Indikátorový diagram - Indicator diagram

Wattův indikátorový diagram
Indikátorový diagram pro parní lokomotivu
Richardův indikátorový nástroj z roku 1875

An indikátorový diagram je graf používaný k měření tepelného nebo válcového výkonu vratných par a spalovacích motorů a kompresorů.[1] Indikátorový graf zaznamenává tlak ve válci versus objem zametaný pístem během dvou nebo čtyř zdvihů pístu, které tvoří cyklus motoru nebo kompresoru. Indikátorový diagram se používá k výpočtu práce a výkon vyrobený ve válci motoru[2] nebo se používá ve válci kompresoru.

Indikátorový diagram vyvinul James Watt a jeho zaměstnanec John Southern (1758–1815), abychom pochopili, jak vylepšit účinnost z parní stroje. V roce 1796 vyvinul Southern jednoduchou, ale kritickou techniku ​​generování diagramu upevněním desky tak, aby se pohyboval s pístem, čímž sledoval „objemovou“ osu, zatímco tužka, připojený k a tlakoměr, pohyboval se kolmo k pístu a sledoval „tlak“.

Měřidlo umožnilo Wattovi vypočítat práci provedenou párou a zároveň zajistit, aby její tlak na konci zdvihu klesl na nulu, čímž bylo zajištěno, že vše užitečné energie byly extrahovány. Celkovou práci lze vypočítat z oblasti mezi osou „objemu“ a sledovanou čarou. Tuto skutečnost si uvědomil Davies Gilbert již v roce 1792 a používán společností Jonathan Hornblower v soudní spor proti Wattovi patenty na různých designech. Daniel Bernoulli měl také přehled o tom, jak vypočítat práci.

Watt použil diagram k radikálním vylepšením výkonu parního stroje a dlouho jej udržoval v obchodním tajemství. Ačkoli to bylo zveřejněno v dopise adresovaném Quarterly Journal of Science v roce 1822,[3] zůstalo to poněkud nejasné, John Farey, Jr. teprve poté, co navštívil Rusko v roce 1826, se o tom dozvěděl, když viděl, že je používán, pravděpodobně Wattovými muži.

V roce 1834 Émile Clapeyron použitý diagram tlaku proti objemu pro ilustraci a objasnění Carnotův cyklus, povýšení do centrální polohy při studiu termodynamika.[4]

Pozdější nástroje pro parní stroj (ilus.) použitý papír omotaný kolem válcového válce s uvnitř umístěným přítlačným pístem, otáčení válce spojené s příčníkem pístu drátem napnutým pružinou nebo pružinou.

Indikátory vyvinuté pro parní motory byly vylepšeny pro spalovací motory díky jejich rychlým změnám tlaku v důsledku spalování a vyšší rychlosti. Kromě použití indikátorových diagramů pro výpočet výkonu se používají k pochopení událostí zapalování, časování vstřikování a spalování, které se vyskytují v blízkosti mrtvého středu, když se píst motoru a indikátorový válec stěží pohybují Mnohem lepší informace jsou získány během této části cyklu posunutím pohybu indikátoru o 90 stupňů k kliku motoru, čímž se získá diagram indikátoru posunutí. Události se zaznamenávají, když se rychlost bubnu blíží svému maximu, a místo zdvihu se zobrazují proti úhlu kliky.[5]

E850 Lord Nelson, s přístřeškem pro indikaci, kolem 1926–1927

Reference

  1. ^ Engineering Thermodynamics Work and Heat Transfer, Second edition, Rogers and Mayhew 1967, Longman's Green and Co. Ltd., p.350-354
  2. ^ Pounders Marine Diesel and Gas Turbine Engines, osmé vydání 2004, editoval Doug Woodyard, ISBN  0 7506 5846 0, str. 3
  3. ^ (Anonymous), "Account of a steam-engine indicator," Quarterly Journal of Science, sv. 13, strana 95 (1822).
  4. ^ Clapeyron, E. (1834) „Mémoire sur la puissance motrice de la chaleur“ (Monografie o hybné síle tepla), Journal de l'École Royale Polytechnique, sv. 14, č. 23, strany 153–190, 160–162.
  5. ^ Teorie a design spalovacích motorů, Maleev, první vydání z roku 1933, McGraw-Hill Book company, Inc., s. 33

Bibliografie

  • Cardwell, D.S.L. (1971). Od Watta po Clausia: Vzestup termodynamiky v raném průmyslovém věku. Heinemann: Londýn. str. 79–81. ISBN  0-435-54150-1.
  • Pacey, A.J. & Fisher, S.J. (1967) „Daniel Bernoulli a vis viva stlačeného vzduchu ", Britský časopis pro dějiny vědy 3 (4), s. 388–392, doi:10.1017 / S0007087400002934
  • British Transport Commission (1957) Příručka pro železniční parní lokomotivy, Londýn: B.T.C., s. 81, (faksimile copy publ. Ian Allan (1977), ISBN  0-7110-0628-8)

externí odkazy