Instrukcja do ćwiczenia
Transkrypt
Instrukcja do ćwiczenia
Instrukcja do ćwiczenia Temat: Wyznaczanie średniego ciśnienia indykowanego i mocy indykowanej silnika za pomocą indykatora elektronicznego Uwaga! Student przed przystąpieniem do zajęć musi być przygotowany z zakresu podstawowych pojęć termodynamiki i kinematyki ruchu układu tłokowo korbowego. Uwaga! Podczas ćwiczenia elementy indykatora silnie się nagrzewają. Praca z czujnikiem musi być wykonywana w rękawicach ochronnych i z zachowaniem zasad bezpieczeństwa. Opis ćwiczenia Przygotować silnik Sulzer 5BAH22 do ruchu. Przygotować układ pomiarowy ciśnienia indykowanego i załączyć komputer. Przygotować aplikację pomiarową do zapisu tekstowych plików pomiarowych o długości nie większej niż 3 sekundy i częstości pomiarowej 6kHz. Uruchomić silnik. Ustawić prędkość obrotową 500obr/min i sprawdzić prawidłowe działanie silnika zgodnie ze standardową procedurą ( smarowanie, parametry pracy, ewentualne przecieki, nietypowe odgłosy). Dokonać rejestracji pliku pomiarowego dla obciążeń: bieg jałowy, 25% i 50% mocy elektrycznej napędzanej prądnicy. Następnie obniżyć obciążenie silnika i po odczekaniu ok. 2 minut zatrzymać. Każdy student powinien dostać jeden, unikalny przebieg ciśnień w cylindrze do opracowania. Ze względu na niepowtarzalność przebiegów spalania dane wejściowe nie mogą się powtarzać. W szczególnych przypadkach dopuszczalne jest grupowanie studentów parami. Przygotowanie wyników do pomiarów Student otrzymuje wyniki pomiarów w postaci plików z rozszerzeniem *.ASC, pliki te można odczytać dowolnym programem do odczytu plików tekstowych (Word, notatnik itp.) jak również mogą być importowane do arkusza kalkulacyjnego (np. Excel). Każdy plik zawiera nagłówek zawierający podstawowe informacje o parametrach pomiaru: częstość próbkowania, datę zapisu itp., jak również trzy kolumny liczbowe: pierwsza kolumna jest informacją o czasie zapisu próbki, druga kolumna zawiera wartości mierzonych przebiegów ciśnienia, zaś trzecia kolumna podaje sygnał ze znacznika położenia wału korbowego. Kolumny liczb mogą mieć długość nawet kilkudziesięciu tysięcy elementów zależnie od wybranej częstości próbkowania i długości czasu zapisu. Należy zaimportować plik pomiarowy do arkusza kalkulacyjnego. Otworzyć pusty, „nowy”, plik arkusza. Wybrać polecenie otwórz i w oknie „pliki typu:” wybrać polecenie „wszystkie pliki”. Następnie wskazać wybrany plik pomiarowy zarejestrowany podczas zajęć i wcisnąć przycisk „otwórz”. Powinno ukazać się okno kreatora importu. W oknie „Typ danych źródłowych” należy zaznaczyć pozycję „Rozdzielany”, w następnym kroku w polu ograniczniki zaznaczyć kratkę „Tabulator” i zakończyć proces importu danych. W arkuszu powinien ukazać się zaimportowany przebieg pomiaru. W celu łatwiejszego manipulowania dużymi ilościami danych można skopiować pierwszych 7 linii do osobnego arkusza, zaś z zaimportowanej części danych cały nagłówek można usunąć. Zadania obliczeniowe 1. Przygotować niezbędne wzory do wyznaczania położenia tłoka silnika w funkcji kąta i czasu (Ildefons Piotrowski Okrętowe Silniki Spalinowe rozdział 4 – Obciążenia mechaniczne i cieplne silnika) Przygotować również wzory do wyznaczania średniego ciśnienia indykowanego (Ildefons Piotrowski Okrętowe Silniki Spalinowe rozdział 2 – Termodynamiczne podstawy działania silników spalinowych z zapłonem samoczynnym) oraz do wyznaczania mocy indykowanej na podstawie wartości średniego ciśnienia indykowanego rozdział 3 – Wielkości charakteryzujące silnik) 2. Podczas ćwiczeń korzystając z danych silnika ukazanych na tablicy w siłowni zanotować średnicę tłoka silnika, skok tłoka oraz kolejność zapłonów cylindrów. Należy też zmierzyć długość korbowodu od osi czopa korbowego do osi sworznia tłokowego. 3. Korzystając z 3 kolumny liczbowej wyznaczyć średnią prędkość obrotową każdego z 6 dowolnie wybranych, kolejnych obrotów wału korbowego. Jeżeli student pracuje z przebiegiem w którym znacznik położenia wału nie pokrywa się z GMP tłoka badanego układu, należy przeliczyć położenie GMP o wartość wynikającą z kolejności zapłonów cylindrów. 4. Zakładając stałą prędkość kątową wału ω wyznaczoną w punkcie 3 instrukcji, wyznaczyć kąt o jaki obraca się wał pomiędzy kolejnymi zarejestrowanymi próbkami ciśnienia. 5. Na podstawie danych geometrycznych układu tłokowo korbowego i kolejnych wartości kąta położenia korby wału wyznaczyć położenie tłoka a następnie objętość skokową cylindra. (podpowiedź: położenie tłoka w GMP powinno odpowiadać kątowi korby 0 o oraz objętości skokowej 0) 6. Zgodnie z interpretacją geometryczną całki Riemanna (suma prostokątów) wyznaczyć pole powierzchni pod linią przebiegu ciśnień jako sumę iloczynów zmian objętości i wartości ciśnienia. Przyjmując jako ujemne wartości pola przed GMP tłoka i za wartości dodatnie pole za GMP tłoka zostanie wyznaczone pole pracy L silnika. Dzieląc pole pracy przez objętość skokową silnika uzyskana zostanie wartość średniego ciśnienia indykowanego pi. 7. W oparciu o wyznaczone średnie ciśnienie indykowane wyznaczyć wartość mocy indykowanej generowanej z cylindra. 8. Powyższe wartości wyznaczyć dla 3 kolejnych cykli pracy silnika. sprawozdanie Przedstawić w sprawozdaniu metodykę pomiaru oraz obliczeń, dla wszystkich zastosowanych wzorów przywołać źródło pochodzenia. Wyznaczone wartości liczbowe zaprezentować w formie tabelarycznej. Przedstawić wykresy przebiegu zmian ciśnienia w funkcji czasu oraz w funkcji kąta obrotu wału korbowego dla jednego, dowolnie wybranego, pełnego cyklu pracy silnika. Sprawozdanie dostarczyć w formie elektronicznej na nośniku pamięci, płycie CD lub przesłać pocztą elektroniczną.