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.