяют о стенки сосуда.

Для хранения и перевозки газов их сильно сжимают. При этом давление их возрастает, газы необходимо заключать в специальные, очень прочные баллоны. В таких баллонах, например, содержат сжатый воздух в подводных лодках, кислород, используемый при сварке металлов. Конечно же, мы должны навсегда запомнить, что газовые баллоны нельзя нагревать, тем более, когда они заполнены газом. Потому что, как мы уже понимаем, может произойти взрыв с очень неприятными последствиями.

Закон Паскаля.

В отличие от твердых тел отдельные слои и мелкие частицы жидкости и газа могут свободно перемещаться относительно друг друга по всем направлениям. Достаточно, например, слегка подуть на поверхность воды в стакане, чтобы вызвать движение воды. На реке или озере при малейшем ветерке появляется рябь.

Подвижностью частиц газа и жидкости объясняется, что давление, производимое на них, передается не только в направлении действия силы, а в каждую точку. Рассмотрим это явление подробнее.

На рисунке, а изображен сосуд, в котором содержится газ (или жидкость). Частицы равномерно распределены по всему сосуду. Сосуд закрыт поршнем, который может перемещаться вверх и вниз.

Прилагая некоторую силу, заставим поршень немного переместиться внутрь и сжать газ (жидкость), находящийся непосредственно под ним. Тогда частицы (молекулы) расположатся в этом месте более плотно, чем прежде(рис, б). Благодаря подвижности частицы газа будут перемещаться по всем направлениям. Вследствие этого их расположение опять станет равномерным, но более плотным, чем раньше (рис, в). Поэтому давление газа всюду возрастет. Значит, добавочное давление передается всем частицам газа или жидкости. Так, если давление на газ (жидкость) около самого поршня увеличится на 1 Па, то во всех точках внутри газа или жидкости давление станет больше прежнего на столько же. На 1 Па увеличится давление и на стенки сосуда, и на дно, и на поршень.

Читать еще:  Быстрый запуск дизельного двигателя зимой

Давление, производимое на жидкость или газ, передается на любую точку одинаково во всех направлениях.

Это утверждение называется законом Паскаля.

На основе закона Паскаля легко объяснить следующие опыты.

На рисунке изображен полый шар, имеющий в различных местах небольшие отверстия. К шару присоединена трубка, в которую вставлен поршень. Если набрать воды в шар и вдвинуть в трубку поршень, то вода польется из всех отверстий шара. В этом опыте поршень давит на поверхность воды в трубке. Частицы воды, находящиеся под поршнем, уплотняясь, передают его давление другим слоям, лежащим глубже. Таким образом, давление поршня передается в каждую точку жидкости, заполняющей шар. В результате часть воды выталкивается из шара в виде одинаковых струек, вытекающих из всех отверстий.

Если шар заполнить дымом, то при вдвигании поршня в трубку из всех отверстий шара начнут выходить одинаковые струйки дыма. Это подтверждает, что и газы передают производимое на них давление во все стороны одинаково.

Давление в жидкости и газе.

На жидкости, как и на все тела на Земле, действует сила тяжести. Поэтому, каждый слой жидкости, налитой в сосуд, своим весом создает давление, которое по закону Паскаля передается по всем направлениям. Следовательно, внутри жидкости существует давление. В этом можно убедиться на опыте.

В стеклянную трубку, нижнее отверстие которой закрыто тонкой резиновой пленкой, нальем воду. Под действием веса жидкости дно трубки прогнется.

Опыт показывает, что, чем выше столб воды над резиновой пленкой, тем больше она прогибается. Но всякий раз после того, как резиновое дно прогнулось, вода в трубке приходит в равновесие (останавливается), так как, кроме силы тяжести, на воду действует сила упругости растянутой резиновой пленки.

Начиная с 80-х годов прошлого столетия, в европейских странах происходит постоянное ужесточение требований нормативов по загрязнению атмосферы выбросами от автомобильного транспорта. Стандарты безопасности экологии, этапы эволюции:

  1. Евро 0. В 1988 году провозглашены правила по ограничению содержания в выхлопных газах таких включений, как: дым (К), соединения углеводорода (СН), азотно-окисные вещества (NO).
  2. Евро 1,2…5. С 1992 и по 2015 годы велась успешная борьба за снижение перечисленных составляющих. В результате они были уменьшены в несколько сотен раз. К данному перечню было добавлено дополнительное ограничение на наличие в выбросах дисперсных частиц (взвесей РМ).
  3. Евро 6. На основании данного документа введены ограничения на количество СО2 (двуокиси углерода).

Дизельные двигатели отличаются от бензиновых не только более экономичным потреблением топлива, но и менее токсичными выхлопами. Это достигается за счет принудительного нагнетания воздуха для увеличения мощностных показателей силового агрегата.

Работа систем турбонаддува в дизельных моторах выпуска до 2000 года

Например, выбросы турбодизелей весом не более 3500 кг с объемом двигателя, равным 1,9 литров, нормируются требованиями ГОСТа Р 41.83 – 2004.

График технических характеристик фирменного двигателя Volkswagen, установленного на автомобиль марки Golf с усовершенствованиями, произведенными в соответствии с Евро 0… 3:

Здесь применены регулируемые нагнетатели воздуха:

  • кривые 1 и 2 относятся к двигателю, оснащенному вакуумным клапаном, с помощью которого выхлоп может сбрасываться за пределы турбины;
  • 3 – 5 показывают работу аппарата соплового типа с регулируемым сечением.
  1. Максимальные значения давления двигателя достигается при скорости вращении коленвала в диапазоне 1 000 – 2 000 об/мин.
  2. Максимальное давление сохраняет свои значения при 2 – 4 000 об/мин.
  3. После усовершенствований, проведенных согласно требованиям Евро 0 – 3 давление увеличилось до 2,5 бар. При этом мощность возросла почти до 57 против 34 кВт/л. Наращивание мощностных характеристик выше 42 кВт/л возможно при наличии одноступенчатой турбины с изменяемым сечением сопла, что обеспечивает чистоту выбросов, соответствующую требованиям Евро2,3.

В последующие годы после введения нормативов Евро 4 – 6 одноступенчатые турбокомпрессоры постепенно модернизировались. В настоящее время используются современные двухступенчатые турбины.

Принцип действия одноступенчатых нагнетателей

Такие конструкции получают вращение благодаря напору отработавших газов. Одноступенчатые турбокомпрессоры (ТК) разделяются на регулируемые, а также нерегулируемые устройства. Регулирование осуществляется за счет следующих факторов:

  • изменение скорости выхлопных газов перед входом в улитку турбины;
  • изменение объема воздуха, выходящего из турбины.

Наиболее популярные системы турбонаддува для дизельных авто:

  • WGT с вакуумным клапаном (газы сбрасываются в окружающее пространство мимо турбины);
  • ТК РСА оснащенный регулируемым сопловым аппаратом;
  • ТК типа WGT (благодаря дросселю давление выхлопных газов резко снижается перед входом в турбокомпрессор).

Принцип работы устройства ТК типа WGT представлен на рисунке:

  1. Преобразователь.
  2. Вакуумный насос.
  3. Клапан.
  4. Колесо турбины.
  5. Привод клапана.
  6. Патрубок подвода дыма к турбине.
  7. Труба для подачи сжатого воздуха к впускному коллектору.
  8. Потоки отработанных газов.
  9. Рабочее колесо, связанное общим валом с турбинным.

Основные плюсы и минусы турбины ТК типа WGT

Достоинства состоят в следующем:

  • простота конструкции;
  • легкость управления перепускным клапаном;
  • стабильное давление в широком диапазоне оборотов двигателя (от 2 000 до 4 500 об/мин).

К недостаткам относятся такие факторы:

  1. При выбросе газов мимо ТК наблюдается увеличение расхода топлива, а также возрастает количество вредных выбросов.
  2. При переходе ДВС на другие режимы появляются провалы в давлении воздуха (эффект турбоямы).

Конструктивные особенности и принцип работы ТК РСА

Такие турбокомпрессоры устанавливаются в дизельных двигателях объемом более 1, 4 литра. С их помощью удается увеличить крутящий момент мотора на фоне сравнительно невысоких оборотов. Это способствует существенному улучшению разгонных показателей автомобиля. Замечено, что при использовании турбин типа РСА заметно снижены вредные выбросы, наблюдается экономия топлива.

На графиках хорошо видны положительные изменения при эксплуатации двигателей, оснащенных этими турбинами в сравнении с ТК WGT:

Схема устройства воздушного турбокомпрессора ТК РСА с поворотными лопатками:

  1. Вход отработавших газов.
  2. Колесо турбинное.
  3. Поворачивающиеся лопасти.
  4. Трубка разрежения.
  5. Регулирующее колесо.
  6. Смазочное отверстие.
  7. Всасывающий патрубок.
  8. Подача воздуха под давлением на коллектор.

Преимущества турбин типа ТК РСА

При использовании конструкций данного типа выхлопные газы не попадают в атмосферу минуя, турбогенератор. Это дает большие преимущества:

  • экономичность работы системы;
  • снижение расхода топлива, моторного масла;
  • сведение к минимуму вредных влияний на экологию;
  • отсутствие провалов давления при переключении режимов;
  • рост давления воздуха (не менее 2,6 бар).
  1. Повышенная сложность конструкции.
  2. Необходимость в приборах электронного управления.

Чем интересен турбокомпрессор типа VST

Данное устройство разработано на основе предыдущих моделей, предназначено для дизельных моторов менее 1,4 литра.

Схема турбины типа VST:

  1. Колесо.
  2. Полость в виде улитки.
  3. Канал подведения отработавших газов.
  4. Заслонка.
  5. Перепускная полость.
  6. Приводной механизм.

Регулирование расхода выхлопа производится при помощи заслонки клапана. При ее открытии увеличивается раствор улитки и объем газа.

Если мотор работает на пониженных оборотах, отработанные газы поступают на колесо турбины через небольшое сечение улитки. При этом обеспечена скорость выхлопа, достаточная для поддержания стабильного давления кислорода для наддува.

Воздуходувки: чем отличаются и как выбрать

Воздуходувка — простой садово-парковый инструмент и определиться с выбором не сложная задача. Инструмент безопасен в использовании и с ним легко работать.
Но вот перед вами каталог товаров и вы смотрите на характеристики и не понимаете, как интерпретировать эту информацию.
Поможем разобраться с цифрами, чтобы вы без труда выбрали идеальный воздуходув для своих нужд. Дочитайте статью до конца, чтобы узнать какие модели определенно заслуживают доверия. На основе продаж за 2017-2018 мы составили ТОП 6 самых популярных воздуходувок.

Типы воздуходувок

Стандартная воздуходувка сдувает мелкий мусор, листья, подходит для очистки дворов, тротуаров, подъездных путей, а еще с её помощью работники коммунальных служб зимой умудряются сдувать лед с крыш домов.

Воздуходувка-пылесос — способна решить те же задачи по очистке прилегающей территории, но оснащена функцией всасывания и комплектом для сбора мусора: мешком и насадками.

Ранцевые воздуходувки — профессиональные инструменты для уборки садово-парковых территорий, для коммунальных служб и дорожно-ремонтных организаций. Эти воздуходувки с большой мощностью и снабжены ранцевыми ремнями для продолжительной комфортной работы.

Характеристики

Две характеристики, которые важны, когда речь заходит о применении воздуходувки — объем перемещаемого воздуха и скорость воздушного потока.

Производительность

Объем воздуха, который перемещает воздуходувка, выражается в кубических метрах в час (м3/ч).
Каждая воздуходувка оборудована турбиной, которая передвигает воздух с определенной скоростью и в определенном объеме. Соотношение между этими двумя показателями эффективности определяет, какую задачу инструмент способен выполнить. От производительности воздуходувки напрямую зависит какое количество мусора она способна перемещать.

Скорость воздушного потока

Скорость воздуха из турбины измеряется в метрах в секунду (м/с). Высокая скорость воздушного потока позволяет перемещать мусор на большее расстояние, соответственно, вы уберете большую площадь за меньшее время.
Вдобавок, высокая скорость воздушного потока способствует перемещению предметов и мусора большей массы, вытесняя даже уплотненный мусор. Воздуходувка с высокой скоростью воздушного потока способна перемещать влажные листья, снег, лёд, обломки веток деревьев и даже небольшие камни.

Когда важна скорость, а когда производительность

Приведем, как пример, уборку листьев на приусадебном участке.

Если территория большая, но мало деревьев и опавшей листвы, воздуходувка с более высокой скоростью и небольшой производительностью будет лучше. Вы сможете быстрее передвигаться по участку, выдувать листья на большее расстояние, перемещать большой объем мусора не требуется.

Читать еще:  Что означает двигатели гбц

Большая территория с большим количеством мусора потребует как скорости, так и большой производительности.

Если нужно очистить небольшой участок, например внутренний дворик с большим количеством листьев, производительность воздуходувки будет более важна чем скорость воздушного потока.

Иногда высокая скорость воздушного потока это недостаток, например, если использовать инструмент в помещении или рядом с внешними стенами дома. Слишком быстрый воздушный поток раскидает мусор, мелкие предметы и камни, которые, отскочив от стен, способны угодить куда угодно: в окна или в людей.

Но, как правило, воздуходувка будет использоваться во всех вышеперечисленных ситуациях.
Существуют воздуходувки с одной фиксированной скоростью воздушного потока, но есть и более универсальные инструменты, которые оснащаются переключателями, а некоторые плавной регулировкой скорости.

Громкие и мощные vs тихие и легкие

Определится с типом питания воздуходувки просто.

Бензиновые модели самые мощные и производительные, лучше подойдут для больших площадей. Минусы: большой вес и высокий уровень шума.

Электрические модели менее мощные, но они гораздо легче, работают тише бензиновых и без вредных выбросов.

Если хотите сделать выбор в пользу электрической, но не желаете при работе возиться с электрическим удлинителем, делайте выбор в пользу аккумуляторных моделей.

ТОП 6 самых популярных воздуходувок по версии Кувалда.ру

6 место делят аккумуляторные воздуходувки BOSCH GBL 18V-120 и BOSCH ALB 18 LI — легкие компактные модели, с низким уровнем шума и хорошими показателями производительности. Самые популярные аккумуляторные воздуходувки с доступной ценой.

5 место: электрическая воздуходувка-пылесос PATRIOT BV 2000 E с мешком для сбора мусора в комплекте. К достоинствам, понятным из названия инструмента, можно добавить невысокую стоимость. Эту электрическую воздуходувку-пылесос выбирают из-за хорошей оснащенности и низкой цены.

4 место поделили бензиновые воздуходувки-пылесосы PATRIOT РТ 30 и HITACHI RB 24 E. Это надежная бензиновая садовая техника с демократичной ценой, благодаря этим качествам инструменты стали популярны. Преимущество PATRIOT РТ 30 — наличие в комплекте мешка для сбора мусора. У HITACHI RB 24 E комплект для всасывания приобретается отдельно.

3 место заняла ранцевая бензиновая воздуходувка HUSQVARNA 580 Bts, которая полюбилась дорожно-ремонтным бригадам и службам занимающимся благоустройством садовых и парковых территорий. Пользователи отмечают невероятную живучесть и неприхотливость этой бензиновой воздуходувки.

2 место: бензиновая воздуходувка-пылесос HUSQVARNA 125ВVx. Укомплектована мешком для мусора, системой облегченного старта, надежным бензиновым двигателем и режимом мульчирования: специальная крыльчатка, измельчающая листья и траву, для равномерного и плотного заполнения травосборника. Лидер по технологичности и оснащенности среди бензиновых воздуходувок в нашем списке.

1 место разделили сразу три электрические воздуходувки-пылесоса трех брендов: STANLEY STPT600, HITACHI RB 40SA и BOSCH ALS 30. Это самые популярные электрические модели. Их выбирают из-за небольших габаритов, малого веса, а главное, из-за доступной цены.

Пока размышляете над выбором воздуходувки, посмотрите наше видео

Основы теплотехники

Действительная индикаторная диаграмма

Полезная работа, которую совершает поршень при перемещении внутри цилиндра, получается в результате частичного преобразования теплоты при сгорании топлива. Эту работу называют индикаторной.
Индикаторная работа соответствует площади, заключенной между кривой сжатия и кривой расширения на индикаторной диаграмме (рис. 1).
Площадь на индикаторной диаграмме, заключенная между кривыми впуска и выпуска, соответствует работе, затраченной на процесс газообмена (насосные ходы поршня). Как известно, точки с и z‘, полученные на расчетной индикаторной диаграмме, не соответствуют реально протекающим процессам сжатия и сгорания. В результате предварительного открытия клапанов и запаздывания их закрытия относительно ВМТ и НМТ поршня часть площади, соответствующей индикаторной работе, выпадает из индикаторной диаграммы (пунктирная линия b’bb”).

В результате площадь действительной индикаторной работы (сплошные линии) оказывается меньше расчетной (штриховые линии).
Для получения действительной индикаторной диаграммы используют коэффициент скругления φi . Значения коэффициента скругления в зависимости от типа четырехтактного двигателя могут принимать значения от 0,92 до 0,97.

Индикаторные показатели

Индикаторными показателями называют показатели, характеризующие работу, совершаемую газами в цилиндре двигателя. Эти показатели определяют эффективность использования рабочего объема двигателя и степень преобразования выделяемой теплоты в полезную работу внутри цилиндров.
К индикаторным показателям относятся:

  • индикаторная мощность Ni ;
  • среднее индикаторное давление pi ;
  • индикаторный КПД ηi ;
  • удельный индикаторный расход топлива gi .

Среднее индикаторное давление

Среднее индикаторное давление – это условное постоянное по величине избыточное давление, которое, действуя на поршень в течение одного хода, совершает работу, равную работе газов за весь цикл:

где Li – работа газов за один цикл в одном цилиндре двигателя; pi – среднее индикаторное давление; F – площадь поршня; S – ход поршня; Vh – рабочий объем цилиндра.

Тогда можно записать:

Т. е. среднее индикаторное давление численно равно работе газов за цикл, отнесенной к единице рабочего объема. Таким образом, этот показатель оценивает степень эффективности использования объема цилиндра.

Значения pi могут быть получены расчетным путем или по индикаторным диаграммам. При расчете используют параметры характерных точек расчетных циклов. При этом работа расчетного цикла может быть выражена как разность работ расширения и сжатия:

где L’yz + L’zb — индикаторная работа расширения расчетного цикла двигателя, L’ac – работа сжатия.

Так как работа (и среднее индикаторное давление) действительных циклов на самом деле меньше, чем расчетных циклов, то с учетом коэффициента скругления φi индикаторной диаграммы:

С помощью индикаторной диаграммы можно найти среднее индикаторное давление, обозначив индикаторную работу через площадь Fi :

где mр – масштаб диаграммы по оси ординат; l – длина диаграммы по оси абсцисс.

Индикаторная мощность

Индикаторная мощность Ni – это мощность, которая развивается газами внутри цилиндра. В общем случае мощность – это скорость выполнения работы, т. е. работа, совершаемая в единицу времени. Работа газов в цилиндрах двигателя за 1 мин рассчитывается по формуле:

где n – частота вращения коленчатого вала; τ – число тактов; i – число цилиндров.

Тогда работа, совершаемая газами за 1 сек, т. е. индикаторная мощность будет равна:

Индикаторный КПД

Индикаторный КПД ηi – это отношение теплоты, преобразованной в индикаторную работу Qi к общему количеству теплоты затраченного топлива Q1 :

где Gтц – цикловая подача топлива; Hи – низшая теплотворная способность топлива.

Индикаторные КПД характеризует экономичность действительного цикла. Он всегда меньше термодинамического КПД вследствие дополнительных потерь в действительном цикле, которые не учитываются при определении ηi . К таким потерям относятся теплоотдача в стенки цилиндра, потери на неполноту и несвоевременность сгорания топлива, на диссоциацию (распад) продуктов сгорания.

Для оценки степени уменьшения использования теплоты в действительном цикле по сравнению с термодинамическим циклом используют относительный КПД ηo :

Индикаторный удельный расход топлива

Другим показателем, характеризующим экономичность действительного цикла, является индикаторный удельный расход топлива gi :

где Gт – часовой расход топлива.

Удельный индикаторный расход топлива и индикаторный КПД связаны между собой отношением:

Из уравнения (6) получим:

Подставив это выражение в уравнение (2), получим:

Выразив цикловую подачу топлива в зависимости от цикловой подачи воздуха и коэффициента избытка воздуха, и подставив эти выражения в предыдущее уравнение, получим:

Факторы, влияющие на индикаторные показатели

На индикаторные показатели оказывают влияние следующие факторы:

1. Топливо

Изменение фракционного состава топлива в зависимости от способа смесеобразования приводит к ухудшению или улучшению индикаторных показателей.

2. Состав смеси

Для дизельных и карбюраторных двигателей состав смеси оказывает различное влияние (рис. 2).
У карбюраторного двигателя наибольшее значение индикаторного КПД достигается при α = 1,05…1,1, когда имеет место полное и достаточно быстрое сгорание топлива.
У дизелей вследствие недостатков внутреннего смесеобразования топлива полностью сгорает при α = 2,5…4,0, чему способствует наибольшее значение индикаторного КПД. Уменьшение коэффициента избытка воздуха от указанных значений приводит к недогоранию топлива, увеличению тепловых потерь с воздухом, не участвующим в горении.

3. Угол опережения зажигания

С увеличением угла опережения зажигания увеличивается максимальное давление сгорания, «жесткость» работы, потери теплоты в окружающую среду. При позднем зажигании процесс сгорания смещается на процесс расширения, из-за чего падает давление и с ним индикаторная работа. Поэтому КПД снижается при любом отклонении угла опережения зажигания от оптимального.

4.Частота вращения коленчатого вала

Рост частоты вращения коленчатого вала приводит к увеличению индикаторного КПД, поскольку сокращается время цикла и суммарная теплоотдача в стенки цилиндров. Однако при некоторых максимальных значениях частоты вращения коленчатого вала индикаторный КПД падает, так как догорание топлива все более завершается на линии расширения (по индикаторной диаграмме).

5. Нагрузка

У карбюраторных двигателей наибольшие значения индикаторного КПД соответствуют средним нагрузкам при экономичном составе смеси 1,05 α α α , чем дизели с однополостными камерами сгорания. Поэтому, несмотря на меньшую величину индикаторного КПД, среднее индикаторное давление двигателей с раздельными камерами сгорания не уступает среднему индикаторному давлению двигателей с неразделенной камерой сгорания.

7. Степень сжатия

Степень сжатия влияет на индикаторный КПД также, как и на термодинамический КПД, поэтому при проектировании двигателей стремятся к увеличению степени сжатия. Однако у карбюраторных двигателей увеличение степени сжатия ограничено детонацией. У дизельных двигателей индикаторный КПД при увеличении степени сжатия более некоторых оптимальных значений будет изменяться незначительно.

8. Климатические условия (окружающая среда)

При увеличении температуры окружающей среды и снижении давления уменьшается наполнение цилиндров по массе. При неизменной подаче топлива уменьшается коэффициент избытка воздуха, что ведет к снижению показателей индикаторного КПД и индикаторного давления.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector