В чем измеряется степень сжатия: Что такое степень сжатия? | Автоблог

Реферат На Тему Степень Сжатия – Telegraph

➡➡➡ ПОДРОБНЕЕ ЖМИТЕ ЗДЕСЬ!

Реферат На Тему Степень Сжатия
2,2 тыс. просмотров . Уникальные посетители страницы.
968 дочитываний , 42 %. Пользователи, дочитавшие до конца.
5 мин. Среднее время дочитывания публикации.
Добрый день, сегодня мы узнаем, что из себя представляют автомобильные показатели двигателя внутреннего сгорания, такие как степень сжатия и компрессия силовой установки, а также чем они отличаются друг от друга. Кроме того, дадим определение понятиям компрессии и степени сжатия, расскажем про основные особенности данных показателей двигателя, а также установим, почему так важны значения этих параметров для того или иного мотора транспортного средства. В заключении мы поговорим, как влияют конечные значения компрессии силовой установки на установление возможных неисправностей двигателя, а также почему степень сжатия напрямую влияет на параметр мощности мотора автомобиля.
Для того, чтобы понять для чего нужны показатели компрессии и степени сжатия двигателя внутреннего сгорания, а также чем они отличаются друг от друга, необходимо знать их определения, осознавать важность каждого параметра, который напрямую или косвенно влияет на долговечность функционирования силовой установки транспортного средства. Данные вопросы мы и обсудим в нашем рассказе, чтобы получить исчерпывающее представление о степени сжатия и компрессии двигателя, а также почему не нужно путать эти, в какой то мере схожие показатели измерения работы мотора. Кроме того, рассмотрим часто задаваемый вопрос многими автолюбителями: “Чем отличаются параметры степени сжатия и компрессии двигателя друг от друга, а также какой показатель наиболее важен?”.
1 .  Степень сжатия. Понятие и особенности автомобильного показателя
Степенью сжатия силовой установки называется отношение объема рабочей области цилиндра к объему камеры сгорания топливно-воздушной смеси. На бензиновом двигателе, в зависимости от определенной задачи, показатель степени сжатия может находится в разном диапазоне величин от 7 до 11 пунктов. Что касается дизельных силовых установок, то в связи с определенными конструкторскими особенностями устройства, их степень сжатия значительно превышает бензиновые и составляет в среднем от 13 до 19 пунктов.
На сегодняшний день степень или показатель сжатия двигателя указывается почти на всех современных транспортных средствах. На основании этого параметра производитель в документации и еще, как правило, на лючке бензобака к тому или иному автомобилю указывает рекомендованное для заправки топливо, например, если транспортное средство оснащено бензиновым мотором, будет указание на марку бензина АИ-92 или АИ-95.
Для того, чтобы более детально представить, как и где создается степень сжатия в двигателе автомобиля, нужно первым делом себе представить блок цилиндров и поршни, которые в нем ходят. Дело в том, что у каждого поршня есть в блоке цилиндров, так сказать свои “мертвые точки“. Такой точкой называется верхняя плоскость блока, когда топливо сжато до предела и ждет момента для воспламенения. Нижняя точка – это та плоскость, где поршень опускается вниз, а пространство заполняется новой порцией топливной смеси или наоборот уже заполнено расширившимися от воспламенения газами.
В том случае, когда поршень располагается в верхней части блока, то есть в “верхней мертвой точке“, то над ним остается определенный объем, в котором и находится сжатая под определенным давлением топливно-воздушная смесь. Это пространство или область называется камерой сгорания смеси. Когда поршень опускается в нижнюю область блока цилиндров, так сказать к “нижней мертвой точке“, то к пространству камеры сгорания еще добавляется объем расположенный над поршнем. Поэтому довольно просто зная вышеописанные теоретические основы работы поршня в блоке цилиндров определить во сколько может сжиматься топливно-воздушная смесь нашего двигателя при движении узла мотора из нижней “мертвой точки” в верхнюю. Справочно отметим, что при измерении этого показателя, переменные значения отображаются, как объемные величины, поделенные друг на друга, то есть V2 (объем) / V1 (объем).
Таким образом, при помощи обычного деления объема V2 (объем над поршнем) на V1 (объем под поршнем) мы получим показатель, который укажет нам во сколько раз сжимается топливно-воздушная смесь, при движении поршня из нижней мертвой точки блока цилиндров в верхнюю. Ниже на изображении мы постарались наглядно продемонстрировать наши расчеты степени сжатия ( Нажмите на изображение для увеличения ). 
Как правило, авто производители данные характеристики указывает в документации к транспортному средству. Поэтому зачастую этот параметр высчитывать самостоятельно не требуется, для его нахождения нужно всего то открыть инструкцию на свой автомобиль. 
В большинстве случаев степень сжатия указывается в диапазоне от 9 до 14 пунктов. Данный показатель нам скажет о том, что топливно-воздушная смесь, которая вошла в камеру сгорания при движении поршня в блоке цилиндров из “верхней мертвой точки” в нижнюю точку, на такте впуска, сожмется в 9, 10, … или 14 раз, от первоначального состояния (объема), а после этого воспламенится свечой зажигания.
2 . Компрессия двигателя. Понятие и особенности показателя
Компрессией называется максимальное давление воздуха в камере сгорания в самом конце такта сжатия топливно-воздушной смеси. Другими словами компрессия – это определенный уровень давления в области цилиндра, которое так или иначе зависит от степени сжатия смеси в нем. Справочно заметим, что показатель давления в малом объеме всегда будет больше, так как при увеличении степени сжатия, уровень компрессии вырастает. Уровень компрессии косвенно или предварительно указывает на состояние силовой установки автомобиля. Поэтому так важно правильно производить процедуру  замера компрессии  в моторе.
Заметим, что чем выше показатель компрессии на шкале специального манометра при замере, тем большую мощность способна развивать силовая установка автомобиля. Довольно часто автовладельцы задаются вопросом почему так получается? Все довольно просто и лежит на поверхности. Дело в том, что повышение уровня компрессии способствует оптимальному сжатию топлива в камерах цилиндров, так как его воспламенение может происходить куда более эффективно, чем с низким показателем. Кроме того, высокая компрессия предоставляет большой толчок поршню. Таким образом происходит прямая зависимость частоты вращения коленчатого вала и мощности силовой установки.
Но стоит заметить, что постоянно повышать компрессию не в коем случае нельзя, так как топливно-воздушная смесь, как правило, это бензин может сильно перегреться и самопроизвольно воспламениться, что как следствие выльется в детонацию. А это уже может привести к губительным и разрушительным последствиям для внутренних узлов, а также деталей двигателя. Как говорится этот процесс уж точно не продлит срок службы силовой установки. Вот поэтому сегодня на рынке новых автомобилей можно все чаще встретить машины оборудованные специальными двигателями, да и на заправках можно сейчас часто видеть высокооктановые марки бензина, которые образуют высокую компрессию.
Как правило, большинство автомобильных производителей указывают средний показатель компрессии. Например, если при измерении, наш показатель компрессии отличается даже на пару пунктов от заводского, то стоит задуматься, так как почти в 90 процентах случаях это может означать, что с нашим двигателем возникли серьезные проблемы. В этом случае, необходимо начинать диагностику неисправностей деталей силовой установки с клапанов, маслосъемных колпачков и заканчивая компрессионными кольцами, которые расположены на поршнях и так далее по цепочке.
3 . Отличительные особенности степени сжатия от компрессии двигателя
Для того, чтобы понять, в чем же различие степени сжатия от компрессии двигателя, давайте немного вспомним ранее рассказанные нами задачи, которые выполняются одним и вторым показателем. И так, степень сжатия – это в первую очередь коэффициент, который рассчитывается при помощи объемов, а компрессия наоборот измеряется специальным прибором под названием компрессионный манометр. 
Если рассматривать различия показателей с практической точки зрения, то компрессия двигателя будет незначительно больше, чем степень сжатия. К примеру, при показателе степени сжатия в 9 пунктов , компрессия будет находится в диапазоне от 10,5 до 11,5 пунктов .
Многие сейчас могут задать вопрос: “Почему так разнятся итоговые показатели этих индикаторов?” Дело в том, что при измерении компрессии силовой установки от давления может разогреваться топливно-воздушная смесь и следовательно происходит повышение ее температуры. В принципе, в какой то мере показатели степени сжатия и компрессии можно было бы приравнять, в том случае, если бы процесс проходил в изотермическом, а также герметично закрытом корпусе, который бы исключал любое воздействие температуры, как снаружи, так и внутри. Однако в связи с тем, что в реальности обеспечить полную герметичность узлов не реально, то итоговые величины будут всегда отличатся.
В заключении отметим, что для бензиновых силовых установок, чем больше показатель степени сжатия, тем будет выше удельная мощность двигателя. Однако, если чрезмерно повысить степень сжатия мотора, то это может значительно снизить срок службы его узлов и при этом возрастет риск наступления внепланового капитального ремонта двигателя при заправке “разбавленным” топливом. При снижении компрессии двигателя, самое главное нужно немедленно установить причину этого понижения. Зачастую причиной низкой компрессии становятся проблемы с поршневыми кольцами или клапанным механизмом. Чтобы наверняка установить неисправность, специалисты по обслуживанию и ремонту транспортных средств при помощи обычного шприца вводят примерно около 20 грамм моторного масла в “подозрительные” цилиндры. Затем процедуру повторяют. В том случае, если после этих манипуляций показания компрессометра выросли, то причиной падения являются поршневые кольца, а если они остались на прежних местах, то проблема в клапанах.

Что такое степень сжатия и компрессия двигателя?
Что такое степень сжатия | Авто & Мото | Селдон Новости
Реферат : Двигатель внутренного сгорания. Скачать бесплатно…
Реферат Степень сжатия
Степень сжатия и Компрессия — DRIVE2
Белов Текст Сочинение
Дыхательная Гимнастика Методы Принципы Реферат Презентация
Реферат Виды Учебных Занятий
Пишу Диссертации На Заказ
Вшэ Итоговое Сочинение Критерии 2021

Компрессия в двигателе ВАЗ 2106: давление, степень сжатия

Учитывая то обстоятельство, что автомобилей модели ВАЗ 2106 было выпущено свыше 4-х млн штук, их остается еще достаточно много на наших дорогах. Соответственно, вопросы по ремонту легендарной «классики» до сих пор остаются актуальными. Например, вопрос о том, какую компрессию должен поддерживать исправный мотор «шестерки».

Содержание

• Понятие о компрессии, ее замеры
• Как пользоваться результатами измерений?

Вернуться к оглавлению

Понятие о компрессии, ее замеры

Среди технических данных, прописанных в руководстве по эксплуатации автомобиля, такой характеристики нет. Там есть несколько иное понятие — степень сжатия. Между этими двумя параметрами нет никакой прямой зависимости, их объединяет между собой только одно — в обоих случаях речь идет о давлении.

1. Степень сжатия — это расчетная постоянная величина, она не имеет размерных единиц. Для двигателя ВАЗ 2106 и его модификаций она составляет 8.5. Эта цифра — результат деления полного рабочего объема цилиндра на объем камеры сгорания. Простыми словами, топливовоздушная смесь, поступившая в пространство цилиндра, сжимается движущимся вверх поршнем в 8.5 раз.
2. Компрессия — это величина переменная, ее значение зависит от технического состояния, в котором находится мотор. Этот параметр показывает, какое давление возникает в каждом отдельно взятом цилиндре при вращении коленчатого вала с помощью стартера. Измеряют его манометром, который вкручивают вместо свечи зажигания, единица измерения — 1 кгс/см² или 1 Bar, что почти одно и то же (1 кгс/см² равен 0.98 Bar).

Компрессия измеряется для того, чтобы определить степень изношенности цилиндро-поршневой группы. Ее значения были получены опытным путем, на практике. Замер выполняется следующим образом: выкручиваются все 4 свечи зажигания, а на их место поочередно в каждый цилиндр вкручивается манометр с обратным клапаном и с помощью вращения стартером определяют максимальное давление, которое может накачать каждый поршень. В двигателе ВАЗ 2106 идеальный показатель — 13 кгс/см², но это редкий случай, такое давление встречается на новых, только обкатанных двигателях.

Вернуться к оглавлению

Как пользоваться результатами измерений?

Если показатель измерений колеблется от 11 до 12. 5 кгс/см², то это нормальный рабочий двигатель ВАЗ 2106. При этом важно, чтобы компрессия во всех 4-х цилиндрах была одинаковой, разница более чем в 0.5 кгс/см² говорит о неисправности в одном из них. Как правило, это подгоревший клапан, такая проблема случается при езде на некачественном топливе и высоких нагрузках.

Результаты замеров, показавшие давление от 10 до 11 кгс/см², гласят о скором ремонте двигателя. Эти результаты могут быть не совсем точными, когда мотор сапунит. Так называют явление, при котором через шланг вентиляции картера из сапуна в карбюратор вместе с картерными газами начинает попадать моторное масло. Причина проста: из-за износа поршневых колец в пространстве картера появляется избыточное давление, которое выталкивает капли масла через сапун в карбюратор.

Смазка вместе с топливом попадает в камеру сгорания и после сжигания образует нагар на ее стенках и свече зажигания. Когда масла попадает очень много, то оно начинает заполнять зазор между изношенными кольцами и поверхностью цилиндра, показания компрессии тогда будут выше и опираться на них нельзя. То есть если сапунит двигатель, то подошло время заменить поршневые кольца.

Величина компрессии 9-10 кгс/см² указывает на износ цилиндро-поршневой группы либо клапанов. В обоих случаях требуется разборка двигателя. Такой мотор обычно расходует масло и топливо, работает нестабильно, часть мощности потеряна. Тем не менее его можно продолжать эксплуатировать еще какое-то время, главное условие — компрессия во всех цилиндрах должна быть одинакова. Если в каком-то из них окончательно прогорит клапан, то давление в нем сильно упадет и цилиндр откажет вовсе.

Эта же участь ожидает агрегат, компрессия в котором ниже 9 кгс/см². Такое давление свидетельствует о необходимости его капитального ремонта. В таких случаях с двигателя по возможности снимают все навесное оборудование, откручивают его от коробки передач и целиком снимают с опор, чтобы выполнять разборку и ремонт в более удобных условиях.

Параллельно проверяют состояние резиновых частей этих опор, возможно, потребуется замена подушек. Многие автолюбители выполняют разборку двигателя прямо на автомобиле, такой вариант тоже имеет право на жизнь, в особенности если надо заменить только поршневые кольца.

Степень сжатия | Автопедия | Fandom

Степень сжатия двигателя внутреннего сгорания или двигателя внешнего сгорания представляет собой значение, которое представляет отношение объема его камеры сгорания; от наибольшей емкости до наименьшей емкости. Это основная спецификация для многих распространенных двигателей внутреннего сгорания.

В поршневых двигателях это соотношение между объемом цилиндра и камеры сгорания, когда поршень находится в нижней части своего хода, и объемом камеры сгорания, когда поршень находится в верхней части своего хода.

Представьте себе цилиндр с поршнем в нижней части хода, содержащий 1000 см3 воздуха. Когда поршень переместился до верхней точки своего хода внутри цилиндра, а оставшийся объем внутри головки или камеры сгорания уменьшился до 100 куб. см, тогда степень сжатия будет пропорционально описана как 1000:100 или с дробным уменьшением. , степень сжатия 10:1.

Желательна высокая степень сжатия, поскольку она позволяет двигателю извлекать больше механической энергии из заданной массы воздушно-топливной смеси благодаря более высокому тепловому КПД. Высокие коэффициенты помещают доступные молекулы кислорода и топлива в уменьшенное пространство вместе с адиабатической теплотой сжатия, что приводит к лучшему смешиванию и испарению капель топлива. Таким образом, они позволяют увеличить мощность в момент воспламенения и извлекать из этой мощности больше полезной работы за счет расширения горячего газа в большей степени.

Однако при более высокой степени сжатия бензиновые двигатели подвержены детонации, также известной как детонация, что может снизить эффективность двигателя или даже физически повредить его.

Дизельные двигатели, с другой стороны, работают по принципу воспламенения от сжатия, поэтому топливо, устойчивое к самовоспламенению, вызовет позднее воспламенение, что также приведет к детонации двигателя.

Содержимое

• 1 Формула
• 2 Типовые степени сжатия
  • 2.1 Бензиновый/бензиновый двигатель
  • 2.2 Бензиновый/бензиновый двигатель с наддувом
  • 2.3 Бензиновый/бензиновый двигатель для гонок
  • 2.4 Газовый двигатель
  • Дизельный двигатель 2,5
• 3 Диагностика и диагностика
• 4 Двигатель Saab с переменной степенью сжатия
• 5 Двигатели с переменной степенью сжатия (VCR)
• 6 Коэффициент динамического сжатия
• 7 Степень сжатия в зависимости от степени общего давления
• 8 См. также
• 9 Внешние ссылки

Формула

Коэффициент рассчитывается по следующей формуле:

, где

= отверстие цилиндра (диаметр)

= длина хода поршня

= объем камеры сгорания (включая прокладку ГБЦ). Это минимальный объем пространства, в котором топливо и воздух сжимаются до воспламенения. Из-за сложной формы этого пространства его обычно измеряют напрямую, а не рассчитывают.

Типичная степень сжатия

Бензиновый/бензиновый двигатель

Из-за вибрации (детонации) CR в бензиновом/бензиновом двигателе обычно не превышает 10:1, хотя некоторые серийные автомобильные двигатели рассчитаны на высокие нагрузки. производительность 1955–1972 годов имела степень сжатия до 12,5: 1, что позволяло безопасно работать на доступном в то время высокооктановом этилированном бензине.

Технология, используемая Audi для предотвращения возникновения детонации, заключается в двигателе с высокой «завихренностью», который заставляет всасываемый заряд совершать очень быстрое круговое вращение в цилиндре во время сжатия, что обеспечивает более быстрое и более полное сгорание. Недавно, с добавлением датчиков изменения фаз газораспределения и детонации для задержки зажигания, один мировой производитель строит бензиновые двигатели 10,8: 1 CR, которые используют топливо с октановым числом 87.

В двигателях с датчиком «пинг» или «детонации» и электронным блоком управления CR может достигать 13:1 (BMW K1200S 2005 г.). В 1981 году Jaguar выпустил головку блока цилиндров, обеспечивающую сжатие до 14: 1; но в серийных автомобилях остановились на 12,5: 1. Конструкция головки блока цилиндров была известна как головка «майский огненный шар».

Бензиновый/бензиновый двигатель с наддувом

В бензиновом двигателе с турбонаддувом или наддувом соотношение CR обычно составляет 9:1 или ниже.

Бензиновый/бензиновый двигатель для гонок

Двигатели для гоночных мотоциклов могут использовать степень сжатия до 14:1, и нередко можно найти мотоциклы со степенью сжатия выше 12,0:1, предназначенные для топлива с октановым числом 86 или 87.

Гоночные двигатели, работающие на метаноле и этаноле, часто превышают CR 15:1. (Потребители могут отметить, что «газохол» или 90% бензина с 10% этанолом дает более высокий октановый рейтинг — показатель подавления детонации. )

Газовый двигатель

Для двигателей, работающих исключительно на СНГ или КПГ, CR может быть выше из-за более высокого октанового числа этих видов топлива.

Дизельный двигатель

В дизельном двигателе с автоматическим зажиганием (без электрической свечи зажигания — горячий воздух сжатия поджигает впрыскиваемое топливо) CR обычно превышает 14:1. Соотношения более 22: 1 являются обычным явлением. Соответствующая степень сжатия зависит от конструкции головки блока цилиндров. Это значение обычно составляет от 14:1 до 16:1 для двигателей с непрямым впрыском и от 18:1 до 20:1 для двигателей с непосредственным впрыском.

Диагностика и диагностика

Измерение давления сжатия в двигателе с помощью манометра, подсоединенного к отверстию свечи зажигания, дает представление о состоянии и качестве двигателя.

Если задана номинальная степень сжатия двигателя, давление в цилиндре перед зажиганием можно оценить, используя следующую зависимость:

где — давление в цилиндре в нижней мертвой точке (НМТ), обычно равное 1 атм, — степень сжатия, — отношение удельных теплоемкостей рабочего тела, которое для воздуха составляет около 1,4, и 1,3 для метановоздушной смеси.

Например, если двигатель, работающий на бензине, имеет степень сжатия 10:1, давление в цилиндре в верхней мертвой точке (ВМТ) равно

Эта цифра, однако, также будет зависеть от синхронизации кулачка (т.е. клапана). Как правило, давление в цилиндре обычных автомобильных конструкций должно быть не менее 10 бар или, грубо говоря, в фунтах на квадратный дюйм (psi), что в 15–20 раз превышает степень сжатия, или, в данном случае, от 150 psi до 200 psi, в зависимости от кулачковый тайминг. Специализированные гоночные двигатели, стационарные двигатели и т. д. будут возвращать значения, выходящие за пределы этого диапазона.

Факторы, включая позднее закрытие впускного клапана (условно говоря, для профилей распределительных валов, выходящих за рамки типичного модельного ряда серийных автомобилей, но не обязательно относящиеся к спортивным двигателям), могут привести к ошибочно заниженным результатам этого теста. Чрезмерный зазор шатуна в сочетании с чрезвычайно высокой производительностью масляного насоса (редко, но не невозможно) может выделять достаточно масла, чтобы покрыть стенки цилиндра достаточным количеством масла, чтобы облегчить разумное уплотнение поршневых колец, что искусственно дает обманчиво высокое значение на двигателях с поврежденным кольцевым уплотнением.

На самом деле это можно использовать с небольшим преимуществом. Если тест на компрессию дает низкий показатель, и было установлено, что это не связано с закрытием впускного клапана / характеристиками распределительного вала, то можно отличить причину от проблем с уплотнением клапана / седла и кольцевого уплотнения, впрыскивая моторное масло в свечу. отверстие заглушки в количестве, достаточном для того, чтобы рассредоточиться по днищу поршня и по окружности верхнего пояса кольца и, таким образом, обеспечить упомянутое уплотнение. Если вскоре после этого будет проведено второе испытание на сжатие, а новое показание будет намного выше, проблема будет заключаться в кольцевом уплотнении, тогда как, если наблюдаемое давление при испытании на сжатие остается низким, проблема заключается в уплотнении клапана (или, реже, в прокладке головки блока цилиндров). или прорыв поршня или, что еще реже, повреждение стенки цилиндра).

Если имеется значительная (> 10%) разница между цилиндрами, это может свидетельствовать о негерметичности клапанов или прокладок головки цилиндров, износе поршневых колец или трещинах в блоке.

При подозрении на наличие проблемы утечку можно обнаружить с помощью более комплексного теста с использованием тестера для выявления утечек.

Двигатель Saab с регулируемой степенью сжатия

Поскольку диаметр отверстия цилиндра, длина хода поршня и объем камеры сгорания почти всегда постоянны, степень сжатия для данного двигателя почти всегда постоянна до тех пор, пока не начнет сказываться износ двигателя.

Единственным исключением является экспериментальный двигатель Saab с переменной степенью сжатия (SVC). В этом двигателе, разработанном Saab Automobile, используется технология, которая динамически изменяет объем камеры сгорания (V _c ), что с помощью приведенного выше уравнения изменяет степень сжатия (CR).

Для переделки V _c SVC «опускает» ГБЦ ближе к коленвалу. Это достигается за счет замены типичного блока цилиндров, состоящего из одной части, блоком, состоящим из двух частей, с коленчатым валом в нижнем блоке и цилиндрами в верхней части. Два блока шарнирно соединены с одной стороны (представьте себе книгу, лежащую на столе, передняя обложка которой находится примерно на дюйм выше титульного листа). Поворачивая верхний блок вокруг точки шарнира, V _c (представьте себе воздух между обложкой книги и титульным листом) можно модифицировать. На практике SVC регулирует верхний блок за счет небольшого диапазона движения с помощью гидравлического привода.

Двигатели с переменной степенью сжатия (VCR)

SAAB SVC — это передовое и функциональное дополнение к миру двигателей VCR, первое из которых было построено и испытано Гарри Рикардо в 1920-х годах. Эта работа привела его к разработке системы оценки октанового числа, которая используется до сих пор. Компания SAAB недавно приняла участие в работе с «Управлением передовых автомобильных технологий» над созданием современного бензинового двигателя VCR, эффективность которого сравнима с эффективностью дизельного двигателя. Многие компании проводили собственные исследования двигателей VCR, в том числе Nissan, Volvo, PSA/Peugeot-Citroën и Renault, но до сих пор не получили публично продемонстрированных результатов.

Двигатель с циклом Аткинсона был одной из первых попыток применения переменной степени сжатия. Поскольку степень сжатия представляет собой отношение между динамическим и статическим объемами камеры сгорания, метод цикла Аткинсона увеличения длины рабочего такта по сравнению с тактом впуска в конечном итоге изменил степень сжатия на разных этапах цикла.

Динамическая степень сжатия

Вычисленная степень сжатия, как указано выше, предполагает, что цилиндр герметичен в нижней мертвой точке (НМТ), и что сжатый объем является фактическим объемом.

Однако: закрытие впускного клапана (герметизация цилиндра) всегда происходит после НМТ, что приводит к тому, что часть всасываемого заряда выдавливается из цилиндра назад из цилиндра поднимающимся поршнем на очень низких скоростях; сжимается только процент хода после закрытия впускного клапана. Эту «скорректированную» степень сжатия обычно называют «динамической степенью сжатия ».

Это отношение выше при более консервативном (т. е. более раннем, вскоре после НМТ) времени впускного кулачка и ниже при более радикальном (т. е. более позднем, намного позже НМТ) времени впускного кулачка, но всегда ниже, чем статическое или «номинальное» степень сжатия.

Фактическое положение поршня можно определить с помощью тригонометрии, используя длину хода и длину шатуна (измеряется между центрами). Абсолютное давление в цилиндре является результатом показателя степени динамического сжатия. Этот показатель представляет собой политропическое значение отношения переменных теплот для воздуха и подобных газов при существующих температурах. Это компенсирует повышение температуры, вызванное сжатием, а также потери тепла в цилиндре. В идеальных (адиабатических) условиях показатель степени был бы равен 1,4, но используется более низкое значение, обычно от 1,2 до 1,3, поскольку количество теряемого тепла будет варьироваться в зависимости от конструкции, размера и используемых материалов, но дает полезные результаты для целей сравнения. 1,3 × атмосферное давление, или 13,7 бар. (× 14,7 фунтов на квадратный дюйм на уровне моря = 201,8 фунтов на квадратный дюйм. Давление, показанное на манометре, будет абсолютным давлением за вычетом атмосферного давления или 187,1 фунтов на квадратный дюйм.)

Две поправки на динамическую степень сжатия влияют на давление в цилиндрах в противоположных направлениях, но не в равной степени. Двигатель с высокой степенью статического сжатия и поздним закрытием впускного клапана будет иметь DCR, аналогичный двигателю с более низкой степенью сжатия, но с более ранним закрытием впускного клапана.

Степень сжатия в зависимости от степени общего давления

Степень сжатия и степень общего давления взаимосвязаны следующим образом:

Степень сжатия	1:1	3:1	5:1	10:1	15:1	20:1	25:1	35:1
Коэффициент давления	1:1	2:1	10:1	22:1	40:1	56:1	75:1	110:1

Причина этой разницы в том, что степень сжатия определяется через уменьшение громкости,

,

Коэффициент давления определяется как увеличение давления

.

Из комбинированного газового закона получаем:

С T ₂ намного выше, чем T ₁ (сжатие газов вкладывает в них работу, то есть нагревает их), CR — это много, чем .

См. также

• Общая степень повышения давления – близкородственная степень для реактивных двигателей

Внешние ссылки

• SVC
• Анализ синхронизации кулачка и коэффициента сжатия
• Инструменты вычисления гоночного двигателя

Почему коэффициент сжатия имеет значение — уполномочивание насосов и оборудования

Коэффициент сжатия ролей играет в конструкции и выборе компрессора

Автор : .

Одним из критических параметров при проектировании и выборе компрессора является степень сжатия, часто обозначаемая как r, необходимая для каждой ступени сжатия. Степень сжатия — это просто отношение абсолютного давления нагнетания ступени к абсолютному давлению всасывания ступени. Поскольку температура большинства газов повышается при сжатии, конечная температура на выходе из компрессора всегда вызывает беспокойство. Высокая температура нагнетания может привести к выходу из строя внутренних компонентов из-за разрушения материала или чрезмерного теплового расширения. Степень сжатия также важна для определения требуемой мощности, т.е. чем выше степень сжатия, тем больше требуемая мощность для этой ступени.

Степень сжатия в зависимости от температуры нагнетания

Вот простой пример расчета степени сжатия. Допустим, вы сжимаете газ с коэффициентом удельной теплоемкости 1,3 (см. вставку отношения удельной теплоемкости ниже) от давления всасывания -0,5 фунтов на квадратный дюйм до давления нагнетания 35 фунтов на квадратный дюйм. Чтобы рассчитать степень сжатия, вы должны сначала преобразовать оба давления в абсолютные давления, добавив к ним 14,7, а затем разделить абсолютное давление нагнетания на абсолютное давление всасывания, как показано здесь:

R = P _d /P _s = (35+14,2)/14,7=3,5 [ Уравнение 1 ]

Зная степень сжатия, мы можем определить теоретическую температуру нагнетания, которая предполагает наличие отсутствие внутренних потерь и адиабатическое сжатие, используя уравнение 2 ниже.

 

 

В этом уравнении T выражается в градусах Ранкина (R=F+460), k представляет собой коэффициент удельной теплоемкости, а r представляет собой степень сжатия, рассчитанную по уравнению 1. При температуре всасывания 60 ^o F, r=3,5 и k=1,3, получаем теоретическую температуру нагнетания (T _d ) 234 ^o F.

Отношение удельных теплоемкостей

Отношение удельных термодинамический параметр, используемый во многих расчетах производительности компрессора, обычно обозначается k. Отношение удельных теплоемкостей определяется как k = c _p / c _v , где c _p — удельная теплоемкость газа в процессе постоянного давления и c _v — удельная теплоемкость газа в процессе постоянного объема.

В таблице ниже приведены значения k для некоторых распространенных газов.

Давайте сделаем еще один шаг в этом упражнении, увеличив давление нагнетания компрессора с шагом 5 фунтов на квадратный дюйм, чтобы посмотреть, что произойдет с температурой нагнетания. Таблица 1 суммирует результаты. Хорошо видно, что с увеличением давления нагнетания повышается степень сжатия и, соответственно, температура нагнетания (T _д ) прибавка. В этом примере T _d увеличивается с 234,3 F для степени сжатия 3,5 до 335,7 F для степени сжатия 5,61.

Таблица 1: Влияние давления нагнетания на теоретическую температуру нагнетания давление 50 фунтов на квадратный дюйм, мы начинаем превышать нашу проектную предельную температуру. Эту взаимосвязь между теоретической температурой нагнетания и расчетной предельной температурой можно четко увидеть на рисунке 1. Я рекомендую вам выбрать консервативный предел расчетной температуры на этапе выбора проекта, чтобы обеспечить безопасный рабочий запас для любого неожиданного процесса. условия или неожиданные внутренние потери цилиндра из-за износа или загрязнения.

Предположим, что компрессор, который вы рассматриваете, имеет рекомендуемый предел аварийной сигнализации по температуре нагнетания 325 ^o F и автоматическое отключение при 350 ^o F. Если фактическое давление нагнетания составляет 60 фунтов на кв. дюйм, следует ожидать минимум T _d примерно 303 ^o F, как указано в Таблице 1. (Помните, что значения температуры нагнетания в Таблице 1 являются теоретическими значениями. В действительности ваша температура нагнетания будет выше из-за внутренних потерь, поскольку ваш компрессор подвергается нормальному износу.) Если ваш настоящий T _d больше похож на 318 ^o F, у вас будет только запас 7 ^o F!! Это приведет к бесчисленным будильникам и полуночным телефонным звонкам. Способ избежать этой ситуации состоит в том, чтобы использовать консервативную расчетную спецификацию температуры нагнетания и использовать больше ступеней сжатия, чтобы обеспечить меньшую степень сжатия на ступень. Изучив Таблицу 1, вы придете к выводу, что для этого примера расчетная степень сжатия не должна превышать 4,5 на ступень, если вы хотите сохранить разумный запас между рабочей температурой и пределом аварийной сигнализации.

Рисунок 1

Предупреждение:  Приведенные здесь примеры основаны на теоретических расчетах адиабатического сжатия. Формулы адиабатического сжатия используются для аппроксимации производительности поршневых компрессоров. Читатели должны работать с производителями компрессоров, чтобы определить фактическую степень сжатия и пределы температуры нагнетания для вашей конкретной конструкции компрессора. Теоретические расчеты, использованные в этой колонке, были использованы для демонстрации общей тенденции, ожидаемой от все более и более высоких степеней сжатия.

Для центробежных компрессоров обычно используется следующее теоретическое уравнение повышения температуры, основанное на политропическом сжатии: Здесь (n-1)/n определяется соотношением:

Конструктивные компромиссы

Читатель может видеть, что всегда существует компромисс между количеством ступеней сжатия и температурой нагнетания компрессора при каждый этап. Чем больше у вас ступеней сжатия, тем дороже будет установка компрессора из-за ее общей сложности, т.е. требуется больше трубопроводов и охлаждения. Однако, чем больше ступеней сжатия установлено, тем меньше повышение температуры будет на каждой ступени, что позволяет компонентам компрессора работать с меньшим нагревом и более надежно. Это компромисс, на который должны пойти все профессионалы в области компрессоров, начиная процесс выбора.

Общая степень сжатия является произведением всех индивидуальных степеней сжатия, т. е. r _o = r ₁ x r ₂ x r ₃ x и т. д. Предполагая, что все ступени имеют одинаковую степень сжатия, мы можем написать:

 

 

В этой формуле n — количество ступеней, а r _s — степень сжатия на ступень. Из этого соотношения можно сделать вывод, что количество стадий, необходимых для достижения требуемого общего соотношения, составляет:

. В целом можно сделать вывод, что чем меньше допустимая степень сжатия (r _s ), тем больше ступеней (n) требуется.

Я рекомендую дать вашим компрессорам шанс побороться. Старайтесь использовать максимально широкий экономический диапазон между расчетной температурой нагнетания и предельной расчетной температурой компрессора. В приведенном выше примере я рекомендовал расчетную маржу 50×9.0299 o F (325-275 ^o F) для обеспечения буфера на случай непредвиденной внутренней деградации компрессора. Если вы ожидаете таких факторов, как грязный газ, вы можете еще больше увеличить расчетную маржу.

Помните, что вашим лучшим другом в процессе выбора компрессора будет производитель компрессора. Они избавят вас от неприятностей, помогая выбрать правильный компрессор для вашего применения. Чтобы они были успешными, вы должны предоставить им наиболее точную степень сжатия, состав газа и температуру всасывания. Вместе вы оба сможете выбрать эффективный и безотказный компрессор.