ат як теплових, так і механічних і являє собою відношення теплоти, еквівалентної корисної ефективній роботі, до всієї витраченої теплоті, тобто br/>
.
Питома ефективний витрата палива представляє собою відношення секундного витрати палива до ефективної потужності, тобто br/>В
або
.
Коефіцієнт корисної дії (ККД) теплового двигуна може бути визначений як відношення корисної механічної роботи до затрачиваемому кількості теплоти, що міститься в паливі. Інша частина енергії виділяється в навколишнє середовище у вигляді тепла. ККД теплової машини дорівнює
,
Де W тм - механічна робота, Дж;
Q з - витрачений кількість теплоти, Дж.
Тепловий двигун не може мати ККД більший, ніж у циклу Карно, в якому кількість теплоти передається від нагрівача з високою температурою до холодильника з низькою температурою. ККД ідеальної теплової машини Карно залежить виключно від різниці температур, причому в розрахунках використовується абсолютна термодинамічна температура. Отже, для парових двигунів необхідні максимально висока температура T 1 на початку циклу (що досягається, наприклад, за допомогою пароперегрева) і як можна більш низька температура T 2 в кінці циклу (наприклад, за допомогою конденсатора):
В
Так як механічний к.к.д. дорівнює відношенню до, то отримаємо
В
звідки
,
де - механічний к.к.д.
3.3 Підвищення питомої потужності двигунів
Збільшення швидкохідності (Підвищення) пропорційно збільшує питому потужність до тих пір, поки не знижуються. Подальший приріст потужності при підвищенні частоти обертання йде до такого рівня, поки збільшується твір, незважаючи на зниження коефіцієнта наповнення і механічного ККД. Проблем, що обмежують швидкохідність сучасних карбюраторних двигунів через збільшення швидкості горіння, практично немає. При досягненні деякого, специфічного для кожного двигуна, режиму (точки перегину) максимальна потужність починає знижуватися, т. е. підвищення числа оборотів не встигає компенсувати зростання опорів і погіршення наповнення циліндра. Як вже зазначалося, всі конструктивні заходи, спрямовані на поліпшення теплоспоживання, зниження механічних і насосних втрат, збільшення наповнення циліндра сприяють підвищенню швидкісного режиму двигуна, відсувають точку перегину зовнішньої швидкісної характеристики в бік високих чисел оборотів, що дозволяє отримати більш високі питомі потужності. Збільшенню швидкохідності двигуна перешкоджають чинники гранично допустимої середньої швидкості і прискорень поршня, забезпечення надійності роботи шатунних підшипників, поршневих кілець і ін Максимальна частота обертання колінчастих валів сучасних гоночних двигунів знаходиться в межах 8000-20 000 об/хв. Однак середня швидкість поршня НЕ перевищує 22 м/с. Це досягається за рахунок зменшення розмірностей окремого циліндра і створення багатоциліндрових двигунів. Високі прискорення поршня нерідко викликають вібрацію поршневих кілець, прорив газів під ними і навіть їх поломку. Для підвищення надійності на гоночних двигунах застосовують вузькі сталеві поршневі кільця. Добре підготовлений мотор повинен витримувати роботу на швидкісному режимі, відповідному максимальної потужності, протягом декількох годин без будь-яких ушкоджень. Діапазон робочих частот обертання зазвичай є критерієм для оцінки зовнішньої швидкісної характеристики двтгателя. Межі цього діапазону визначають швидкість обертання колінчастого вала при максимальній потужності (n точка перегину) і мінімальна кутова швидкість n min, при якій двигун ще стійко працює на повністю відкритому дроселі. Робочий діапазон обертів колінчастого вала двигуна можна оцінити коефіцієнтом діапазону d: Для більшості сучасних гоночних двигунів коефіцієнт діапазону знаходиться в межах 0,35-0,40. У деяких високофорсованих двигунів цей коефіцієнт знижується до 0,1, і вони по своїми якостями наближаються до однорежимним моторам. Багато форсовані ДВС мають зовнішні характеристики з крутим перегином Nm і різким спадом потужності після крапки перегину, крім того, працюють в цьому режимі з дуже високими механічними і тепловими перевантаженнями. Такі двигуни відрізняються малими моторесурсом і надійністю в експлуатації. Якщо крива мощностной характеристики має плавний перегин і поступове зниження потужності після точки перегину, то в певних випадках доцільно експлуатувати двигун саме в цьому діапазоні частот обертання.
Здатність тривало працювати на високому числі оборотів за перегином характеристики є важливою якістю двигуна у водно-моторному спорті. У режимі руху судна з повним відривом корпуса від води діє екранний ефект. Опір виступаючих частин і повне опір руху різко знижується. У цьому випадку подальший приріст швидкості судна можливий завдяки збільшенн...
