Объемный кпд beta: Объёмный КПД двигателя внутреннего сгорания

Объёмный КПД двигателя внутреннего сгорания

Объёмный КПД двигателя внутреннего сгорания отражает эффективность всасывания в цилиндр и выпуска из цилиндра рабочей среды (то есть, топливо-воздушной смеси или выхлопных газов). Говоря более строго, объёмный КПД — это отношение (или процентное соотношение) количества рабочей среды, фактически всасываемой в цилиндр, к объёму самого цилиндра (при неизменных условиях). Поэтому те двигатели, которые могут создавать давления на входах в трубопроводы выше давления окружающей среды, могут иметь объёмный КПД больший 100 %.

Объёмный КПД может быть улучшен несколькими путями. В частности, к ним относятся выбор оптимальной степени открытия клапанов (относительно объёма цилиндров) и выбор обтекаемой конструкции портов.

Двигатели с высоким объёмным КПД в общем случае способны работать с бо́льшими скоростями и способны вырабатывать бо́льшую полную мощность из-за меньших потерь при паразитическом перемещении воздуха внутрь и вне двигателя.

Общим, принятым производителями, подходом по увеличению объёмного КПД является использование больших по размеру клапанов или систем с числом клапанов на цилиндр, бо́льшим двух (

англ.) (мультиклапанных систем).

Увеличенные клапана улучшают всасывание и впуск воздуха, но имеют повышенную массу. Мультиклапанная система включает в себя два или более клапанов с общей площадью большей, чем площадь одного большого клапана, в то время как мультиклапанная система имеет меньшую массу.

Во многих автомобилях спортивного типа используют точно расчитанное расположение впускных отверстий и настройки выхлопной системы для перемещения воздуха внутрь и наружу двигателя, используя резонанс системы. В двухтактных двигателях эта идея реализуется в применении камер расширения (англ.), которые возвращают утечки топливо-воздушной смеси обратно в цилиндр. Более современная технология — изменяемые фазы газораспределения, задачей которой является учитывать влияние на объёмный КПД сокрости двигателя: при более высоких скоростях двигатель нуждается в том, чтобы клапаны были открыты больший процент времени от продолжительности цикла для перемещения рабочей среды внутрь и наружу двигателя.

Объёмный КПД более 100 % может быть получен путём использования нагнетателей или турбонагнетателей — устройств, принудительно нагнетающих воздух в цилиндры. При должных настройках, можно получить объёмный КПД более 100 % и в двигателях с естественным всасыванием (англ.) воздуха. Предельное значение объёмного КПД двигателей с естественным всасыванием составляет около 137 %^[1]; такие двигатели обычно имеют два распредвала в головке цилиндров и четыре клапана на цилиндр.

Более радикальные решения задачи повышения повышения объёмного КПД включают в себя использование гильзовых клапанов (англ.), в которых вместо тарельчатого клапана установлена вращающаяся вокруг поршня гильза, или в других случаях вращающаяся под цилиндрическими головками гильза. В такой системе порты могут быть настолько большими, насколько это необходимо. Однако имеется практическое ограничение, накладываемое прочностью гильзы: при слишком больших размерах портов гильза может продавливаться в них под действием давления в цилиндре.

Примечания

1. ↑ SohoPros ENDYN. Theoldone.com. Архивировано из первоисточника 13 июля 2012. Проверено 7 ноября 2010.

Какое КПД у двигателя внутреннего сгорания

Коэффициент полезного действия (КПД) – широко используемая характеристика эффективности некоторой системы или устройства. В нашем случае этой системой выступает двигатель внутреннего сгорания. Казалось бы, о какой эффективности может идти речь в мире современных моторов, разве она не равна 100 процентам? Но оказывается, как нет в нашем мире идеально черного или белого, так нет и машины, у которой вся энергия, получаемая от горения топлива, полностью переходит в механическую энергию, а последняя в свою очередь в полезную энергию прижимающую пилота автомобиля в его кресло.

Что такое КПД двигателя внутреннего сгорания.

Отношение полезной энергии к полной (затраченной), выраженное в процентном отношении, и есть искомый КПД двигателя внутреннего сгорания. Разберемся, куда же теряется энергия.

На что тратиться полезная энергия?

Первый пункт здесь – это потери, возникающие непосредственно при горении топлива, ведь все топливо в двигателе никогда не сгорает, часть его улетает в выхлопную трубу. Эта часть, в среднем, составляет около 25%.

Следующим местом (точнее явлением), куда исчезает энергия, является тепло, выделяемое при горении. Возможно, кто-то из вас еще помнит со времен, проведенных на школьной скамье, что для получения тепла требуется энергия, соответственно, образуемое тепло – это есть потери энергии. Здесь стоит заметить, что тепла при работе двигателя внутреннего сгорания образуется с излишком, что требует внедрения серьезной системы охлаждения.

Далее, кроме тепла, выделяемого от горения, тепло выделяется и при самой работе двигателя, ведь все его части трутся, теряя тем самым часть своей энергии.

Подведя итог, получаем еще порядка 35-40% потерь энергии на образование тепла.

Ну, и третья группа потерь – это потери на обслуживание дополнительного оборудования. Помпа системы охлаждения, генератор, кондиционер и пр. – все они для своей работы тоже потребляют энергию. Энергия эта берется от работы двигателя – в размере порядка 10%.

Подведя итог, получаем, что, сжигая топливо, в реальности на «полезное» дело автомобиль затрачивает лишь четверть, а порой и вовсе пятую часть той энергии, которую вырабатывает его движок. Цифры средние, но разбежка в целом понятна.

КПД бензинового и дизельного двигателя.

При этом стоит оговориться, что у бензиновых и дизельных машин КПД двигателя внутреннего сгорания различен: 20% против 40% (соответственно). Данный факт имеет место быть потому, что несмотря на то, что потери на обслуживание механики и нагрев планеты в бензиновых моторах и «дизелях» сопоставимы, количество сжигаемого в процессе горения топлива у дизельных двигателей выше.

Подводя итоги и вспомнив историю появления двигателя внутреннего сгорания, когда КПД составлял немногим более 5%, можно сказать, что инженеры шагнули далеко вперед, а учитывая факт того, что 100% КПД, а по сути идеального двигателя, им вряд ли удастся добиться, можно утверждать, что современные двигатели, скорее всего, достигли своего верха возможного КПД, поэтому неудивительно, что сегодня все чаще автомобилистам предлагаются машины с гибридными двигателями и электромобили, ведь КПД движка у них (электромобилей) – для справки – порядка 90%.

autoepoch.ru

Гидравлика Учебное пособие — Стр 14

гидроцилиндра ηм = 0,98, η0 = 1, масса поршня со штоком m = 50 кг. Давлением жидкости в штоковой полости гидроцилиндра пренебречь.

3.26.Гидромотор развивает вращающий момент М = 100 Н·м при частоте вращения n = 1800 мин-1. Определить расход, давление и

мощность потока жидкости на входе в гидромотор, если его рабочий объем V = 50 см3, механический КПД ηм = 0,96, объемный КПД ηо = 0,95, а давление жидкости на сливе р2 = 80 кПа.

3.27.Определить КПД гидромотора, если давление жидкости на входе р1 = 15 МПа, расход Q = 1,5л/с, частота вращения вала n = 20 с-1,

вращающий момент М = 126 Н·м, давление на сливе р2 = 0,05 МПа, рабочий объем гидромотора V = 70 см3.

3.28.Поршневой насос двухстороннего действия диаметром цилиндра D = 280 мм, ходом поршня 1 = 200 мм и диаметром штока

dш = 120 мм заполняет бак вместимостью V=1,6 м3 за 1,5 мин. Определить объемный

КПД насоса, если частота вращения кривошипа n = 50 мин-1.

3.29.Поршневой насос двухстороннего действия подает воду с расходом Q = 10 л/с на высоту Нг = 40 м по трубопроводу длиной l = 80 м и диаметром d = 100 мм.

Кзадаче 3.28; 3.29.

Определить диаметры цилиндра и штока D и dш, ход поршня l, и мощность насоса, если частота вращения кривошипа n = 100 мин-1, объемный КПД насоса η0=0,9, полный КПД η=0,8. 3аданы отношения l/D = 1,5 и dш/D=0,20, коэффициент потерь на трение λ = 0,03, суммарный коэффициент местных сопротивлений Σζ = 25.

3.30.Шестеренный насос развивает давление рн = 6,5 МПа при частоте вращения n = 1200 мин-1. Определить потребляемую им мощность, если ширина шестерни b = 30 мм, диаметр начальной окружности Dн = 60 мм, число зубьев z = 8, объемный КПД η0= 0,85, КПД насоса η = 0,72.

3.31.Определить мощность трехвинтового насоса при частоте вращения n = 2900 мин-1, если развиваемое им давление р = 2,2 МПа, наружный диаметр ведомого винта dн = 62 мм, объемный КПД η0 = 0,8, КПД насоса η = 0,78.

3.32.Определить мощность пластинчатого насоса однократного действия, если вакуум на входе рвак = 30 кПа, манометрическое

103

давление, развиваемое насосом, рман = 1,5 МПа, радиус статора R = 30 мм, число пластин z = 8, толщина пластин δ = 2 мм, ширина пластины b = 30 мм, эксцентриситет е = 3 мм, частота вращения ротора n = 1000 мин-1, объемный КПД η0 = 0,65, полный КПД насоса η = 0,55. Диаметры всасывающей и напорной гидролиний одинаковы.

3.33.Аксиально – поршневой насос должен создавать подачу Q = 3,5 л/с и давление рн = 22 МПа при частоте вращения n = 1440 мин-1. Рассчитать основные геометрические параметры насоса – диаметр цилиндра d, ход поршня l, диаметр делительной окружности ротора D, а также мощность насоса, если число цилиндров z = 7; угол наклона диска γ=20о; объемный КПД ηо=0,95; механический КПД ηм=0,9; l=2d.

3.34.Определить основные геометрические размеры шестеренного насоса (диаметр начальной окружности, диаметр окружности выступов, ширина шестерни) и мощность по следующим

исходным данным: подача насоса Q = 2 л/с, давление рн = 16 МПа, частота вращения n = 1440 мин-1, объемный КПД ηо = 0,9, КПД насоса

η= 0,85, число зубьев z = 16, модуль зацепления m = 4 мм.

3.35.Определить угол наклона диска γ аксиально – поршневого гидромотора, при котором частота вращения его вала n = 1200 мин-1, если расход рабочей жидкости Q = 3 л/с, перепад давления Δргм = 12 МПа, количество цилиндров z = 7, диаметр цилиндра d = 30 мм, диаметр окружности, на которой расположены оси цилиндров, D = 160 мм, объемный КПД ηо = 0,98, механический КПД ηм = 0,90.

Каким будет при этом вращающий момент на валу гидромотора?

3.36.Определить расход рабочей жидкости Q и давление р1 на входе в радиально – поршневой гидромотор, при которых вращающий

момент на его валу будет равен М = 1,5 кН · м, а частота вращения

вала n = 120 мин-1, если давление на выходе р2 = 0,02 МПа. Рабочий объем гидромотора V = 100 см3, механический КПД ηм = 0,96, объемный КПД ηо = 0,94.

3.37.Определить вращающий момент и частоту вращения вала шестеренного гидромотора при расходе рабочей жидкости Q = 0,8 л/с, если давление на выходе в гидромотор р1 = 10,5 МПа, а давление на выходе р2 = 0,5 МПа. Ширина шестерни b = 32 мм, модуль зацепления m = 4 мм, число зубьев z = 20, механический КПД ηм = 0,8, объемный КПД ηо = 0,90.

104

Насосы и гидромоторы

3.5. Аксиально-поршневые насосы и гидромоторы

Аксиально-поршневые гидромашины нашли широкое применение в гидроприводах, что объясняется рядом их преимуществ: меньшие радиальные размеры, масса, габарит и момент инерции вращающихся масс; возможность работы при большом числе оборотов; удобство монтажа и ремонта.

Аксиально-поршневой насос состоит из блока цилиндров 8 (рис.3.8) с поршнями (плунжерами) 4, шатунов 7, упорного диска 5, распределительного устройства 2 и ведущего вала 6.

Рис.3.8. Принципиальные схемы аксиально-поршневых насосов:
1 и 3 — окна; 2 — распределительное устройство; 4 — поршни;
5 — упорный диск; 6 — ведущий вал; 7 — шатуны; 8 — блок цилиндров
а — с иловым карданом; б — с несиловым карданом;
в — с точечным касанием поршней; г — бескарданного типа

Во время работы насоса при вращении вала приходит во вращение и блок цилиндров. При наклонном расположении упорного диска (см. рис.3.8, а, в) или блока цилиндров (см. рис.3.8, б, г) поршни, кроме вращательного, совершают и возвратно-поступательные аксиальные движения (вдоль оси вращения блока цилиндров). Когда поршни выдвигаются из цилиндров, происходит всасывание, а когда вдвигаются — нагнетание. Через окна 1 и 3 в распределительном устройстве 2 цилиндры попеременно соединяются то с всасывающей, то с напорной гидролиниями. Для исключения соединения всасывающей линии с напорной блок цилиндров плотно прижат к распределительному устройству, а между окнами этого устройства есть уплотнительные перемычки, ширина которых b больше диаметра d_к отверстия соединительных каналов в блоке цилиндров. Для уменьшения гидравлического удара при переходе цилиндрами уплотнительных перемычек в последних сделаны дроссельные канавки в виде небольших усиков, за счет которых давление жидкости в цилиндрах повышается равномерно.

Рабочими камерами аксиально-поршневых насосов являются цилиндры, аксиально расположенные относительно оси ротора, а вытеснителями — поршни. По виду передачи движения вытеснителям аксиально-поршневые насосы подразделяются на насосы с наклонным блоком (см. рис.3.8, б, г) и с наклонным диском (см. рис.3.8, а, в). Известные конструкции аксиально-поршневых насосов выполнены по четырем различным принципиальным схемам.

Насосы с силовым карданом (см. рис.3.8, а) приводной вал соединен с наклонным диском силовым карданом, выполненным в виде универсального шарнира с двумя степенями свободы. Поршни соединяются с диском шатунами. При такой схеме крутящий момент от приводящего двигателя передается блоку цилиндров через кардан и наклонный диск. Начальное прижатие блока цилиндров распределительному устройству обеспечивается пружиной, а во время работы насоса давлением жидкости. Передача крутящего момента блоку цилиндров необходима для преодоления сил трения между торцом блока цилиндров и распределительным устройством.

В насосах с двойным несиловым карданом (см. рис.3.8, б) углы между осью промежуточного вала и осями ведущего и ведомого валов принимают одинаковыми и равными 1 = 2 = /2. При такой схеме вращение ведущего и ведомого валов будет практически синхронным, а кардан полностью разгруженным, так как крутящий момент от приводящего двигателя передается блоку цилиндров через диск 5, изготавливаемый заодно с валом 6.

Насосы с точечным касанием поршней наклонного диска (см. рис.3.8, в) имеют наиболее простую конструкцию, поскольку здесь нет шатунов и карданных валов. Однако для того, чтобы машина работала в режиме насоса, необходимо принудительно выдвижение поршней из цилиндров для прижатия их к опорной поверхности наклонного диска (например, пружинами, помещенными в цилиндрах). По такой схеме чаще всего изготовляют гидромоторы типа Г15-2 (рис.3.9). Эти машины выпускаются небольшой мощности, т.к. в местах контакта поршней с диском создается высокое напряжение, которое ограничивает давление жидкости.

Рис.3.9. Аксиально-поршневой гидромотор типа Г15-2:
1 — вал; 2 — манжета; 3 — крышка; 4, 9 — корпус; 5, 16 — подшипник;
6 — радиально упорный подшипник; 7 — барабан; 8 — поводок; 10 — ротор;
11 — пружины; 12 — дренажное отверстие; 13 — распределительное устройство;
14 — полукольцевые пазы; 15 — отверстие напорное; 17 — поршни; 18 — шпонка; 19 — толкатель

Аксиально-поршневые машины бескарданного типа (см. рис.3.8, г) блок цилиндров соединяется с ведущим валом через шайбу и шатуны поршней. По сравнению с гидромашинами с карданной связью машины бескарданного типа проще в изготовлении, надежнее в эксплуатации, имеют меньший габарит блока цилиндров. По данной схеме отечественной промышленностью выпускается большинство аксиально-поршневых машин серии 200 и 300 (рис.3.10).

Рис.3.9. Аксиально-поршневой гидромотор типа Г15-2:
1 — вал; 2 — манжета; 3 — крышка; 4, 9 — корпус; 5, 16 — подшипник;
6 — радиально упорный подшипник; 7 — барабан; 8 — поводок; 10 — ротор;
11 — пружины; 12 — дренажное отверстие; 13 — распределительное устройство;
14 — полукольцевые пазы; 15 — отверстие напорное; 17 — поршни; 18 — шпонка; 19 — толкатель

Структура условного обозначения аксиально-поршневых машин серий 200 и 300 приведена на рис.3.11.

Подача (расход) аксиально-поршневой гидромашины зависит от хода поршня, который определяется углом γ наклона диска или блока цилиндров ( γ < 25 ). Если конструкция гидромашины в процессе ее эксплуатации допускает изменение угла γ, то такие машины регулируемые. При изменении угла наклона шайбы или блока цилиндров с + γ до — γ достигается реверсирование направления потока жидкости или вращения ротора гидромашины.

Рис.3.11. Структура условного обозначения
аксиально-поршневых гидромашин серий 200 и 300

Подачу для машин с бесшатунным приводом определяют по формуле:

а для машин с шатунным приводом

где d — диаметр цилиндра; D и D — диаметр окружности, на которой расположены центры окружностей цилиндров или закреплены шатуны на диске; D tg γ и D’ sin γ — ход поршня при повороте блока цилиндров на 180 ; z — число поршней (z = 7, 9, 11).

Крутящий момент аксиально-поршневого гидромотора определяют по формуле:

Наверх страницы

Объемный кпд beta что это

что такое объемный кпд beta — что такое КПД? — 22 ответа



В разделе Прочее компьютерное на вопрос что такое КПД? заданный автором ДаШУля лучший ответ это Коэффициент Полезного Действия (КПД) — отношение полезной работы к затраченной. Ваши ответы признаются лучшими в процентном соотношении выдается КПД

Ответ от Екатерина Карабзова[активный]коэфициент полезного действияОтвет от Никита Моисеев[гуру]коэффициент полезного действияОтвет от Ирина Чернова[гуру]коэффициент полезного действияОтвет от Volkodav[активный]Коэфициет полезного действияОтвет от Bibi[гуру]КПД-коэффициент полезного действия, короче полезная часть в показателе от совершенной работыОтвет от Bob Bob[активный]например, отношение полезной работы к суммарной (с учётом всяческих потерь)Ответ от Ёветочка[гуру]Коэффициент полезного действия[править] Материал из Википедии — свободной энциклопедииТекущая версия (не проверялась)Перейти к: навигация, поискЗапрос «КПД» перенаправляется сюда. Cм. также другие значения.Коэффициент полезного действия (КПД) — характеристика эффективности системы (устройства, машины) в отношении преобразования или передачи энергии; определяется отношением полезно использованной энергии к суммарному количеству энергии, полученному системой; обозначается обычно h = Wпол/Wсум.В электрических двигателях КПД — отношение совершаемой (полезной) механической работы к электрической энергии, получаемой от источника.В тепловых двигателях — отношение полезной механической работы к затрачиваемому количеству теплоты.В электрических трансформаторах — отношение электромагнитной энергии, получаемой во вторичной обмотке, к энергии, потребляемой первичной обмоткой.Для вычисления КПД разные виды энергии и механическая работа выражаются в одинаковых единицах на основе механического эквивалента теплоты и других аналогичных соотношений. В силу своей общности понятие КПД позволяет сравнивать и оценивать с единой точки зрения такие различные системы, как атомные реакторы, электрические генераторы и двигатели, теплоэнергетические установки, полупроводниковые приборы, биологические объекты и т. д.Из-за неизбежных потерь энергии на трение, на нагревание окружающих тел и т. п. КПД всегда меньше единицы. Соответственно этому КПД выражается в долях затрачиваемой энергии, то есть в виде правильной дроби или в процентах, и является безразмерной величиной. КПД тепловых электростанций достигает 35-40%[1], с утилизацией тепла — 60-70%, двигателей внутреннего сгорания с наддувом и предварительным охлаждением — 40-50% [1], динамомашин и генераторов большой мощности — 95%[источник не указан 19 дней] , трансформаторов — 98%[источник не указан 19 дней] . КПД процесса фотосинтеза составляет обычно 6-8%[источник не указан 19 дней] , у хлореллы он достигает 20-25%[источник не указан 19 дней] . У тепловых двигателей в силу второго начала термодинамики КПД имеется верхний предел, определяемый особенностями термодинамического цикла (кругового процесса) , который совершает рабочее вещество. Наибольшим КПД обладает цикл Карно [2].Различают КПД отдельного элемента (ступени) машины или устройства и КПД, характеризующий всю цепь преобразований энергии в системе. КПД первого типа в соответствии с характером преобразования энергии может быть механическим, термическим и т. д. Ко второму типу относятся общий, экономический, технический и другие виды КПД. Общий КПД системы равен произведению частных КПД, или КПД ступеней.

В технической литературе КПД иногда определяют таким образом, что он может оказаться больше единицы. Подобная ситуация возникает, если определять КПД отношением Wпол/Wзатр, где Wпол — используемая энергия, получаемая на «выходе» системы, Wзатр — не вся энергия, поступающая в систему, а лишь та её часть, для получения которой производятся реальные затраты. Например, при работе полупроводниковых термоэлектрических обогревателей (тепловых насосов) затрата электроэнергии меньше количества теплоты, выделяемой термоэлементом. Избыток энергии черпается из окружающей среды. При этом, хотя истинный КПД установки всегда меньше единицы, рассмотренный КПД h=Wпол/Wзатр может оказаться больше единицы. Например, тепловой КПД кондиционеров в среднем равен 300%

Ответ от Андрей Баланёв[гуру]если вы хотите повысить его на ответах, то просто больше отвечайте и спрашивайте, старайтесь чтобы ваши ответы признавали лучшими, а аббревиатуру вам уже расшифровали…Ответ от Амир Куанышев[новичек]КПД-физическая величина, которая позволяет сравнить и оценивать различные двигатели, например тепловые и электрические! Еп=Q1-Q2Ответ от Вячеслав Смоляга[новичек]Коэффициент полезного действия[править] Материал из Википедии — свободной энциклопедииТекущая версия (не проверялась)Перейти к: навигация, поискЗапрос «КПД» перенаправляется сюда. Cм. также другие значения.Коэффициент полезного действия (КПД) — характеристика эффективности системы (устройства, машины) в отношении преобразования или передачи энергии; определяется отношением полезно использованной энергии к суммарному количеству энергии, полученному системой; обозначается обычно h = Wпол/Wсум.В электрических двигателях КПД — отношение совершаемой (полезной) механической работы к электрической энергии, получаемой от источника.В тепловых двигателях — отношение полезной механической работы к затрачиваемому количеству теплоты.В электрических трансформаторах — отношение электромагнитной энергии, получаемой во вторичной обмотке, к энергии, потребляемой первичной обмоткой.Для вычисления КПД разные виды энергии и механическая работа выражаются в одинаковых единицах на основе механического эквивалента теплоты и других аналогичных соотношений. В силу своей общности понятие КПД позволяет сравнивать и оценивать с единой точки зрения такие различные системы, как атомные реакторы, электрические генераторы и двигатели, теплоэнергетические установки, полупроводниковые приборы, биологические объекты и т. д.Из-за неизбежных потерь энергии на трение, на нагревание окружающих тел и т. п. КПД всегда меньше единицы. Соответственно этому КПД выражается в долях затрачиваемой энергии, то есть в виде правильной дроби или в процентах, и является безразмерной величиной. КПД тепловых электростанций достигает 35-40%[1], с утилизацией тепла — 60-70%, двигателей внутреннего сгорания с наддувом и предварительным охлаждением — 40-50% [1], динамомашин и генераторов большой мощности — 95%[источник не указан 19 дней] , трансформаторов — 98%[источник не указан 19 дней] . КПД процесса фотосинтеза составляет обычно 6-8%[источник не указан 19 дней] , у хлореллы он достигает 20-25%[источник не указан 19 дней] . У тепловых двигателей в силу второго начала термодинамики КПД имеется верхний предел, определяемый особенностями термодинамического цикла (кругового процесса) , который совершает рабочее вещество. Наибольшим КПД обладает цикл Карно [2].Различают КПД отдельного элемента (ступени) машины или устройства и КПД, характеризующий всю цепь преобразований энергии в системе. КПД первого типа в соответствии с характером преобразования энергии может быть механическим, термическим и т. д. Ко второму типу относятся общий, экономический, технический и другие виды КПД. Общий КПД системы равен произведению частных КПД, или КПД ступеней.

В технической литературе КПД иногда определяют таким образом, что он может оказаться больше единицы. Подобная ситуация возникает, если определять КПД отношением Wпол/Wзатр, где Wпол — используемая энергия, получаемая на «выходе» системы, Wзатр — не вся энергия, поступающая в систему, а лишь та её часть, для получения которой производятся реальные затраты. Например, при работе полупроводниковых термоэлектрических обогревателей (тепловых насосов) затрата электроэнергии меньше количества теплоты, выделяемой термоэлементом. Избыток энергии черпается из окружающей среды. При этом, хотя истинный КПД установки всегда меньше единицы, рассмотренный КПД h=Wпол/Wзатр может оказаться больше единицы. Например, тепловой КПД кондиционеров в среднем равен 300%

Объёмный КПД — это… Что такое Объёмный КПД?

• объёмный КПД — объёмная эффективность (напр. очистных установок по объёму удаляемых загрязняющих веществ) [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом Синонимы объёмная эффективность EN volumetric efficiency …   Справочник технического переводчика

• Объёмный КПД двигателя внутреннего сгорания — У этого термина существуют и другие значения, см. Объёмный КПД. Объёмный КПД двигателя внутреннего сгорания отражает эффективность всасывания в цилиндр и выпуска из цилиндра рабочей среды (то есть, топливо воздушной смеси или выхлопных газов).… …   Википедия

• Объёмный гидропривод — Одноковшовый экскаватор с объёмным гидравлическим приводом Объёмный гидропривод  это гидропривод, в котором используются объёмные гидромашины …   Википедия

• Подъёмный кран —         Грузоподъёмная машина циклического действия с возвратно поступательным движением грузозахватного органа; служит для подъёма и перемещения грузов. Цикл работы П. к. состоит из захвата груза, рабочего хода для перемещения груза и разгрузки …   Большая советская энциклопедия

• Подача насоса — объём жидкости, нагнетаемой насосом за единицу времени. Идеальная подача объёмного насоса (без учёта утечек) связана с его рабочим объёмом следующим соотношением [1]: где   идеальная подача насоса,   рабочий объём насоса; n … …   Википедия

• Статопараметрический метод — Статопараметрический (гидростатический) метод  это метод диагностирования гидропривода, основанный на измерении параметров установившегося задросселированного потока рабочей жидкости. В качестве диагностических используют такие параметры как …   Википедия

• Клистрон —         [от греч. klýzo ударять, окатывать (волной) и (элек) трон (См. Электрон)], электровакуумный прибор СВЧ, в котором преобразование постоянного потока электронов в переменный происходит путём модуляции скоростей электронов электрическим… …   Большая советская энциклопедия

• Гидравлический привод — Одноковшовый экскаватор с объёмным гидравлическим приводом Гидравлический привод (гидропривод)  совокупность устройств, предназначенных для приведения в движение машин и ме …   Википедия

• Генерирование электрических колебаний —         процесс преобразования различных видов электрической энергии в энергию электрических (электромагнитных) колебаний. Термин «Г. э. к.» применяется обычно к колебаниям в диапазоне радиочастот, возбуждаемым в устройствах (системах) с… …   Большая советская энциклопедия

• Насос — I Насос         устройство (гидравлическая машина, аппарат или прибор) для напорного перемещения (всасывания и нагнетания) главным образом капельной жидкости в результате сообщения ей внешней энергии (потенциальной и кинетической). Устройства для …   Большая советская энциклопедия

объёмный кпд — это… Что такое объёмный кпд?

• объёмный КПД — объёмная эффективность (напр. очистных установок по объёму удаляемых загрязняющих веществ) [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом Синонимы объёмная эффективность EN volumetric efficiency …   Справочник технического переводчика

• Объёмный КПД — Термин Объёмный КПД может означать: Объёмный КПД в гидроприводе одна из составляющих коэффициента полезного действия гидропривода; Объёмный КПД двигателя внутреннего сгорания …   Википедия

• Объёмный КПД двигателя внутреннего сгорания — У этого термина существуют и другие значения, см. Объёмный КПД. Объёмный КПД двигателя внутреннего сгорания отражает эффективность всасывания в цилиндр и выпуска из цилиндра рабочей среды (то есть, топливо воздушной смеси или выхлопных газов).… …   Википедия

• Объёмный гидропривод — Одноковшовый экскаватор с объёмным гидравлическим приводом Объёмный гидропривод  это гидропривод, в котором используются объёмные гидромашины …   Википедия

• Подъёмный кран —         Грузоподъёмная машина циклического действия с возвратно поступательным движением грузозахватного органа; служит для подъёма и перемещения грузов. Цикл работы П. к. состоит из захвата груза, рабочего хода для перемещения груза и разгрузки …   Большая советская энциклопедия

• Подача насоса — объём жидкости, нагнетаемой насосом за единицу времени. Идеальная подача объёмного насоса (без учёта утечек) связана с его рабочим объёмом следующим соотношением [1]: где   идеальная подача насоса,   рабочий объём насоса; n … …   Википедия

• Статопараметрический метод — Статопараметрический (гидростатический) метод  это метод диагностирования гидропривода, основанный на измерении параметров установившегося задросселированного потока рабочей жидкости. В качестве диагностических используют такие параметры как …   Википедия

• Клистрон —         [от греч. klýzo ударять, окатывать (волной) и (элек) трон (См. Электрон)], электровакуумный прибор СВЧ, в котором преобразование постоянного потока электронов в переменный происходит путём модуляции скоростей электронов электрическим… …   Большая советская энциклопедия

• Гидравлический привод — Одноковшовый экскаватор с объёмным гидравлическим приводом Гидравлический привод (гидропривод)  совокупность устройств, предназначенных для приведения в движение машин и ме …   Википедия

• Генерирование электрических колебаний —         процесс преобразования различных видов электрической энергии в энергию электрических (электромагнитных) колебаний. Термин «Г. э. к.» применяется обычно к колебаниям в диапазоне радиочастот, возбуждаемым в устройствах (системах) с… …   Большая советская энциклопедия

• Насос — I Насос         устройство (гидравлическая машина, аппарат или прибор) для напорного перемещения (всасывания и нагнетания) главным образом капельной жидкости в результате сообщения ей внешней энергии (потенциальной и кинетической). Устройства для …   Большая советская энциклопедия

объёмный кпд — это… Что такое объёмный кпд?

• объёмный КПД — объёмная эффективность (напр. очистных установок по объёму удаляемых загрязняющих веществ) [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом Синонимы объёмная эффективность EN volumetric efficiency …   Справочник технического переводчика

• Объёмный КПД — Термин Объёмный КПД может означать: Объёмный КПД в гидроприводе одна из составляющих коэффициента полезного действия гидропривода; Объёмный КПД двигателя внутреннего сгорания …   Википедия

• Объёмный КПД двигателя внутреннего сгорания — У этого термина существуют и другие значения, см. Объёмный КПД. Объёмный КПД двигателя внутреннего сгорания отражает эффективность всасывания в цилиндр и выпуска из цилиндра рабочей среды (то есть, топливо воздушной смеси или выхлопных газов).… …   Википедия

• Объёмный гидропривод — Одноковшовый экскаватор с объёмным гидравлическим приводом Объёмный гидропривод  это гидропривод, в котором используются объёмные гидромашины …   Википедия

• Подъёмный кран —         Грузоподъёмная машина циклического действия с возвратно поступательным движением грузозахватного органа; служит для подъёма и перемещения грузов. Цикл работы П. к. состоит из захвата груза, рабочего хода для перемещения груза и разгрузки …   Большая советская энциклопедия

• Подача насоса — объём жидкости, нагнетаемой насосом за единицу времени. Идеальная подача объёмного насоса (без учёта утечек) связана с его рабочим объёмом следующим соотношением [1]: где   идеальная подача насоса,   рабочий объём насоса; n … …   Википедия

• Статопараметрический метод — Статопараметрический (гидростатический) метод  это метод диагностирования гидропривода, основанный на измерении параметров установившегося задросселированного потока рабочей жидкости. В качестве диагностических используют такие параметры как …   Википедия

• Клистрон —         [от греч. klýzo ударять, окатывать (волной) и (элек) трон (См. Электрон)], электровакуумный прибор СВЧ, в котором преобразование постоянного потока электронов в переменный происходит путём модуляции скоростей электронов электрическим… …   Большая советская энциклопедия

• Гидравлический привод — Одноковшовый экскаватор с объёмным гидравлическим приводом Гидравлический привод (гидропривод)  совокупность устройств, предназначенных для приведения в движение машин и ме …   Википедия

• Генерирование электрических колебаний —         процесс преобразования различных видов электрической энергии в энергию электрических (электромагнитных) колебаний. Термин «Г. э. к.» применяется обычно к колебаниям в диапазоне радиочастот, возбуждаемым в устройствах (системах) с… …   Большая советская энциклопедия

• Насос — I Насос         устройство (гидравлическая машина, аппарат или прибор) для напорного перемещения (всасывания и нагнетания) главным образом капельной жидкости в результате сообщения ей внешней энергии (потенциальной и кинетической). Устройства для …   Большая советская энциклопедия

 

«Питер — АТ»
ИНН 780703320484
ОГРНИП 313784720500453

Расчет компрессоров. Подбор компрессорного оборудования

Задача № 1. Вычисление величины вредного объема газа поршневого компрессора

Условия:

Поршень одноступенчатого одноцилиндрового компрессора одинарного действия имеет диаметр d = 200 мм, а ход поршня составляет s = 150 мм. Вал компрессора вращается со скоростью n = 120 об/мин. Воздух в компрессоре претерпевает сжатие от давления P1 = 0,1 мПа до P2 = 0,32 мПа. Производительность компрессора составляет Q = 0,5 м³/мин. Принять показатель политропы m равным 1,3.

Задача:

Необходимо вычислить величину вредного объема газа в цилиндре Vвр.

Решение:

Сперва определим площадь сечения поршня F по формуле:

F = (π · d²)/4 = (3,14 · 0,2²)/4 = 0,0314 м²

Также определим объем Vп, описываемый поршнем за один ход:

V_п = F · s = 0,0314 · 0,15 = 0,00471 м³

Из формулы расчета производительности компрессора найдем значение коэффициента подачи λ (поскольку компрессор простого действия, то коэффициент z = 1):

Q = λ · z · F · s · n

λ = Q/(z · F · s · n) = 0,5/(1 · 0,0314 · 0,15 · 120) = 0,88

Теперь воспользуемся приближенной формулой расчета коэффициента подачи, чтобы найти объемный КПД насоса:

λ = λ₀ · (1,01 — 0,02·P₂/P₁)

λ₀ = λ / (1,01 — 0,02·P₂/P₁) = 0,88 / (1,01 — 0,02·0,32/0,1) = 0,93

Далее из формулы объемного КПД выразим и найдем величину вредного объема цилиндра:

λ₀ = 1 – с·[(P₂/P₁)^1/m-1]

где c = V_вр/V_п

V_вр = [(1-0,93) / ([0,32/0,1]^1/1,3-1)] · 0,00471 = 0,000228 м³

Итого получим, что вредный объем цилиндра составляет 0,000228 м³

Задача №2. Определение расхода и потребляемой мощности компрессорного оборудования

Условия:

Одноступенчатый двухцилиндровый компрессор двойного действия имеет поршни с диаметром d = 0,6 м, величина хода которых составляет s = 0,5 м, а величина вредного пространства с = 0,036. Вал компрессора вращается со скоростью n = 180 об/мин. Воздух при температуре t = 20⁰ в компрессоре претерпевает сжатие от давления P1 = 0,1 мПа, до P2 = 0,28 мПа. При расчетах принять показатель политропы m равным 1,2, а механический ηмех и адиабатический ηад КПД взять равными 0,95 и 0,85 соответственно.

Задача:

Необходимо определить расход Q и потребляемую мощность N компрессора.

Решение:

Вначале определим площадь поперечного сечения поршня F по формуле:

F = (π · d²)/4 = (3,14 · 0,6²)/4 = 0,2826 м²

Далее перед расчетом производительности компрессора необходимо найти коэффициент подачи, но сперва определим объемный КПД:

λ₀ = 1 – с·[(P₂/P₁)^1/m-1] = 1 — 0,036·[(0,28/0,1)^1/1,2-1] = 0,95

Зная объемный КПД, воспользуемся найденным значением и с его помощью определим величину коэффициента подачи по формуле:

λ = λ₀ · (1,01 – 0,02·P₂/P₁) = 0,95 · (1,01 – 0,02 · 0,28/0,1) = 0,91

Теперь подсчитаем производительность компрессора Q:

Q = λ · z · F · s · n

Поскольку компрессор двойного действия, то коэффициент z будет равен 2. Поскольку компрессор двухцилиндровый, то итоговое значение производительности необходимо также помножить на 2. Получим:

Q = 2 · λ · z · F · s · n = 2 · 0,91 · 2 · 0,2826 · 0,5 · 180 = 92,6 м³/мин

Массовый расход воздуха G будет равняться , где ρ – плотность воздуха, при данной температуре равная 1,189 кг/м³. Рассчитаем это значение:

G = Q · ρ = 92,6 · 1,189 = 44 кг/мин

Часовой расход будет равен

60·G = 60·44 = 2640 кг/час.

Чтобы рассчитать потребляемую мощность компрессора, предварительно необходимо вычислить величину работы, которая должна быть затрачена на сжатие газа. Для этого воспользуемся следующей формулой:

A_сж = k/(k-1) · R · t · [(P₂/P₁)^(k-1)/k-1]

В этой формуле k – показатель адиабаты, который равняется отношению теплоемкости при постоянном давлении к теплоемкости при постоянном объеме (k = С_PP/C_V), и для воздуха этот показатель равен 1,4. R – газовая постоянная, равная 8310/M Дж/(кг*К), где М – молярная масса газа. В случае воздуха М берется равной 29 г/моль, тогда R = 8310/29 = 286,6 Дж/(кг*К).

Подставим полученные значения в формулу работы по сжатию и найдем ее значение:

A_сж = k/(k-1) · R · t · [(P₂/P₁)^(k-1)/k-1] = 1,4/(1,4-1) · 286,6 · (273+20) · [(0,28/0,1)^(1,4-1)/1,4-1] = 100523 Дж/кг

После нахождения значения затрачиваемой на сжатие воздуха работы становится возможным определение потребляемой компрессором мощности по следующей формуле:

N = (G · A_сж) / (3600 · 1000 · η_мех · η_ад) = (2640 · 100523) / (3600 · 1000 · 0,85 · 0,95) = 91,3 кВт

Итого получим, что расход компрессора составляет 92,6 м³/мин, а потребляемая мощность – 91,3 кВт

Задача №3 Определение количества ступеней сжатия компрессора и значения давлений на каждой ступени

Условия:

Необходимо осуществлять подачу аммиака в размере 160 м³/час под давлением 4,5 мПа. Начальное давление азота составляет 0,1 мПа, а начальная температура – 20°C. При расчетах принять максимальную степень сжатия x равной 4.

Задача:

Необходимо определить количество ступеней сжатия компрессора и значения давлений на каждой ступени.

Решение:

Сперва рассчитаем необходимое количество ступеней n, воспользовавшись формулой для определения степени сжатия:

xⁿ = P_к/P_н

Выразим и рассчитаем значение n:

n = log(P_к/P_н) / log(x) = log(4,5/0,1) / log(4) = 2,75

Округлим получившееся значение до ближайшего большего целого числа и получим, что в компрессоре должно быть n = 3 ступени. Далее уточним степень сжатия одной ступени, положив, что степень сжатия на каждой отдельной ступени одинаково.

x = ⁿ√(P_к/P_н) = ∛(4,5/0,1) = 3,56

Рассчитаем конечное давление первой ступени P_n1 (n = 1), которое является также начальным давлением второй ступени.

P_к1 = P_н · xⁿ = 0,1 · 3,56¹ = 0,356 мПа

Рассчитаем конечное давление второй ступени P_n2 (n = 2), которое является также начальным давлением второй ступени.

P_к1 = P_н · xⁿ = 0,1 · 3,56² = 1,267 мПа

Итого в компрессоре должно быть три ступени, причем на первой ступени давление повышается с 0,1 мПа до 0,356 мПа, на второй – с 0,356 мПа до 1,267 мПа и на третьей – с 1,267 мПа до 4,5 мПа.

Задача №4. Подбор компрессора по заданным условиям

Условия:

Требуется обеспечить подачу азота Q_н в размере 7,2 м³/час с начальным давлением P₁ = 0,1 мПа под давлением Р₂ = 0,5 мПа. В наличие имеется только одноступенчатый поршневой компрессор двойного действия. Поршень имеет диаметр d равный 80 мм, а длина его хода s составляет 110 мм, при этом объем вредного пространства равен 7% от описываемого поршнем объема. Скорость вращения вала компрессора n составляет 120 об/мин. При расчетах принять показатель политропы m равным 1,3.

Задача:

Необходимо выяснить, подходит ли имеющийся в наличии компрессор для выполнения поставленной задачи. В случае если компрессор не подходит, рассчитать, насколько необходимо увеличить частоту вращения вала, чтобы его применение стало возможным.

Решение:

Поскольку объем вредного пространства равен 7% от описываемого поршнем объема, то по определению следует, что величина вредного пространства с равна 0,07.

Также предварительно вычислим площадь поперечного сечения поршня F:

F = (π · d²)/4 = (3,14 · 0,08²)/4 = 0,005 м²

Для дальнейших расчетов необходимо рассчитать объемный КПД компрессора λ₀:

λ₀ = 1 – с·[(P₂/P₁)^1/m-1] = 1 – 0,04·[(0,5/0,1)^1/1,3-1] = 0,9

Зная λ_0, далее найдем коэффициент подачи λ:

λ = λ₀ · (1,01 – 0,02·(P₂/P₁)) = 0,9 · (1,01 – 0,02·0,5/0,1) = 0,82

Далее становится возможным найти производительность компрессора Q. Поскольку компрессор двойного действия, то коэффициент z будет равен 2:

Q = λ · z · F · s · n = 0,82 · 2 · 0,005 · 0,11 · 120 = 0,11 м³/мин

Выражая Q в часовом расходе, получим значение Q = 0,11 · 60 = 6,6 м³/час.

Поскольку требуемая величина подачи составляет 7,2 м³/час, то можно сделать вывод, что имеющийся в наличии компрессор не способен выполнять поставленную задачу. В таком случае рассчитаем, насколько нужно увеличить число оборотов вала для удовлетворения требованиям применимости. Для этого найдем необходимое число оборотов из соотношения:

n_н/n = Q_н/Q

n_н = n · Q_н/Q = 120 · 7,2/6,6 = 131

В таком случае имеющийся компрессор можно будет применять, если увеличить скорость вращения его вала на 131-120 = 11 об/мин.

Задача №5. Расчет фактической производительности поршневого компрессора

Условия:

Дан трехцилиндровый поршневой компрессор двойного действия. Диаметр поршней d равен 120 мм, а величина их хода s составляет 160 мм. Скорость вращения его вала n равна 360 об/мин. В компрессоре происходит сжатие метана от давления P₁ = 0,3 мПа до давления P₂ = 1,1 мПа. Известно, что объемный коэффициент λ₀ равен 0,92.

Задача:

Необходимо рассчитать фактическую производительность поршневого компрессора.

Решение:

Предварительно вычислим площадь поперечного сечения поршней компрессора F по формуле:

F = (π · d²)/4 = (3,14 · 0,12²)/4 = 0,0113 м²

На основе исходных данных найдем величину коэффициента подачи λ по формуле:

λ = λ₀ · (1,01 – 0,02 ·(P₂/P₁)) = 0,92 · (1,01 – 0,02·(1,1/0,3)) = 0,86

Теперь можно воспользоваться формулой для расчета производительности поршневого компрессора:

Q = λ · z · F · s · n

Здесь z – коэффициент, зависящий от числа всасывающих сторон отдельного поршня. Поскольку данный в условии задачи компрессор двойного действия, то в этом случае величина z равна 2.

Кроме того, поскольку в рассматриваемом случае компрессор трехцилиндровый, то есть три цилиндра работают параллельно друг другу, то итоговая суммарная производительность всего компрессора будет в 3 раза выше производительности отдельного поршня, поэтому в расчетную формулу необходимо добавить коэффициент три.

Суммируя все вышесказанное, имеем:

Q = 3 · λ · z · F · s · n = 3 · 0,86 · 2 · 0,0113 · 0,16 · 360 = 3,6 м³/мин.

Итого получим, что производительность рассматриваемого поршневого компрессора составляет 3,6 м³/мин или 216 м³/час.

Задача №6. Расчет производительности двухступенчатого поршневого компрессора

Условия:

В наличии имеется двухступенчатый поршневой компрессор простого действия. Поршень ступени низкого давления имеет диаметр d_н = 100 мм, а его ход s_н равен 125 мм. Диаметр поршня высокого давления d_в равен 80 мм при величине хода s_в = 125 мм. Скорость вращения вала n составляет 360 об/мин. Известно, что коэффициент подачи компрессора λ составляет 0,85.

Задача:

Необходимо рассчитать производительность компрессора.

Решение:

В случае многоступенчатых поршневых компрессоров для расчетных зависимостей используются данные ступени низкого давления, так как именно на ней происходит первичный всас газа, определяющий производительность компрессора в целом. При расчете производительности данные последующих ступеней не используются, так как на них не происходит дополнительного всаса сжимаемого газа. Отсюда следует, что для решения данной задачи достаточно знать диаметр d_н и ход поршня s_н ступени низкого давления.

Вычислим площадь поперечного сечения поршня ступени низкого давления:

F_н = (π · d_н²)/4 = (3,14 · 0,1²)/4 = 0,00785 м²

Рассматриваемый компрессор не является многопоршневым и имеет простой тип действия (величина z = 1), отсюда следует, что конечный вид формулы расчета производительности в конкретном случае будет иметь вид:

Q = λ · F_н · s_н · n = 0,85 · 0,00785 · 0,125 · 360 = 0,3 м³/мин

Получим, что производительность данного поршневого компрессора составляет 0,3 м³/мин или, при пересчете на часовой расход, 18 м³/час.

Задача №7. Расчет действительной производительности двухвинтового компрессора

Условия:

Дан двухвинтовой компрессор. Ведущий вал компрессора вращается со скоростью n=750 об/мин и имеет z=4 канала длиной L=20 см. Также известно, что площадь поперечного сечения канала ведущего вала составляет F₁=5,2 см², а аналогичная величина для ведомого вала F₂ равна 5,8 см². При расчетах коэффициент производительности λ_пр принять равным 0,9.

Задача:

Необходимо рассчитать действительную производительность двухвинтового компрессора V_д.

Решение:

Перед расчетом действительной производительности найдем значение производительности теоретической, не учитывающей неизбежно возникающих обратных протечек газа сквозь зазоры между роторами и корпусом компрессора.

V_т = L·z·n·(F₁+F₂) = 0,2·4·750·(0,052+0,058) = 66 м³/мин

Поскольку известен коэффициент производительности, учитывающий обратные протечки газа, то становится возможным определить действительную производительность данного двухвинтового компрессора:

V_д = λ_пр·V_т = 0,9·66 = 59,4 м³/мин

В итоге получим, что производительность данного двухвинтового компрессора равняется 59,4 м³/мин.

Задача №8. Расчет потребляемой мощности винтовым компрессором

Условия:

В наличии имеется винтовой компрессор, предназначенный для повышения давления воздуха с P₁=0,6 мПа до P₂=1,8 мПа. Теоретическая производительность компрессора V_т составляет 3 м³/мин. При расчетах адиабатический КПД η_ад принять равным 0,76, а показатель адиабаты воздуха k принять равным 1,4.

Задача:

Необходимо рассчитать потребляемую компрессором мощность N_п.

Решение:

Для расчета теоретической мощности адиабатического сжатия винтового компрессора воспользуемся формулой:

N_ад = P₁ · V_T · [k/(k-1)] · [(P₂/P₁)^(k-1)/k — 1] = 600000 · 3/60 · 1,4/(1,4-1) · [(1,8/0,6)^(1,4-1)/1,4 — 1] · 10^-3 = 38,7 кВт

Теперь, когда известно значение N_ад, можно рассчитать потребляемую мощность компрессора сухого сжатия:

N = N_ад/η_ад = 38,7/0,76 = 51 кВт

Итого получим, что потребляемая мощность данного двухвинтового компрессора равна 50 кВт.

Задача №9. Расчет потребляемой мощности двухвинтовым компрессором

Условия:

Дан двухвинтовой компрессор, работающий с производительностью Q=10 м³/мин. Рабочая среда – воздух при температуре t=20⁰ C. Сжатие воздуха в компрессоре происходит от давления P₁=0,1 мПа до давления P₂=0,6 мПа. Известно, что величина обратных протечек β_пр в компрессоре составляет 0,02. Внутренний адиабатический КПД компрессора η_ад равен 0,8, а механический КПД η_мех равен 0,95. При расчетах показатель адиабаты воздуха k принять равным 1,4, а величину газовой постоянной для воздуха R взять 286 Дж/(кг*К).

Задача:

Необходимо рассчитать потребляемую компрессором мощность N.

Решение:

Определим значение удельной работы компрессора A_уд:

A_уд = R · T_в · [k/(k-1)] · [(P₂/P₁)^(k-1)/k-1] = 286 · [20+273] · [1,4/(1,4-1)] · [(0,6/0,1)^(1,4-1)/1,4-1] = 196068 Дж/кг

Далее вычислим массовый расход воздуха G положив, что при 20°C плотность воздуха ρ_в составляет 1,2 кг/м³:

G = Q·ρ_в = 10·1,2 = 12 кг/мин

При расчете мощности компрессора необходимо учитывать наличие в нем обратных протечек рабочей среды, компенсация которых влечет за собой дополнительный расход мощности. Рассчитаем суммарный расход компрессора G_сум с учетом обратных протечек:

G_сум = G·(1+β_пр) = 12·(1+0,02) = 12,24 кг/мин

Теперь становится возможным определение мощности компрессора с учетом адиабатического и механического КПД:

N = (G_сум·A_уд) / (η_ад·η_мех) = (12,24·196068) / (60·1000·0,8·0,95) = 52,6 кВт

В итоге получим, что мощность данного компрессора составляет 52,6 кВт.

Задача №10. Расчет потребляемой мощности центробежным компрессором

Условия:

Дан центробежный трехступенчатый односекционный компрессор, рабочие колеса которого идентичны друг другу. Компрессор работает с объемным расходом V равным 120 м³/мин воздуха при температуре t=20°C (плотность воздуха ρ при этом будет равна 1,2 кг/м³). Также известно, что окружная скорость рабочего колеса u составляет 260 м/с, а коэффициент теоретического напора ступени ϕ равен 0,85. Общий КПД компрессора η составляет 0,9. Для первой ступени коэффициент потерь на трение β_т составляет 0,007, коэффициент потерь на протечки β_п равен 0,009, и при расчете принять, что для последующих степеней потери будут увеличиваться на 1%.

Задача:

Необходимо рассчитать потребляемую компрессором мощность N.

Решение:

Мощность, расходуемая на сжатие газа, может быть рассчитана по формуле:

N_вн = V · ρ · ∑[u²_i · φ_i · (1+β_T+β_п)_i]

Где i – количество ступеней. Поскольку в условиях задачи сказано, что все колеса в пределах секции одинаковы, то они имеют равные окружные скорости u и коэффициенты теоретического напора ϕ, поэтому данную формулу можно преобразовать:

N_вн = V · ρ · u² · φ · ∑(1+β_т+β_п)_i

Для первой ступени:

1 + β_т + β_п = 1 + 0,007 + 0,009 = 1,016

Далее, воспользовавшись допущением, что потери на последующей ступени возрастают на 1%, рассчитаем величину 1+β_т+β_п для второй ступени:

1,016·1,01 = 1,026

Для третьей ступени:

1,026·1,01 = 1,036

Итого получим:

N_вн = 120/60 · 1,2 · 260² · 0,85 · (1,016+1,026+1,036) · 10^-3 = 424,5 кВт

Теперь становится возможным нахождение потребляемой мощности компрессора:

N = N_вн/η = 424,5/0,9 = 471,7 Вт

Итого получим, что мощность данного компрессора составляет 471,7 кВт.

Задача №11. Расчет КПД центробежного компрессора

Условия:

Дан центробежный двухступенчатый односекционный компрессор, рабочие колеса которого идентичны друг другу. Компрессор перекачивает воздух при температуре t=20°C (плотность ρ при этих условиях равна 1,2 кг/м³) при расходе V=100 м³/мин от начального давления P₁=0,1 мПа до конечного давления P₂=0,25 мПа. Окружная скорость колес u равняется 245 м/с, коэффициент теоретического напора ϕ равен 0,82. Общий коэффициент потерь на трение и протечки (1+ β_т + β_п) для первой ступени равен 1,012, для второй ступени этот коэффициент равен 1,019. Сжатие газа происходит в изоэнтропном процессе. При расчетах показатель адиабаты воздуха k принять равным 1,4, а величину газовой постоянной для воздуха R взять 286 Дж/(кг*К). Газ в условиях задачи считать несжимаемым (коэффициент сжимаемости z=1).

Задача:

Необходимо рассчитать изоэнтропный КПД компрессора η_из.

Решение:

Изоэнтропный КПД есть отношение мощности сжатия газа в изоэнтропном N_из процессе к внутренней мощности сжатия компрессора N_вн. Отсюда следует, что для нахождения искомой величины предварительно требуется расчет N_вн и N_из.

Мощность сжатия газа в изоэнтропном режиме может быть определена по формуле:

N_вн = V · ρ · z · R · (273+t) · k/(k-1) · [(P₂/P₁)^(k-1)/k-1] =
= 100/60 · 1,2 · 1 · 286 ·(273+20) · 1,4/(1,4-1) · [(0,25/0,1)^(1,4-1)/1,4-1] · 10^-3 = 175,5 кВт

Внутреннюю мощность компрессора определим по формуле:

N_вн = V · ρ · ∑[u_i² · φ_i · (1+β_т+β_п)_i] = 100/60 · 1,2 · 245² · 0,82 · (1,012+1,019) = 200 кВт.

Далее определим искомую величину:

η_из = N_из/N_вн = 175,5/200 = 0,88

Итого получим, что изоэнтропный КПД данного двухступенчатого односекционного компрессора равен 0,88.

Расчет и подбор трубопроводов. Оптимальный диаметр трубопровода

Вакуумные компрессорные системы, вакуумные компрессоры
Вентиляторы. Турбовентиляторы. Расчет и подбор вентиляторов
Винтовые компрессоры
Дожимная компрессорная станция
Компрессорные установки для кислого газа, водорода, агрессивных газов, коксового газа, кислорода
Мембранные компрессоры
Основные характеристики компрессора. Производительность компрессора. Мощность компрессора
Передвижные компрессоры
Расчет компрессоров. Подбор компрессорного оборудования
Ротационные воздуходувки
Паровые турбины Shin Nippon Machinery (SNM)
Турбодетандеры
Турбокомпрессоры
Центробежная компрессорная установка
Центробежные воздуходувки и газодувки
Центробежные компрессоры
Установки для получения азота
Установки для получения сжатого воздуха

Классификация компрессоров
Лопастные компрессоры
Объемные компрессоры
Применение винтовых компрессоров
Применение поршневых компрессоров
Применение центробежных компрессоров
Роторные компрессоры
Смазка цилиндров поршневых компрессоров

Классификация компрессоров
Объемные компрессоры
Применение винтовых компрессоров
Применение поршневых компрессоров
Применение центробежных компрессоров
Роторные компрессоры
Смазка цилиндров поршневых компрессоров
Винтовые компрессорные установки
Мембранные компрессоры
Основные характеристики компрессора. Производительность компрессора. Мощность компрессора
Передвижные дизельные (винтовые) компрессоры
Поршневые компрессоры
Расчет компрессоров. Подбор компрессорного оборудования
Сравнительный анализ компрессоров
Центробежные компрессоры. Азотные компрессоры

Методические указания к контрольным работам по курсу «Гидравлика»

Министерство образования и науки РФ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Камская государственная инженерно-экономическая академия»

филиал г.Чистополь

Кафедра «Механизация АПК»

Методические указания к контрольным работам

по курсу «Гидравлика»

по дисциплинам: «Основы гидравлики и гидропривода»,

«Гидравлические и пневматические системы».

по специальности: 190601.65 «Автомобили и автомобильное хозяйство»

для заочной формы обучения

г.Чистополь

2009

Оглавление

Общие методические указания 5

Часть 1. Основы гидравлики и гидропривода 6

1.1. Основные свойства жидкостей 6

1.2. Гидростатика 9

1.3. Кинематика и динамика жидкости 12

1.4. Режимы движения жидкости и основы теории гидро­динамического подобия 15

1.5. Распределение скоростей и потери напора при ламинарном режиме движения жидкости 16

1.6. Распределение скоростей и потери напора при тур­булентном режиме движения жидкости 18

1.7. Местные гидравлические сопротивления 21

1.8. Истечение жидкости через отверстия и насадки 23

1.9. Гидравлический расчет трубопроводов 24

1.10. Неустановившееся движение жидкости 25

1.11. Взаимодействие потока со стенками 27

1.12. Общие сведения о гидросистемах, используемых в машиностроении и их расчетах 28

Часть 2. Гидравлические и пневматические системы

2.1. Лопастные гидромашины и гидродинамические переда­чи 31

2.1.1. Общие сведения о гидромашинах 31

2.1.2. Основы теории лопастных насосов 32

2.1.3. Общие понятия о гидропередачах 35

2.1.4. Гидродинамические муфты 37

2.1.5. Гидродинамические трансформаторы 39

2.2. Объемные гидромашины, гидроприводы 41

2.2.1. Обьемные насосы. Общие положения 41

2.2.2. Поршневые и плунжерные насосы 42

2.2.3. Роторные насосы и гидродвигатели 44

2.2.4. Гидроцилиндры 46

2.2.5. Основные понятия и элементы гидропривода 46

2.2.6. Гидроаппаратура и другие элементы гидропривода 47

2.2.7. Схемы гидропривода и способы регулирования ско­рости ……..49

2.2.8. Следящий гидропривод 50

2.3. Пневматические системы 51

2.3.1. Общие сведения о пневматических системах 51

2.3.2. Пневматические машины 54

Контрольные задания 55

Варианты заданий 74

Литература 75

Приложение 86

Общие методические указания

Курс «Гидравлика» для специальности 190601.65 «Автомобили и автомобильное хозяйство», включает в себя изучение следующих дисциплин: «Основы гидравлики и гидропривода», «Гидравлические и пневматические системы».

В первой части курса «Гидравлика», «Основы гидравлики и гидропривода» (ОПД.Ф.02.05.01):

Вводные сведения. Основные физические свойства жидкостей и газов. Основы кинематики. Общие законы и уравнения статики и динамики жидкостей и газов. Силы, действующие в жидкостях.

Гидравлические и пневматические системы: законы движения и равновесия жидкостей и газов; классификация гидро- и пневмопередач, области их применения; гидравлические и пневматические системы; коэффициент полезного действия гидро- и пневмоприводов, методы расчета передаточных чисел и усилий в приводах.

Во второй части «Гидравлические и пневматические системы» (ОПД.Ф.02.05.02):

Пневмопривод: газ как рабочее тело пневмопривода, истечение газа из резервуара, пневматические исполнительные устройства, распределительная и регулирующая аппаратура, пневмоприводы транспортно-технологических машин, средства пневмоавтоматики;

Гидропривод: гидравлические машины и передачи, лопастные машины, объемные гидропередачи; принцип действия гидрообъемных передач, основные элементы гидропередач, питающие установки, нерегулируемая гидропередача, гидропередачи с дроссельным регулированием, с машинным регулированием, методика расчета и проектирования гидропередач; составление схем гидравлических и пневматических передач.

Особенности конструкции и расчетов на безопасность, прочность, надежность и производительность схем воздухо- и водоснабжения предприятий транспорта, их эксплуатация и обслуживание.

При изучении материала по учебнику студент должен особое внимание обратить на проработку основных положений темы, используя для этого данные методические указания, ос­новное предназначение которых заключается в облегчении ра­боты с книгой. Методические указания к каждой теме заканчи­ваются вопросами для самопроверки, охватывающими наиболее существенные положения учебного материала.

Изучение курса следует начать с теоретической части раздела, затем решить и проанализировать приведенные в за­дачниках решения примеров и задач. После этого следует отве­тить на вопросы для самопроверки. Учебный материал можно считать проработанным и усвоенным, если студент умеет пра­вильно применить теорию для решения практических задач.

Существенное значение имеет правильный выбор учеб­ника. Не следует одновременно пользоваться несколькими учебниками. Один из учебников, рекомендуемых в списке учеб­ной литературы, должен быть принят в качестве основного. Другие учебники и учебные пособия используют в тех случаях, если прорабатываемый раздел отсутствует или недостаточно подробно изложен в основном учебнике.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ТЕМАМ И РАЗДЕЛАМ КУРСА

Часть 1. Основы гидравлики и гидропривода

1.1. Основные свойства жидкостей

Определение жидкости. Капельные и газообразные жид­кости. Силы, действующие на жидкость. Давление в жидкости. Сжимаемость. Температурное расширение. Закон Ньютона для жидкостного трения. Вязкость. Поверхностное натяжение. Дав­ление насыщенного пара жидкости. Растворение газов в жидко­сти. Модели идеальной жидкости и совершенного газа.

Методические указания

Свойства жидкостей и газов обусловливаются их моле­кулярным строением. Следует уяснить, каким образом особен­ности молекулярного строения влияют на физические свойства капельных и газообразных жидкостей. Капельные жидкости не­значительно изменяют свой объем при изменении давления и температуры. Для газообразных жидкостей взаимосвязь между давлением, температурой и плотностью описывается уравнени­ем состояния:

, (1)

где R — газовая постоянная.

С другой стороны, капельные и газообразные жидкости не имеют собственной формы и принимают форму того сосуда. в котором находятся.

При изучении законов равновесия и движения жидко­стей широко пользуются различными физическими характери­стиками, например, плотность, удельный вес и т.д. Студенту нужно уметь определять основные физические характеристики жидкости, знать единицы измерения .этих характеристик.

Особо следует выделить физические свойства жидко­стей: сжимаемость, тепловое расширение, вязкость и др.

Вязкостью называется свойство жидкости оказывать со­противление при относительном перемещении слоев, вызываю­щем деформацию сдвига. Это свойство проявляется в том, что в жидкости при. ее движении возникает сила сопротивления сдви­гу, называемая силой внутреннего трения. При прямолинейном слоистом движении жидкости сила внутреннего трения Т между перемещающимися относительно друг друга слоями с площа­дью соприкосновения 5 определяется законом Ньютона:

или (2)

Динамический коэффициент вязкости ц. не зависит от давления и характера движения, а определяется лишь физиче­скими свойствами жидкости и ее температурой.

Как видно из (2), сила Т и касательное напряжение т пропорциональны градиенту скорости V по нормали у к поверхности трения , который представляет собои изменение скорости эюидкости в направлении нормали на единицу длины нормали.

Учет сил вязкости значительно осложняет изучение за­конов движения жидкости. В целях упрощения математического решения создана модель идеальной жидкости. Идеальной жид­костью называется воображаемая жидкость, которая харак­теризуется полным отсутствием вязкости и абсолютной не­изменяемостью объема при изменении давления и температу­ры. Переход от идеальной жидкости к реальной осуществляется введением к конечные расчетные формулы поправок, учиты­вающих влияние сил вязкости, полученных, главным образом, опытным путем.

В гидравлике жидкость рассматривается как сплошная среда (континуум), т.е. среда, масса которой рас­пределена по объему непрерывно. Это позволяет рассматривать все характеристики жидкости (плотность, вязкость, давление, скорость и др) как функции координат точки и времени, причем в большинстве случаев эти функции предполагаются непрерыв­ными.

Покоящаяся жидкость подвержена действию двух кате­горий внешних сил: массовых и поверхностных. Массовые силы пропорциональны массе жидкости или — для однородных жид­костей — ее объему. Поверхностные силы пропорциональны площади ее поверхности, на которую они действуют. Следует знать, какие силы относятся к массовым (объемным) и к по­верхностным силам, какие силы называются внешними и какие — внутренними.

В покоящейся жидкости отсутствует касательное напря­жение, существует только напряжение сжатия, т.е. давление. Необходимо четко представлять разницу между понятиями среднего гидростатического давления и гидростатического дав­ления в точке, выраженных в единицах напряжения, и понятием суммарного гидростатического давления на поверхность, выра­женного в единицах силы.

Как рассчитать объемный КПД двигателя внутреннего сгорания — x-engineer.org

Для теплового двигателя процесс сгорания зависит от соотношения воздух-топливо внутри цилиндра. Чем больше воздуха мы можем попасть в камеру сгорания, тем больше топлива мы можем сжечь, тем выше выходной крутящий момент и мощность двигателя.

Поскольку воздух имеет массу, он инерционен. Кроме того, впускной коллектор, клапаны и дроссельная заслонка ограничивают поток воздуха в цилиндры.По объему мы измеряем способность двигателя заполнить доступный геометрический объем двигателя воздухом. Его можно рассматривать как соотношение между объемом воздуха, втягиваемого в цилиндр (реальным), и геометрическим объемом цилиндра (теоретическим).

Большинство двигателей внутреннего сгорания, используемых в настоящее время на дорожных транспортных средствах, имеют фиксированный объемный объем (рабочий объем), определяемый геометрией цилиндра и кривошипно-шатунного механизма. Строго говоря, общий объем двигателя V _т [m ³ ] рассчитывается функцией общего количества цилиндров n _c [-] и объема одного цилиндра V _{цилиндров} [m ³ ] .

\ [V_t = n_c \ cdot V_ {cyl} \ tag {1} \]

Общий объем цилиндра — это сумма смещенного (рабочего) объема V _d [m ³ ] и зазор V _c [м ³ ] .

\ [V_ {cyl} = V_d + V_c \ tag {2} \]

Объем зазора очень мал по сравнению с объемом вытеснения (например, соотношение 1:12), поэтому им можно пренебречь при расчете объемной эффективности двигатель.

Изображение: Основные параметры геометрии поршня и цилиндра двигателей внутреннего сгорания

где:

IV — впускной клапан
EV — выпускной клапан
ВМТ — верхняя мертвая точка
НМТ — нижняя мертвая точка
B — отверстие цилиндра
S — поршень ход
r — длина шатуна
a — радиус кривошипа (смещение)
x — расстояние между осью кривошипа и осью поршневого пальца
θ — угол поворота кривошипа
Vd — смещенный (стреловидный) объем
Vc — зазорный объем

объемный КПД η _v [-] определяется как соотношение между фактическим (измеренным) объемом всасываемого воздуха V _a [м ³ ] , всасываемого в цилиндр / двигатель, и теоретическим объемом двигатель / цилиндр V _d [m ³ ] во время впускного цикла двигателя.

\ [\ eta_v = \ frac {V_a} {V_d} \ tag {3} \]

Объемный КПД можно рассматривать также как КПД двигателя внутреннего сгорания по заполнению цилиндров всасываемым воздухом. Чем выше объемный КПД, тем больше объем всасываемого воздуха в двигатель.

В двигателях с непрямым впрыском топлива (в основном, бензиновых) всасываемый воздух смешивается с топливом. Поскольку количество топлива относительно мало (соотношение 1: 14,7) по сравнению с количеством воздуха, мы можем пренебречь массой топлива для расчета объемного КПД.

Фактический объем всасываемого воздуха можно рассчитать как функцию массы воздуха м _a [кг] и плотности воздуха ρ _a [кг / м ³ ] :

\ [V_a = \ frac {m_a } {\ rho_a} \ tag {4} \]

Замена (4) в (3) дает объемный КПД, равный:

\ [\ eta_v = \ frac {m_a} {\ rho_a \ cdot V_d} \ tag {5 } \]

Обычно на динамометре двигателя массовый расход всасываемого воздуха измеряется [кг / с] вместо [кг] массы воздуха. Следовательно, нам нужно использовать массовый расход воздуха для расчета объемного КПД.

\ [\ dot {m} _a = \ frac {m_a \ cdot N_e} {n_r} \ tag {6} \]

где:

N _e [rot / s] — частота вращения двигателя
n _r [-] — количество оборотов коленчатого вала за полный цикл двигателя (для 4-тактного двигателя n _r = 2 )

Из уравнения (6) мы можем записать массу всасываемого воздуха как:

\ [m_a = \ frac {\ dot {m} _a \ cdot n_r} {N_e} \ tag {7} \]

Замена (7) в (5) дает объемный КПД, равный:

\ [\ bbox [# FFFF9D] {\ eta_v = \ frac {\ dot {m} _a \ cdot n_r} {\ rho_a \ cdot V_d \ cdot N_e}} \ tag {8} \]

Объемная эффективность является максимальной 1.00 (или 100%). При этом значении двигатель способен всасывать весь теоретический объем воздуха, доступного в двигатель. Есть особые случаи, когда двигатель специально разработан для одной рабочей точки, для которой объемный КПД может быть немного выше 100%.

Если давление всасываемого воздуха p _a [Па] и температура T _a [K] измеряются во впускном коллекторе, плотность всасываемого воздуха может быть рассчитана как:

\ [\ rho_a = \ frac {p_a} {R_a \ cdot T_a} \ tag {9} \]

где:

ρ _a [кг / м ³ ] — плотность всасываемого воздуха
p _a [Па] — давление всасываемого воздуха
T _a [K] — температура всасываемого воздуха
R _a [Дж / кгK] — газовая постоянная для сухого воздуха (равна 286.{-3} \ cdot \ frac {1000} {60}} = 0.7091081 = 70.91 \ text {%} \]

Объем двигателя был преобразован с л на м ³ , а частота вращения двигателя — с об / мин. От до об / с .

Изображение: Функция объемного КПД давления всасываемого воздуха и частоты вращения двигателя

Объемный КПД двигателя внутреннего сгорания зависит от нескольких факторов, таких как:

• геометрия впускного коллектора
• давление всасываемого воздуха
• всасываемый воздух температура
• массовый расход всасываемого воздуха (который зависит от частоты вращения двигателя)

Обычно двигатели рассчитаны на максимальный объемный КПД при средних / высоких оборотах двигателя и нагрузке.

Вы также можете проверить свои результаты с помощью калькулятора ниже.

Калькулятор объемного КПД

Для любых вопросов или замечаний относительно этого руководства, пожалуйста, используйте форму комментариев ниже.

Не забывайте ставить лайки, делиться и подписываться!

Калькулятор VE

Что такое объемный КПД (VE)?

VE — это отношение фактического объема дыхания двигателя к рабочему объему. Например, двигатель объемом 2,0 л, дышащий только 1,5 л воздуха (каждые два оборота коленчатого вала), дышит с коэффициентом 1.5 / 2,0, или 75%. Низкий VE — простой индикатор целой категории нарушений дыхания. Ограничения впуска или выпуска, ошибки синхронизации двигателя и ошибки измерения воздуха — все это распространенные причины низкого VE.

Категории возможных причин

Хотя это может показаться слишком упрощенным, каждая неисправность управляемости и многие P-коды вызываются одной из следующих причин:

• Воздух (цельнодвигательное или одноблочное дыхание)
• Топливо (включая подачу топлива и контур обратной связи датчика O2 / регулятора топлива)
• Зажигание и вклад цилиндров (включая механическую часть одноцилиндрового двигателя)
• В редких случаях трансмиссия, подвеска или другие внешние переменные

Возможно, вы думаете обо всех сложных диагностических методах, с которыми вам приходилось сталкиваться, но на самом деле все они могут быть сведены к этим 4 категориям.Даже если фактический диагноз является чем-то очень конкретным, например, забитый преобразователь, это влияет на дыхание. Таким образом, неудачный тест VE помещает засоренный преобразователь в список возможных причин. Другими словами, все недостатки управляемости можно «измерить» в одной из категорий из маркированного списка выше. Следовательно, подтверждение того, какая категория содержит вашу ошибку, предотвращает тестирование в трех других категориях, экономя ваше время и фокусируя диагностический путь.

Большинство из них можно найти, протестировав систему зажигания, построив график PID топливоподачи и выполнив расчет VE.Fuel Trim и VE — очень простые тесты, поэтому с них лучше всего начать, и, как вы увидите, несколько минут тестирования имеют большое значение для сужения списка более сложных тестов, которые необходимо выполнить. Ваша единственная работа по первичной диагностике — это:

• Укажите потенциальную общую категорию проблемы.
• Создайте широкий список возможных причин.
• Составьте список простых инструментов и тестов, которые могут устранить наиболее возможные причины из списка с наименьшими усилиями.
• Проверьте несколько оставшихся возможных причин.

Установка для испытания объемной эффективности (VE)

Тестирование

VE — это не просто «еще одна вещь, которую нужно проверить». Скорее, это индикатор высокого уровня для целой категории неисправностей, которые вы можете или не должны проверять. Часто это лучший первый тест, потому что он очень простой и есть только два возможных результата:

1. Тест пройден, и в этом случае вы только что доказали, что вам не нужно проверять разрежение, сжатие всего двигателя или одного ряда, синхронизацию кулачков или ограничения впуска или выпуска.
2. Тест не пройден, и в этом случае вы доказали, что все эти возможные причины все еще в вашем списке, и дальнейшее тестирование не является пустой тратой времени.

Для выполнения теста VE вам нужно:

• Автомобиль с датчиком массового расхода воздуха
• A Калькулятор VE
• Сканирующий прибор, отображающий следующие PID
  • MAF в граммах в секунду или фунтах в минуту
  • об / мин
  • IAT (температура воздуха влияет на плотность)
  • Барометрическое значение (или проверьте текущее атмосферное давление в Интернете)

Процедура испытания объемной эффективности (VE)

Во время построения графиков PID увеличивайте скорость при полностью открытой дроссельной заслонке (WOT) почти до красной линии на первой или второй передаче.Сделайте снимок фильма или экрана с помощью Scan Tool и вернитесь в магазин, чтобы ввести значения пиковых оборотов и массового расхода воздуха в калькулятор VE вместе с температурой всасываемого воздуха, высотой и рабочим объемом двигателя. Калькулятор VE позволит вам узнать эффективность дыхания двигателя.

Интерпретация результатов тестирования

В таблице ниже показаны приблизительные диапазоны для теста. Как видите, иногда результаты неясны, потому что некоторые двигатели по своей природе более или менее эффективны.Например, двухклапанный толкатель V8 от GM не очень эффективно дышит даже в новом состоянии, и 80% — это достойный результат. С другой стороны, 4-клапанный Hyundai с изменяемыми фазами газораспределения и настройкой впуска должен доходить до 95%. Таким образом, результат в 80% на 5,3-литровом Yukon V8 — это пропуск, а на 2,4-литровом Sonata — провал.

Хорошая новость в том, что результаты часто очень очевидны, поэтому не беспокойтесь о «нечетком» диапазоне результатов, если только вам это не нужно. Даже в этом случае вы часто можете продумать свой путь через результат.Например, если наша гипотетическая Соната почти не работает, наш результат «неудачный» 80% действительно указывает на неисправность, но не настолько плох, чтобы объяснить едва работающий двигатель. Ищите что-нибудь еще. С другой стороны, если жалоба «кажется, что она не так сильна», результат в 80% полностью объясняет этот симптом.

VE	Интерпретация
90% или более	Нарушения дыхания отсутствуют или, по крайней мере, они настолько незначительны, что не вызовут установку кода или сообщение покупателем о симптоме.Обратите внимание, что двигатели без турбонаддува с очень продуманной конструкцией двигателя и впуска могут превышать 100%.
76-89%	«Нечеткая» зона. Учитывайте конструкцию двигателя (например, количество клапанов, количество кулачков, использование VVT, использование переменного впуска). Также подумайте, рассчитан ли автомобиль на производительность, экономичность или нагрузку при калибровке ваших ожиданий для этого теста. Чем выше результат в этом диапазоне, тем менее очевиден симптом, поэтому оцените серьезность диагностируемой неисправности, прежде чем делать какие-либо выводы.
56-75%	Этот диапазон явно указывает на проблемы с дыханием. Используйте регулировку уровня топлива, чтобы определить, является ли это реальным нарушением дыхания или просто ощущаемым нарушением дыхания.
55% и менее	Очень немногие двигатели даже запустятся, если фактическое дыхание ниже 55%. Однако, если это «искусственный» сбой дыхания, то краткосрочная и долгосрочная регулировка подачи топлива может позволить добавить достаточно топлива (часто более 50% в совокупности), чтобы двигатель оставался работающим.Поэтому, если ваши результаты находятся в этом диапазоне и двигатель работает, проверьте высокий уровень топлива, а затем диагностируйте это как неисправность массового расхода воздуха или впускного канала.

Реальные и ложные дефекты дыхания

В таблице ниже показано, как использовать результаты тестов в рамках более широкой диагностической идеологии. Если тест VE прошел успешно, значит, вы не зря потратили время. Скорее, вы устранили целую категорию неисправностей, не тратя время на тестирование неисправностей, которые не могут быть первопричиной.Перейдите к проверке топливной коррекции, потому что это следующая простейшая категория неисправностей. Если тест VE не прошел, вам все равно необходимо проверить корректировку расхода топлива, потому что сравнение является важным отличием между фактическими нарушениями дыхания и обнаруженными (или «ложными») нарушениями дыхания.

• Реальный сбой дыхания означает, что поток воздуха на самом деле низкий. MAF сообщает об этом низком расходе воздуха, поэтому PCM также подает команду на низкое количество топлива в форсунке. Результатом является правильное соотношение воздух / топливо и, следовательно, нормальные значения корректировки топливоподачи.Возможные причины включают:
  • Ограниченное всасывание (включая неисправную регулируемую индукцию)
  • Ограниченный выпуск
  • Неправильная установка фаз газораспределения (механическое управление VVT)
  • Основные механические проблемы двигателя
• Поддельный сбой дыхания означает, что массовый расход воздуха ниже фактического. PCM подает команду низкого уровня топлива для форсунки, чтобы соответствовать измеренному низкому расходу воздуха, поэтому фактическое соотношение воздух / топливо слишком бедное.Это приводит к высоким значениям корректировки топливоподачи. Возможные причины включают:
  • Неисправный датчик массового расхода воздуха (включая разъем массового расхода воздуха и соответствующие цепи)
  • Датчик массового расхода воздуха загрязнен
  • Завихрение из-за обломков перед датчиком массового расхода воздуха
  • Утечка во впускном канале между датчиком массового расхода воздуха и дроссельной заслонкой

Турбонаддув и наддув

Многие двигатели с турбонаддувом и наддувом пропускают датчик массового расхода воздуха в пользу стратегии управления подачей топлива на основе MAP (или «плотности скорости»).Если у вас есть датчик массового расхода воздуха, результаты должны быть более 100%, потому что все дело в том, чтобы втиснуть в цилиндр больше воздуха, чем он может удерживать при атмосферном давлении. Например, если двигатель 2,0 л с турбонаддувом имеет результат VE 150%, то он действительно дышит 3,0 л воздуха. Фактически, большинство современных малых двигателей с турбонаддувом имеют показатели VE в диапазоне 170-185%.

Что такое «заведомо-хороший» диапазон? Каждый двигатель индивидуален, поэтому наш единственный совет — проявить немного инстинкта. Если система рассчитана на давление наддува 8 фунтов на квадратный дюйм, это чуть больше половины атмосферного давления.Как только вы добавите некоторое сопротивление потоку на впуске и выпуске, вы окажетесь в диапазоне 130–150%. С другой стороны, многие современные двигатели используют наддув 15-20 PSI (сумасшедший, правда?). Ограничения потока действительно складываются на этом уровне, поэтому двигатели легковых автомобилей редко превышают диапазон 170-185%, даже если абсолютное давление может превышать 2 атмосферы.

Для получения дополнительной информации и примеров мы включили VE во многие наши учебные пособия по работе с двигателями. Если у вас их нет, мы рекомендуем начать с расширенных стратегий диагностики вождения.Калькулятор объемного КПД

| OTC Tools

Выполнение теста объемной эффективности может выявить точность датчика массового расхода воздуха (MAF) транспортного средства, а также потенциальные проблемы с двигателем и может быть ключом к успешной диагностике и ремонту автомобиля.

Для выполнения теста объемного КПД двигатель должен прогреться до рабочей температуры. Во время дорожного испытания выполните полностью открытый дроссель (WOT) и запишите в потоке данных вашего диагностического прибора самые высокие показания RPM, IAT и MAF во время WOT.Считывание потока данных во время WOT должно быть записано в тот же период времени, когда было достигнуто максимальное число оборотов в минуту. Введите самые высокие зарегистрированные идентификаторы параметров (PID) в калькулятор справа.

ВАЖНО — показания должны быть в формате ниже

—

градусов по Фаренгейту

—

об / мин

— MAF в гс

— Объем двигателя в литрах

Допустимый диапазон VE составляет от 75% до 90%.

Когда IAT показывает в ° C, PID необходимо преобразовать в ° F.

Преобразование ° C в ° F: (° C x 1,8) + 32 = ° F

Важно узнать, как этот тест будет проходить в вашем регионе. Дорожное тестирование нескольких автомобилей, чтобы понять, что и как проводится тест, поможет вам в постановке диагноза. Каждый выполняемый вами тест будет зависеть от условий окружающей среды. Знание того, как проходит тест в вашем районе, поможет вам понять, каких результатов следует ожидать от этих переменных.

В расчетах не применяется поправочный коэффициент для высоты, температуры и влажности.Расчеты предполагают необходимые изменения условий окружающей среды за счет использования IAT и MAF. Дизельные двигатели и двигатели с турбонаддувом могут иметь КПД выше 90%, если они находятся в хорошем состоянии.

Есть много способов выполнить тест VE с помощью многочисленных калькуляторов, доступных в Интернете. Этот простой калькулятор — один из методов расчета VE.

объемная эффективность | Примеры предложений

Объемная эффективность пока отсутствует в Кембриджском словаре.Ты можешь помочь!

В случае принудительной индукции объемного КПД может превышать 100%. Из

Википедия

Этот пример взят из Википедии и может быть повторно использован по лицензии CC BY-SA. Другими словами, если поток на выходе из насоса объемом 100 куб. См составляет 92 куб. См (за оборот), то объемный КПД составляет 92%.Из

Википедия

Этот пример взят из Википедии и может быть повторно использован по лицензии CC BY-SA. Другими словами, так называемый объемный КПД конденсатора увеличивается.Из

Википедия

Этот пример взят из Википедии и может быть повторно использован по лицензии CC BY-SA. Это приводит к повышению эффективности объемного и помогает генерировать более высокую выходную мощность.Из

Википедия

Этот пример взят из Википедии и может быть повторно использован по лицензии CC BY-SA. Концепция объемного КПД может применяться к любой измеряемой электронной характеристике, включая сопротивление, емкость, индуктивность, напряжение, ток, накопление энергии и т. Д.Из

Википедия

Этот пример взят из Википедии и может быть повторно использован по лицензии CC BY-SA. Одним из требований к конструкции возвращаемого модуля было то, чтобы он имел максимально возможную объемную эффективность (внутренний объем, деленный на площадь корпуса).Из

Википедия

Этот пример взят из Википедии и может быть повторно использован по лицензии CC BY-SA. Тем не менее, аналогичные стандарты маркировки, безопасности, устойчивости, объемного эффективности , ограничения веса и ударопрочности обычно необходимы в коммерческой логистике.Из

Википедия

Этот пример взят из Википедии и может быть повторно использован по лицензии CC BY-SA. Следовательно, становится необходимым обсудить изменение объемного КПД двигателя в зависимости от температуры на впуске и противодавления на выпуске.Из

Википедия

Этот пример взят из Википедии и может быть повторно использован по лицензии CC BY-SA. Конфигурация с боковым клапаном заставляет впускные и выпускные газы следовать по окольному маршруту с низким объемным КПД или плохим дыханием.Из

Википедия

Этот пример взят из Википедии и может быть повторно использован по лицензии CC BY-SA. Количество фактически вдыхаемого воздуха по сравнению с теоретическим количеством, если двигатель может поддерживать атмосферное давление, называется объемным КПД .Из

Википедия

Этот пример взят из Википедии и может быть повторно использован по лицензии CC BY-SA. Более холодный всасываемый заряд означает, что он более плотный (более высокий объемный КПД ), а также будет иметь меньшую склонность к детонации.Из

Википедия

Этот пример взят из Википедии и может быть повторно использован по лицензии CC BY-SA. Основным преимуществом было значительно улучшенное соотношение мощности к массе за счет лучшего объемного КПД .Из

Википедия

Этот пример взят из Википедии и может быть повторно использован по лицензии CC BY-SA. Это также улучшает объемный кпд , потому что меньше выхлопных газов должно быть выброшено на такте выпуска.Из

Википедия

Этот пример взят из Википедии и может быть повторно использован по лицензии CC BY-SA. Это не следует путать с объемной эффективностью , которая связывает объем поданной воды с общим объемом воды, взятой из источника.Из

Википедия

Этот пример взят из Википедии и может быть повторно использован по лицензии CC BY-SA. Этот эффект оптимизирует объемный КПД в заданном диапазоне оборотов для обеспечения максимального крутящего момента во всем диапазоне оборотов.Из

Википедия

Этот пример взят из Википедии и может быть повторно использован по лицензии CC BY-SA. Цель турбокомпрессора — повысить объемный КПД двигателя за счет увеличения плотности всасываемого газа (обычно воздуха).Из

Википедия

Этот пример взят из Википедии и может быть повторно использован по лицензии CC BY-SA. Предыдущие двигатели с разделенным циклом имели две основные проблемы — плохое дыхание ( объемный КПД ) и низкий тепловой КПД.Из

Википедия

Этот пример взят из Википедии и может быть повторно использован по лицензии CC BY-SA. Этот нагрев снижает плотность входящего заряда и, следовательно, объемный КПД двигателя.Из

Википедия

Этот пример взят из Википедии и может быть повторно использован по лицензии CC BY-SA. Основными преимуществами тарельчатых клапанов перед традиционными были улучшенный объемный КПД и возможность работы на более высоких скоростях вращения.Из

Википедия

Этот пример взят из Википедии и может быть повторно использован по лицензии CC BY-SA.

Эти примеры взяты из корпусов и из источников в Интернете. Любые мнения в примерах не отражают мнение редакторов Cambridge Dictionary, Cambridge University Press или его лицензиаров.сообщение}}

Выберите часть речи и введите свое предложение в поле «Определение».

{{/сообщение}} Часть речи

Выберите существительное, глагол и т. Д. Прилагательноепредложениерекламабъявление существительноечислопрефикссуффиксглагол

Определение

Представлять на рассмотрение Отмена

МАССОВЫЙ ВОЗДУШНЫЙ ПОТОК

), EPI Inc.

(На самом деле имеет значение МАССОВЫЙ ВОЗДУШНЫЙ ПОТОК)

ПРИМЕЧАНИЕ: Все наши продукты, конструкции и услуги ЯВЛЯЮТСЯ ОРГАНИЧЕСКИМИ, БЕЗ ГЛЮТЕНА, НЕ СОДЕРЖАТ ГМО и не нарушат чьи-либо драгоценные ЧУВСТВА

В четырехтактном двигателе без наддува теоретический максимальный объем воздуха , который каждый цилиндр может проглотить во время впускного цикла, равен рабочему объему этого цилиндра (0,7854 x диаметр цилиндра x диаметр цилиндра x ход поршня).

Поскольку каждый цилиндр имеет один такт впуска на каждые два оборота коленчатого вала, теоретический максимальный объем воздуха, который он может проглотить за каждый оборот коленчатого вала, равен половине его рабочего объема.Фактический объем воздуха, который поглощает двигатель, по сравнению с теоретическим максимальным объемом называется объемным КПД (VE). Двигатель, работающий на 100% VE, получает полный рабочий объем каждые два оборота коленчатого вала.

Есть несколько факторов, которые определяют крутящий момент, который двигатель может создать, и число оборотов, при которых достигается максимальный крутящий момент. Однако фундаментальным определяющим фактором является МАССА воздуха (а не объем), который двигатель может проглотить в цилиндры. МАССА всасываемого воздуха прямо пропорциональна (а) плотности воздуха и (б) объемной эффективности .

Существует поразительное сходство по форме между кривой VE двигателя и кривой крутящего момента. Для современной технологии безнаддувных двигателей с двумя клапанами на цилиндр и толкателем VE более 95% — это превосходно, а 100% достижимо, но довольно сложно. Только лучшие из лучших могут достичь 110%, и это за счет чрезвычайно специализированной разработки сложной системы, состоящей из впускных каналов, камер сгорания, выхлопных каналов и компонентов системы клапанов. Практический предел для двигателей без наддува, обычно с конфигурацией DOHC с четырьмя или более клапанами на цилиндр, составляет около 115%, что может быть достигнуто только в наиболее сложных условиях с точной настройкой впускного и выпускного каналов.

Обычно число оборотов на пике VE совпадает с числом оборотов на пике крутящего момента. И вообще, автомобильные двигатели редко превышают 90% VE. Для такой производительности существует множество веских причин, в том числе требования к конструкции автомобильных двигателей (хороший крутящий момент на низких оборотах, хороший отклик дроссельной заслонки, большой пробег, низкий уровень выбросов, низкий уровень шума, низкие производственные затраты, ограниченные форм-факторы и т. Д.). а также экономически обоснованные допуски для компонентов при крупносерийном производстве.

ПРИМЕЧАНИЕ: ВСЕ СЛЕДУЮЩИЕ РАСЧЕТЫ ОСНОВАНЫ НА ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БЕНЗИНА В КАЧЕСТВЕ ТОПЛИВА.ОЦЕНКИ, ОСНОВАННЫЕ ДЛЯ ДРУГОГО ТОПЛИВА, ТРЕБУЮТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ НИЖНЕЙ ЗНАЧЕНИЯ НАГРЕВА, BSFC и НАИЛУЧШЕЙ МОЩНОСТИ ВОЗДУШНО-ТОПЛИВОГО СООТНОШЕНИЯ, СООТВЕТСТВУЮЩЕЙ ДЛЯ ВЫБРАННОГО ТОПЛИВА.

Теперь о расчетах.

Для известного рабочего объема двигателя и числа оборотов в минуту вы можете рассчитать расход воздуха в двигателе при 100% VE в кубических футах в минуту на уровне моря за стандартный день (scfm) следующим образом:

ПОТОК ВОЗДУХА 100% VE (scfm) = СМЕЩЕНИЕ (ci) x об / мин / 3456

(Уравнение 3)

(Для любопытных людей «3456» — это произведение 1728, количества кубических дюймов в кубическом футе, и 2, количества оборотов, которое требуется 4-тактному двигателю, чтобы заполнить и опорожнить все его цилиндры.)

Использование этого уравнения для оценки двигателя объемом 540 кубических дюймов, работающего при 2700 об / мин, показывает, что при 100% VE поток в двигателе будет 422 кубических футов в минуту.

Мы уже показали (см. Уравнения 1 и 2 в разделе «Термический КПД»), как рассчитать расход топлива, необходимый для заданного количества произведенной энергии. Как только вы знаете требуемый расход топлива, вы можете рассчитать массовый расход воздуха, необходимый для этого количества топлива, а затем, используя этот расчетный расход воздуха вместе с рабочим объемом двигателя, заданными рабочими оборотами и достижимыми значениями VE, вы можете быстро определить разумность ваших ожиданий.Вот как.

Когда вы знаете требуемый расход топлива, вы можете определить требуемый расход воздуха. Общепринято (и доказуемо), что данный двигатель (разумной конструкции) достигнет максимальной мощности при концентрации смеси приблизительно 12,6 частей воздуха на одну часть топлива (бензина) по массе . (Другие виды топлива имеют другие значения оптимальной мощности смеси. Метанол, например, находится в диапазоне от 5,0 до 1)

Используя это общеприменимое соотношение воздух-топливо с наилучшей мощностью (12.6), вы можете рассчитать необходимый воздушный поток:

МАССОВЫЙ ВОЗДУШНЫЙ ПОТОК (pph) = 12,6 (фунтов на фунт) x ТОПЛИВНЫЙ ПОТОК (pph)

(Уравнение 4)

Но воздушный поток обычно рассматривается как объемный расход (стандартные кубические футы в минуту, SCFM). Один кубический фут воздуха при стандартных атмосферных условиях (29,92 дюйма рт. Ст. При абсолютном давлении, 59 ° F температура) весит 0,0765 фунта. Таким образом, разделив потребность в массовом расходе воздуха на стандартную дневную плотность воздуха и разделив на 60, чтобы преобразовать часы в минуты, требуемый объемный расход воздуха составит:

ВОЗДУШНЫЙ ПОТОК (scfm) = 12.6 (ppp) x ПОТОК ТОПЛИВА (pph) / (60 мин в час x 0,0765 фунта на кубический фут)

(Уравнение 5)

Используя алгебру 8-го класса, константы в уравнении 5 можно объединить следующим образом:

12,6 ÷ (60 x 0,0765) = 2,745

Объединение этих констант позволяет уменьшить уравнение 5 до:

ТРЕБУЕМЫЙ ВОЗДУШНЫЙ ПОТОК (куб.футов в минуту) = 2,745 x ПОТОК ТОПЛИВА (pph)

(Уравнение 6)

Решение уравнения 2 (объясненное в разделе «Тепловая эффективность») для ПОТОКА ТОПЛИВА дает

ПОТОК ТОПЛИВА (pph) = HP x BSFC

Замена «FUEL FLOW» в уравнении на «HP x BSFC» из Equation 2 дает следующее полезное соотношение:

ТРЕБУЕМЫЙ ВОЗДУШНЫЙ ПОТОК (scfm) = 2.745 x л.с. x BSFC

(Уравнение 7)

Итак, используя разумную оценку BSFC и разумное соотношение воздуха и топлива с наилучшей мощностью, вы можете использовать уравнение 7 для оценки воздушного потока, необходимого для данного количества лошадиных сил, а с помощью уравнения 3 вы можете рассчитать воздушный поток вашего двигателя. при заданных оборотах, если он работал на 100% VE ..

Если вы разделите ТРЕБУЕМЫЙ ВОЗДУШНЫЙ ПОТОК на ВОЗДУШНЫЙ ПОТОК ПРИ 100% VE , вы получите VE, который потребуется для данной выходной мощности.

Чтобы получить уравнение, которое вычисляет ТРЕБУЕТСЯ VE , мы делим Уравнение 7 на Уравнение 3, , что дает Уравнение 8 :

ТРЕБУЕМЫЙ VE = (9487 x HP x BSFC) / (СМЕЩЕНИЕ x ОБ / МИН)

(Уравнение 8)

(Опять же, для тех, кто интересуется загадками алгебры 8-го класса, «9487» является произведением 3456 из уравнения 3 и 2,745 из уравнения 6.)

Уравнение 8 позволяет оценить разумность любого заявленного уровня мощности двигателя, зная четыре значения:

1. Требуемое HP,
2. Рабочая частота вращения,
3. Объем двигателя (куб. Дюймы),
4. Предполагаемый разумный BSFC (разумное значение для целей оценки — 0.46).

tВот пример того, насколько полезными могут быть эти отношения. Предположим, вы решили, что из некоего двигателя объемом 2,2 литра (134 кубических дюйма) будет отличная силовая установка для самолета. Вы решаете, что 300 л.с. — хорошее число, а 5200 об / мин дают приемлемую среднюю скорость поршня (объяснено ЗДЕСЬ). Насколько разумна ваша цель?

Требуемый VE для этого двигателя будет:

Требуемый VE = (9487 x 300 x 0,46) / (134 x 5200) = 1,879 (188%)

Ясно, что этого не произойдет с двигателем без наддува.Потребуется наддув в той или иной форме, и вы можете использовать требуемый показатель VE 188% для расчета приблизительного минимального необходимого абсолютного давления в коллекторе (MAP) .

В этом примере воздушный поток двигателя должен быть увеличен до 188% от предполагаемого 100% значения VE. Воздушный поток пропорционален квадратному корню из разности давлений, поэтому для удвоения воздушного потока требуется 4-кратный перепад давления. Следовательно, приблизительное MAP, необходимое для увеличения воздушного потока на 1,88, будет (1.88 в квадрате) x 29,92, или 106 дюймов MAP (75,8 дюйма «наддува») для этого уровня мощности.

Вот еще пример. Предположим, вам нужно 300 л.с. от двигателя объемом 540 кубических дюймов при 2700 об / мин, и предположим, что BSFC составляет 0,46. Подставляя известные значения в уравнение 7, получаем:

Требуемый VE = (9487 x 300 x 0,46) / (540 x 2700) = 0,898 (90%)

Это очень разумное, реальное число. (Если вы узнали, что эти цифры относятся к описанному выше Lycoming IO-540 на 300 л.с., то все хорошо.)

Абсолютное давление в коллекторе (MAP)

Мы упоминали этот термин (MAP) в предыдущем обсуждении, и он регулярно используется при обсуждении характеристик двигателя, но на всякий случай, если он вам незнаком, вот пояснение.

Во-первых, термин Абсолютное давление означает давление выше нулевой точки (идеальный вакуум). Атмосферное давление окружающей среды на уровне моря в «стандартный день» составляет приблизительно 14,696 фунтов на квадратный дюйм (или 29,92 дюйма ртутного столба, как описано ниже).

Абсолютное давление в коллекторе, таким образом, это именно то, что он говорит: абсолютное давление, которое существует во впускном коллекторе, обычно измеряется в камере статического давления (если таковая существует). МАР в неработающем двигателе равно атмосферному давлению. Если в «стандартный день» двигатель работает на холостом ходу при измеренном «вакууме» коллектора 14 дюймов, , MAP фактически составляет 15,92 дюйма рт.ст. (29,92 — 14 = 15,92).

Термин «дюймы ртутного столба», используемый для обозначения давления, может немного сбивать с толку.Одной общей единицей измерения абсолютного атмосферного давления, атмосферного давления и других точных измерений давления являются «дюймы ртутного столба». Ртуть — тяжелый металл, находящийся в жидком состоянии при стандартных температуре и давлении. Ртуть обычно используется в манометрах и барометрах (специальное применение манометров) из-за ее высокой плотности и текучести. Вспоминая школьную химию, «HG» — это химический символ элемента Меркурий, производный от греческого слова H YDRAR G ERIUM , буквально серебряная вода .

В наполненном ртутью барометре вертикальное расстояние между двумя манисками на уровне моря при стандартных условиях составляет 29,92 дюйма, отсюда и термин дюймов ртутного столба, HG , или для ленивых всего дюймов .

КПД двигателя

КПД двигателя

Hannu Jääskeläinen

Это предварительный просмотр статьи, ограниченный некоторым исходным содержанием. Для полного доступа требуется подписка DieselNet.
Пожалуйста, войдите в систему , чтобы просмотреть полную версию этого документа.

Abstract : Преобразование энергии топлива в полезную работу в двигателе внутреннего сгорания связано с рядом потерь. К ним относятся химические потери энергии в выбросах, потери тепла от двигателя и через выхлопные газы, а также потери при перекачивании газа и трение в двигателе. Соответственно, общий тепловой КПД тормоза двигателя является продуктом сгорания, термодинамики, газообмена и механического КПД.

Энергопотери двигателя

Сводка убытков

Преобразование энергии топлива в полезную работу в двигателе внутреннего сгорания связано с рядом потерь.Основные потери энергии в двигателе и соответствующие коэффициенты эффективности показаны на Рисунке 1 [3038] . Другие исследования факторов, влияющих на эффективность двигателя, с акцентом на низкотемпературное сгорание, можно найти в литературе [4886] .

Рисунок 1 . Обзор потерь энергии в типичном двигателе внутреннего сгорания

Начиная с сжигания углеводородного топлива и выделения его энергии, небольшое количество топлива не полностью превращается в идеальные продукты сгорания CO ₂ и H ₂ O.Энергия, остающаяся в несгоревшем топливе и промежуточных продуктах сгорания, учитывается с помощью коэффициента сгорания .

Второй закон термодинамики определяет, что только часть энергии, выделяемой в процессе горения, может быть преобразована в полезную работу. Эта доля учитывается с помощью термодинамической эффективности , которая зависит от деталей цикла, используемого для преобразования тепла в работу. Для двигателей внутреннего сгорания верхний предел термодинамической эффективности обычно определяется расчетами циклов Отто и Дизеля.Энергия сгорания, которая не преобразуется в механическую работу, теряется в виде тепла либо за счет выпуска горячих выхлопных газов в окружающую среду, либо за счет передачи тепла через поверхности камеры сгорания. Показатель общей эффективности равен произведению эффективности сгорания на термодинамический КПД и отражает общую работу, произведенную при сгорании топлива.

Часть энергии, которая была преобразована в работу, используется для подачи всасываемых газов в двигатель и удаления выхлопных газов.Эти потери при перекачке учитываются при КПД газообмена . Чистая показываемая эффективность . регулирует полную показанную эффективность, чтобы учесть работу, необходимую для перемещения газов в двигатель и из него.

Также необходимо выполнить некоторую работу для преодоления трения между поверхностями скольжения, такими как поршневые кольца и подшипники, и для приведения в действие необходимых вспомогательных устройств, таких как насосы для масла и охлаждающей жидкости. Последний относится к с механической эффективностью .Как это ни странно, потери при газообмене и потери на трение иногда объединяются в одну потерю, которая используется для определения механического КПД. Это обсуждается ниже.

Оставшаяся работа, тормозная работа, таким образом, доступна от двигателя для выполнения полезной работы. Эффективность торможения (или термическая эффективность тормоза) может быть выражена как:

η _тормоз = η _{горение} · η _{термодинамический} · η _{газообмен} · η _{механический} (1)

Другой способ выразить эффективность торможения — [3980] :

η _тормоз = η _{замкнутый цикл} · η _{открытый цикл} · η _{механический} (2)

где:
η _{замкнутый цикл} — КПД замкнутого цикла, при этом замкнутый цикл является частью 4-тактного цикла, когда впускные и выпускные клапаны закрыты.η _{закрытый цикл} = η _{сгорание} · η _{термодинамический}
η _{открытый цикл} — это КПД открытого цикла, открытый цикл является частью 4-тактного цикла, когда впускные или выпускные клапаны открыты. η _{открытый цикл} = η _{газообмен}

Следует отметить, что это обсуждение эффективности двигателя проводится с точки зрения процесса, используемого для преобразования тепла в работу, т. Е. Оно ограничено определенным типом машины и отражает ограничения машины или термодинамического цикла, используемого для преобразования тепла. работать.Эффективность также можно рассматривать с точки зрения топлива и количества топливной эксергии, которую можно преобразовать в работу. Более поздний подход, обсуждаемый ниже, является более общим и не ограничивается каким-либо конкретным термодинамическим циклом.

Топливо Энергия

В двигателе внутреннего сгорания воздух и топливо смешиваются с образованием горючей смеси, которая воспламеняется и выделяет энергию в виде тепла. Количество выделяемого тепла зависит от ряда факторов. Хотя количество топлива, захваченного в цилиндре, является основным определяющим фактором содержания энергии в захваченной воздушно-топливной смеси и, следовательно, общего количества тепла, которое может высвободиться, ряд второстепенных факторов также важны.Эти второстепенные факторы включают детали о составе топлива, такие как тип элементов, содержащихся в топливе, и характер связей, соединяющих элементы вместе.

Для двигателей чистая энергия, выделяемая при сгорании, обычно представлена ​​более низкой теплотворной способностью (LHV) топлива, поскольку предполагается, что вода, полученная при сгорании, остается в парообразном состоянии. На рисунке 2 показана LHV ряда видов топлива, которые могут быть использованы в двигателе внутреннего сгорания, в зависимости от их стехиометрического отношения воздух-топливо.Обратите внимание, что для углеводородного топлива LHV очень похожи и значительно выше, чем для топлива, содержащего кислород. Кислородные функциональные группы вносят меньший вклад в чистую энергию во время сгорания, в то же время значительно увеличивая массу и объем топлива.

Рисунок 2 . Более низкая теплотворная способность (LHV) различных видов топлива по сравнению со стехиометрическим соотношением воздух-топливо

Данные из [391]

После того, как выбор топлива определен, мощность двигателя определяется содержанием энергии в топливно-воздушной смеси, удерживаемой в цилиндре перед сгоранием.Для двигателей, в которых смешивание воздуха и топлива осуществляется до подачи всасываемого заряда в цилиндр, эта энергия связана с количеством смеси воздух / топливо, которое может быть введено и захвачено в цилиндр. Для двигателей, в которых смешивание воздуха и топлива происходит в цилиндре после IVC, это зависит от количества воздуха, которое может быть введено и захвачено в цилиндр. Можно показать, что [4730] :

Hport = ρmixLHVfλ · AFRstoich + 1H_port = {ρ_mix LHV_f} над {λ AFR_stoich +1} (3)

где:
H _порт = содержание энергии на единицу объема цилиндра смеси, образовавшейся перед подачей в цилиндр, МДж / м ³
ρ _смесь = плотность смеси, кг / м ³
LHV _f = нижняя теплотворная способность топлива, МДж / кг
λ = относительная воздушно-топливная смесь
AFR _stoich = стехиометрическая воздушно-топливная смесь

и

HDI = ρairLHVfλ · AFRstoichH_DI = {ρ_air LHV_f} над {λ AFR_stoich} (4)

где:
H _DI = содержание энергии на единицу объема цилиндра смеси, образовавшейся в цилиндре после IVC, МДж / м ³
ρ _воздух = плотность воздуха, кг / м ³

Следует отметить, что для большинства жидких видов топлива разница между H _порт и H _DI невелика.Однако для газообразного топлива, такого как метан, основного компонента природного газа, разница может быть более значительной, рис. 3. Кроме того, в некоторых случаях, когда воздух и топливо смешиваются в цилиндре перед IVC, порт H _{больше отражает энергию, которая может быть захвачена в цилиндре. Эффект повышения давления на впуске с помощью турбонагнетателя или нагнетателя в уравнении (3) и уравнении (4) учитывается с помощью члена плотности.}

Рисунок 3 . Энергия сгорания на единицу объема цилиндра смеси метана и воздуха в зависимости от λ

При 0 ° C, 101.325 кПа

На рисунке 4 показаны значения H _порт и H _DI стехиометрических смесей нескольких видов топлива при стандартных условиях в зависимости от их стехиометрического соотношения воздух-топливо и основанные на наиболее распространенных способах их смешивания с всасываемым воздухом [4730] . Несмотря на наличие важных различий, следует отметить, что выходная мощность двигателя, работающего на любом из этих видов топлива, на основе одной только плотности энергии смеси, будет очень похожей. Однако следует отметить, что одной плотности энергии смеси недостаточно для определения максимальной мощности двигателя.

Рисунок 4 . Энергия сгорания на единицу объема цилиндра смеси топлива и воздуха при λ = 1 в зависимости от стехиометрического отношения воздух-топливо

При 0 ° C, 101,325 кПа

###

Объемная эффективность укрытий для треккинговых шестов — IntoCascadia

Обсуждение «объемной эффективности» палатки может сразу вызвать тяжелые веки, но это просто относится к тому, насколько эффективна по весу геометрия палатки [ Я уже могу сказать, что этот пост не попадет в мои 10 лучших ] .Таким образом, любой человек на открытом воздухе, заинтересованный в легком снаряжении, должен обладать хотя бы поверхностным знакомством.

Если цель легкого укрытия состоит в том, чтобы обеспечить жилое пространство с наименьшим весом, то очевидно, что желательно начать с базовой формы (или «геометрии»), в которой используется минимум материала для обеспечения этого пространства (среди множества других критериев). Поэтому мы стремимся оптимизировать соотношение объема к площади поверхности.

Чтобы представить тему и продемонстрировать, насколько она может быть неинтуитивной, я сравню это соотношение объема и площади для двух популярных стилей укрытий для треккинговых палок с палаткой моей собственной конструкции — X-Mid.Первая популярная геометрия палатки — это однополюсная пирамида с прямоугольным основанием (классический пример — MLD DuoMid). Однополюсные средние части имеют самую простую из возможных базовую форму (прямоугольник) и самую простую возможную структуру (1 вертикальный столб), поэтому интуитивно многие люди думают, что это наиболее эффективный или самый «легкий» дизайн (если другие атрибуты, такие как выбор ткани, уравновешены. ).

Второе сравнение — это стандартная «палатка для щенков». Эта палатка также построена вокруг прямоугольника, но в ней используются два шеста, расположенные как можно дальше друг от друга.Очевидно, что это максимизирует объем, который вы можете получить от двух полюсов, но также увеличивает площадь поверхности, поэтому неясно, является ли это более эффективным с точки зрения материала, необходимого для количества жилого пространства (опять же, отношения объема к площади поверхности).

Последняя палатка — это моя конструкция X-Mid, в которой снова используется прямоугольная форма в основании, но две стойки размещены во внутреннем положении по диагональной оси.

Эти шесты вставлены по периметру мухи, так что палатка может раскинуться без перегибов, необходимых для палатки для щенков, и полюса расположены по диагонали, что позволяет избежать конфликта в дверных проемах этих двух других укрытий.Планировка такая:

Читатели, хорошо помнящие школьную геометрию, уже могли угадать наиболее эффективную форму. В качестве подсказки, наилучшее возможное соотношение объема к площади поверхности имеет сфера, как показано на графике ниже (площадь по оси Y, объем по оси x, нижние линии более эффективны). Основная идея этого графика заключается в том, что для любого заданного объема сфера всегда имеет наименьшую площадь поверхности. Второй важный вывод — насколько хуже трехсторонняя форма (отчасти поэтому вы не видите трехсторонние палатки).

Последний вывод: все эти формы улучшаются по мере роста палатки (например, для любой формы вы можете удвоить объем, не удваивая площадь поверхности). Это видно по изгибающимся вниз линиям для всех форм, и поэтому при любом сравнении необходимо стандартизировать одну из этих вещей, чтобы увидеть, как меняется другая.

Итак, какая форма палатки наиболее эффективна? Это купольная палатка, потому что купол без пола — это всего лишь половина сферы. Купол имеет половину объема сферы, а также половину площади поверхности (если мы не включаем основание, так как пол может занимать любую часть этого купола).Таким образом, соотношение такое же хорошее, как у сферы, и, в отличие от сферы, вы можете построить палатку в форме купола.

Но, конечно, невозможно создать палатку, которая одновременно являлась бы идеальным куполом и поддерживала треккинговый шест. Вам понадобится идеально круглое основание (требующее бесконечного количества стоек) и идеально выпуклая поверхность (требующая бесконечного количества опорных столбов). Внутри будет непроходимая группа треккинговых палок, лишенная полезного пространства (но удивительно прочная).

На другом конце спектра у нас есть трехсторонняя треугольная пирамида, выделенная ранее как явно плохая.Это самая простая возможная трехмерная форма, поскольку у нее всего 3 стороны (и, следовательно, 3 стойки) и требуется только 1 столб, но с ужасным соотношением площадь поверхности: объем. Где-то посередине между минимальными требованиями к решетке и структуре треугольника и максимальными требованиями купола находится оптимум для палатки с треккинговым шестом. Этот оптимум существует там, где вы добавляете больше сторон, стоек и швов до тех пор, пока убывающая отдача больше не дает экономии веса нетто на этих инвестициях (конечно, есть много других соображений, например, сколько шестов может быть у туриста и как он может спать в лабиринте полюсов).

Вернемся к нашему тематическому исследованию — ниже я набросал эти три убежища в масштабе, чтобы показать их геометрию. Чтобы приблизительно уравнять, я использовал одинаковые базовые размеры (100 ″ x 67 ″) для всех из них и назначил высоту опоры 54 ″ для однополюсного укрытия и 45 ″ для двухполюсных укрытий, поскольку это типичные значения.

Исходя из этих размеров, я рассчитал объем и площадь поверхности каждого укрытия, чтобы получить отношение объема к площади поверхности, как вы можете видеть выше.Обратите внимание, что площадь поверхности не включает пол, так как я рассчитываю только материал, который вам понадобится для изготовления мухи для этой палатки. Любой пол не обязательно должен занимать всю площадь основания.

Во-первых, однополюсный мид имеет объем 70 кубических футов, и для его построения требуется 78 квадратных футов ткани, что соответствует соотношению 0,89: 1 (или 0,89 кубических футов пространства на каждый квадратный фут ткани). Неудивительно, что палатка для щенков имеет больший объем (на 24%) при 87 кубических футах, но также требует на 26% больше ткани (99 против 78 квадратных футов), поэтому на самом деле она имеет немного худшее соотношение 0.88: 1.

X-Mid, с другой стороны, обладает объемом на 16% больше, чем однополюсный мид, несмотря на то, что используется только на 7% больше материала, поэтому его объемный КПД намного лучше — 0,97: 1. На каждый квадратный фут ткани приходится почти кубический фут пространства. Другими словами, если вы масштабируете эти палатки так, чтобы все они имели одинаковый объем, для X-Mid потребовалось бы на 10% меньше материала. Или, если вы построите все эти формы из одинакового количества ткани, X-Mid будет иметь примерно на 10% больше объема. Таким образом, из этих трех форм X-Mid является наиболее эффективным по весу.Это также интуитивно верно теперь, когда мы знаем, что форма, ближайшая к куполу, является наиболее эффективной, и X-Mid, похоже, именно так.

Хотя я склонен как дизайнер X-Mid, объективно это вершина эффективности для палатки с треккинговыми палками, потому что прямоугольные палатки имеют более высокую эффективность по сравнению с более распространенной шестиугольной формой (обсуждается позже), два полюса могут превзойти один полюс, если они могут лучше приблизиться к куполу, а макет X-Mid — единственный способ приблизить купол с двумя полюсами (например,г. не располагайте опоры по периметру), при этом держите опоры над полом. Я уверен, что эффективность этой геометрии никогда не будет превышена, потому что она основана на первых принципах геометрии. Удивительно, что никто не подумал об этом до X-Mid, если только эксперт, работающий над моей патентной заявкой, не обнаружит обратного.

Вернемся к сравнению — размеры, которые я использовал до сих пор для однополюсной середины, нереалистичны, потому что однополюсные средние части имеют такие низкие углы стен на концах по сравнению с двумя другими конструкциями, что им нужен более длинный пол, чтобы учесть приличная длина спальной зоны.Ниже показаны фактические размеры, пожалуй, самой популярной однополюсной пирамиды (MLD DuoMid), которая на 10 дюймов длиннее, чем X-Mid:

Здесь мы видим, что DuoMid имеет меньший объем (79 против 81 кубических футов), несмотря на использование большего количества ткани (85 против 84 квадратных футов). Это снова показывает, что однополюсные средние частоты являются менее эффективными конструкциями. X-Mid обеспечивает больший объем при использовании меньшего количества ткани.

В качестве бокового момента, хотя более длинная длина DuoMid выглядит лучше, подходит для высоких туристов, но это не так, потому что сильно наклонные торцевые стенки приводят к очень низкой и непригодной для использования области на концах.Несмотря на то, что DuoMid на 10 дюймов длиннее (100 против 110), X-Mid на самом деле примерно на 6 дюймов длиннее, если вы посмотрите на высоту примерно 15 дюймов от земли (там, где будет верх спального мешка).

Теперь вы можете согласиться с тем, что X-Mid более эффективен с точки зрения объема на бумаге, но хотите отметить, что получение дополнительных 2,3 кубических фута при меньшем размере ткани на 1,5 квадратных фута вряд ли является достаточно существенной разницей, чтобы праздновать. В самом деле, это вряд ли отразится на масштабе. Однако, если мы выйдем за пределы общего объема и посмотрим, где он расположен, мы увидим, что X-Mid намного просторнее.

Как уже упоминалось, однополюсная пирамида «расходует» около 5% своего объема по периметру основания, где навес очень низкий. Часть однополюсного среднечастотного звука непригодна. По общему признанию, это субъективный термин, но для определения давайте обратимся к Генри Шайресу — самому плодовитому разработчику треккинговых палок 21-го века — для одного, который он предоставил в своем патенте на TarpTent StratoSpire:

«Полезное пространство — это пространство, в котором стены купола находятся достаточно высоко над землей, чтобы люди и их снаряжение не давили на стены купола и не деформировали их, находясь внутри.Я предпочитаю определять полезное пространство как внутренний объем, где вся ткань купола находится на высоте 12 дюймов или более над землей ».

Исходя из субъективного опыта и этого определения, однополюсная пирамида имеет много неиспользуемого пространства. И наоборот, X-Mid избегает очень низких наклонов торцевых стен, так что почти весь его объем может использоваться. Таким образом, хотя общий объем X-Mid примерно на 5% больше, на самом деле у него почти на 10% больше «полезного объема» — и все это при меньшем размере.

Но даже это на самом деле не отражает ощущения пространства в этих убежищах, потому что, если вы действительно сидите в обоих этих убежищах, вы обнаружите, что X-Mid кажется намного больше. Это происходит из-за того, что громкость однополюсной середины сильно смещена в сторону нижней половины. У него большой объем, но его очень мало в верхней половине, поэтому запас по высоте невелик (вы можете сидеть только рядом со штангой).

Если смотреть только на объем в верхней половине (скажем, выше 24 дюймов), однополюсный мид имеет только 15% своего объема над этой точкой (около 12 кубических футов из всех 78 кубических футов), тогда как X -Mid имеет около 35% своего объема выше 24 дюймов (28 из 81 кубического фута).Таким образом, объем X-Mid в верхней половине (он же «запас по высоте») в 2,5 раза больше, чем у однополюсного мид-динамика, поэтому он кажется гораздо более просторным. Подводя итог, можно сказать, что X-Mid имеет на 5% больше общего объема, на 10% больше «полезного объема» и на 250% больше «запас по высоте» — и все это из-за меньшего количества ткани.

Durston X-Mid демонстрирует достаточный объем в верхней половине.

Далее давайте обсудим, как это соотносится с купольной палаткой и более широким спектром популярных конструкций укрытий для треккинговых шестов. Слон в комнате — это палатки с шестиугольным основанием, поскольку они довольно популярны и кажутся ближе к куполу, чем X-Mid.

Мы можем оценить это, вернувшись к моему предыдущему утверждению, что купол — самая эффективная форма. Если бы вы построили купольную палатку с тем же объемом 81 кубический фут, что и X-Mid, вы могли бы сделать это из 72 квадратных футов ткани (вместо 83,75). Так что это потенциальная экономия 11,75 квадратных футов или 1,3 квадратных ярда ткани, если вы построите идеальный купол. Сегодня легкие материалы составляют 0,5 — 1,4 унции на квадратный ярд, поэтому возможная экономия составляет 0,65 — 1,8 унции. Таким образом, любая конструкция, которая стремится быть более эффективной, чем X-Mid, должна добавлять швы, стойки, стойки и / или распорки, чтобы реализовать часть этой экономии, без увеличения веса, чем это экономит.

Самое близкое, что вы могли бы разумно подойти к куполу, поддерживаемому треккинговыми палками, — это восьмистороннее убежище, поддерживаемое четырьмя треккинговыми шестами. Математика здесь сложна, но такой дизайн оказывается примерно посередине между X-Mid и куполом с точки зрения требований к ткани. Это позволило бы сэкономить около 6 квадратных футов (0,3 — 0,8 унции ткани), но также потребовало бы еще четырех кольев весом около 1,5 унции — больше, чем компенсирует сэкономленный вес ткани (плюс дополнительный вес в дополнительных швах).Таким образом, хотя соотношение объема к площади поверхности улучшится, соотношение объема к общему весу укрытия будет хуже. То же самое и с шестиугольными укрытиями. Они лишь незначительно улучшают соотношение объема к площади поверхности с теоретической экономией веса ткани на 0,2-0,5 унции, что никогда не приведет к экономии веса нетто, потому что два приличных колья весят более 0,5 унции (и, опять же, есть дополнительные швы). Таким образом, любая двухполюсная шестиугольная палатка будет более сложной и тяжелой при том же объеме, чем прямоугольное укрытие сравнимого размера.

С другой стороны, как насчет трехстороннего укрытия? Если четыре лучше, чем шесть, то, может быть, три еще лучше? Нет. Возможное трехстороннее укрытие потребует намного больше ткани, чем четырехстороннее (прокрутите до этого графика ранее и обратите внимание, насколько трехстороннее укрытие хуже, чем что-либо еще), но при этом сэкономит вес только одной стойки, поэтому четыре стороны намного сложнее. более эффективным. В целом, оптимум на 4-5 сторонах, потому что вес швов и стержней линейно увеличивается с каждой добавляемой стороной, в то время как экономия площади ткани уменьшается (отрицательная асимптота).Ключевой результат состоит в том, что четыре стороны — это большое улучшение по сравнению с тремя, пять примерно равно четырем, все остальное — хуже). Трудно сказать, что лучше — четыре или пять, поскольку экономия площади ткани примерно равна добавленному весу шва и стержня.

Наконец, вы можете задаться вопросом об эффективности множества других существующих укрытий для треккинговых шестов. Короче говоря, все, что имеет один полюс, расположенный не по центру (он же асимметричный, такой как SMD Lunar Solo), всегда будет менее эффективным с точки зрения объема, чем то же самое, что и столб, расположенный по центру (просто из основ геометрии).Это делается только для того, чтобы вынуть шест из спальной зоны. Вот почему вы часто будете видеть этот тип укрытия, часто добавляющего различные распорки для увеличения объема или улучшения распределения этого объема (например, дополнительного запаса высоты), такие как TarpTent Aeon и Zpacks Plexamid. Но эти стойки всегда будут вызывать дальнейшее снижение общей весовой эффективности укрытия, потому что дополнительный объем, который вы получаете по сравнению с весом стойки, всегда невелик. Добавление веса с помощью распорок принципиально менее эффективно, чем использование второй треккинговой палки, если она у вас все равно есть под рукой, поэтому такая конструкция имеет смысл только для туристов с одной треккинговой палкой.Палатки с одним треккинговым шестом могут добавить достаточно подкосов, чтобы получить жилое пространство разумного размера, но было бы гораздо более эффективным по весу начать с более эффективной двухполюсной геометрии, чем прибавлять вес к менее эффективной. Смещенные однополюсные конструкции со стойками представляют собой почти нижний предел эффективности (но могут иметь практические преимущества, такие как меньшая занимаемая площадь).

Общие принципы
Самая эффективная по весу палатка с треккинговыми палками:
— Используйте четырехстороннюю или пятистороннюю палатку
— 2 палки
— Расположите палки на умеренном расстоянии друг от друга, чтобы приблизиться к форме купола
— Избегайте распорок
— Избегайте асимметрии

Take home message
Наихудший сценарий для эффективности веса — начать с формы с очень небольшим (3) или большим количеством сторон (например.г. шестиугольник или восьмиугольник), добавьте один столб в смещенном положении, а затем добавьте к нему распорки.