Engineering
Парова машина (механізм)
Відкрийте дросель горизонтальної машини на повітрі 6 бар і дивіться, як золотник випереджає поршень: перекриття і кут випередження ексцентрика підібрані так, що парове вікно прочиняється на лінійне випередження в мертвій точці і закривається за обраної відсічки — точно acos(1 − 2c) кута кривошипа. Укоротіть відсічку — повітря розширюється в циліндрі, менше повітря на джоуль роботи, але менше роботи за цикл; навантажуйте гальмо, доки середній індикаторний тиск його не винесе і машина не стане; поставте кривошип у мертву точку — вона не рушить. Підведена ентальпія зводиться з випуском, стінкою, енергією газу і індикаторною роботою, а індикаторна робота — з маховиком, тертям і гальмом.
Що відбувається
Горизонтальна заводська машина з циліндром 100 мм і ходом 150 мм працює на повітрі 6 бар, щоб фази розподілу було видно без конденсації. Коробчастий золотник на ексцентрику з радіусом 20 мм впускає повітря в кожну порожнину подвійного циліндра і випускає з іншої; його перекриття і кут випередження знаходяться бісекцією так, щоб вікно відкрилося на випередження 1 мм у мертвій точці і закрилося за обраної відсічки. У кожної порожнини стисливий потік через вікна в обидва боки і теплообмін зі стінкою; маховик 3,2 кг·м² проносить кривошип через мертві точки проти тертя і гальма. RK4 з кроком 20 мкс; підведена ентальпія сходиться з випуском, стінкою, енергією газу і індикаторною роботою, а індикаторна робота — з маховиком, тертям і гальмом, обоє до округлення.
Що спробувати
Прочитайте кут відсічки проти acos(1 − 2c); укоротіть відсічку і порівняйте роботу за цикл і повітря на джоуль; навантажуйте гальмо до зупинки; пустіть із мертвої точки — не рушить.
Модель та її обмеження
Повітря як ідеальний газ замість пари, зосереджена температура стінки, золотник без витоків і геометрії тяги, без конденсації і шкідливих об’ємів понад фіксовану частку. Індикаторні величини — цієї повітряної машини.
Рівняння модуля
Рівняння x_v = e·cos(θ − δ), cos δ = (l + L)/e, θ_c = acos(1 − 2c) A_s = w·max(0, x_v − l), A_e = w·max(0, −x_v) J·dω/dt = (p_h − p_c)·A·dx/dθ − T_f·sgn ω − T_b·sgn ω − c·ω MEP = W_cycle/(2V_s), H_in = ΔU + W_i + H_out + Q_wall
