Güç ve Verim Ödevi


 GÜÇLER

Motor güçlerinin neler olduğunu ve hesaplamalarına geçmeden önce hesaplamalarda kolaylık olması için bazı teknik bilimleri ve tanımlan hatırlamakta fayda vardır.

 

a) Piston çapı ve kursu

Bir motorun ölçüleri, piston çapı ve kursu (A.Ö.N. ile Ü.Ö.N. arasındaki piston yolu) ile ifade edilir. Çeşitli hesaplamalarda piston çapı cm kursu ise cm veya m birimleri ile kullanılır.

 

b) Kurs Hacmi

Pistonun A.Ö.N. dan Ü.Ö.N. ya kadar yaptığı harekette silindir içinde yaladığı hacme, kurs hacmi denir. Kurs hacmini hesaplamak için piston yüzey alam (A) ve kursu (L) bilmemize gerek vardır. Değişik yapıdaki pistonlarda bile piston yüzey alam bir daire olarak kabul edilir ve hatırlanacağı gibi şu formüllerle bulunur:

A  =  P * D2 / 4      cm2 (tam çap cinsinden)

A  =  P * r2             cm2 (yarı çap cinsinden)


Bir silindirin kurs hacmi:

Vh  =   P *   D2 * L / 4      cm3

Motorun toplam kurs hacmi:

Vt  =   P *   D2 * Z / 4       cm3

Örnek l:

Silindir çapı 108 mm, kursu 120 mm olan 4 silindirli Perkins -4.270 motorun toplam kurs hacmi ne kadardır?


 Verilenler                                İstenen                      Formül   

D =108 mm                               Vt  =  ?                      Vt  =  P* D2 * L * Z / 4

Çözüm:


Vt  =  3.14* 10.82  * 12 * 4 / 4   = 4395 cm2 = 4.395 lt

 

c) Ortalama İndike Basınç

Motorlarda güç hesaplaması yapılırken yanma sonunda meydana gelen en yüksek basınç dikkate alınmaz. Çünkü, bu basınç iş zamanında hacim büyümesi sonucunda hızla düşer. Bu nedenle motor gücünün hesaplanmasında ortalama indike basınç (Pmi) kullanılır. Bu basınç, motordan indikatör aletiyle elde edilen diyagramdan bulunur.

 

Çeşitli motorlarda yapılan deneyler sonunda ortalama indike basıncın şu değerler arasında olduğu saptanmıştır:

Benzin motorlarında                Pmi     7-9 kg/cm2

Dizel motorlarında                  Pmi     6-8 kg/cm2

İki zamanlı motorlarda            Pmi     3-5 kg/cm2

Ayrıca motor gücü, devir sayısı ve kurs hacmi bilinirse ortalama indike basınç şu formüllerle bulunabilir:

Pmi  =  900 * Ne / n * Vt          dört zamanlı motorlar için

Pmi  =  450 * Ne / n * Vt            iki zamanlı motorlar için

 

NOT: Bu formül, güç formüllünden çıkarılırken basınç kg/cm2 yerine kg/m2 ve hacim de dm3 yerine m3 alınır. Buna göre değerler yerine yazılır ve sadeleştirilirse dört zamanlı motorlarda 900 ve iki zamanlı motorlarda 450 rakamları bulunur.


Örnek 2:

62 beygir gücündeki 4 zamanlı perkins - 4.270 dizel motorunun kurs hacmi 4,4 litredir. Azami devri dev/dak olan bu motorun ortalama indike basıncı ne kadardır?

 

Verilenler                        İstenen                     Formül
  Ne : 62 BG                    Pmi = ?          Pmi = 900 * Ne / n * Vt                             


Vt  =  4,4 it

 n  =  2000 dev/dak

N  =  2000 dev/dak = 900*62 / 2000*4,4 = 6,34 kg / cm2

 

d) Motor Devir Sayısı

Motor devir sayısı denince akla , krank milinin bir dakikadaki dönme sayısı gelir . Motorlarda devir sayısı belli bir devire kadar arttırılırsa güç yükselir. ancak yüksek devirlerde hareketli .parçalardaki sürtünme ve aşınma artar . Ayrıca piston ve biyelin atalet kuvvetleri de artar. Ayrıca piston ve biyelin atalet kuvvetleri de artar. Bu nedenle motor ve taşıtın ömrü bakımından devir sayısı belli bir değerde sınırlandırılmıştır ki bu devire Rejim hızı denir.

 

e) Piston Hızı

Hareket eden her cismin bir hızı olduğu gibi, silindir içinde hareket eden pistonun da hızı vardır. Krank mili, kam mili gibi dairesel hareket yapan parçalarda hızın sıfır olduğu nokta olmamasına karşın, piston gibi doğrusal hareket yapan parçalarda hız , ölü noktalarda sıfırdır. Yaklaşık olarak kursun ortalarına doğru en yüksek değerine erişir. Bu nedenle hesaplamalarda ortalama piston hızı dikkate alınır.

Ortalama piston hızının hesaplana bilmesi için , motor devir sayısının ( n ) ve kursun (L) bilinmesi gerekir.

Vm   =  2*L*n / 60   =   L* n / 30    ..................................    m/sn

 

Örnek  3:

Kursu 120 mm ve devir sayısı 2000 dev / dak olan bir dizel motorun ortalama piston hızı ne kadardır ?

 Verilenler                   İstenen                                 Formül

L =120 mm                   Vm = ?                                Vm = L*n/30

n = 2000 d/d

Çözüm :   Vm - 0,12 * 2000 / 30  =  8 m/s

Kurs ve devir sayısı arttıkça ortalama piston hızı da artar.


f) İş ve Güç

Tatbik edilen bir kuvvet etkisiyle cisimlerin yer değiştirmelerine denir. İş; itme ve çekme şeklinde olur.

İşin formülü :

İş  =  kuvvet * yol               birimi kgm ‘dir.

 

Güç mevzubahis olduğundan işin yapıldığı dikkate alınır yada diğer bir deyimle, birim zamanda yapılan işe güç denir.

 

Gücün formülü:

Güç   =  İş / zaman  =  kuvvet * yol / zaman              birimi kgm/s

 

Motorun iş yapma hızı beygir gücüyle ölçülür.

Beygir gücü (BG): bir saniyede yapılan 75 kgm ‘lik işe denir.

Beygir gücünün diğer güç birimleriyle karşılıkları:

l BG    =   75 kgm/s

l BGS  =   Beygir saat = 75 * 3600  =  270000 kgm

İ BG    =   0,736 kw

1 kw    =   l,36BG

l kcal   =   427 kgm

l BGS  =   632 kcal

 

 İndike ( İç ) Güç, Tanımı ve Hesaplanması

Yakıtın ısı enerjisinin mekanik enerjiye dönüşmesini ilk basamağı silindirin içidir. Bu nedenle motor silindiri içinde meydana gelen güce iç güç denir.

Pratik çalışmalarımızda bizi ilgilendiren güç, faydalı güçtür. Ancak gücün ne olduğunu bilmemiz de fayda vardır. Çünkü, indikatör kuvvetleriyle yapılan ilmi deneyler, dizel motorlarını etkisini arttırmada bir hayli faydalı olmuştur. Böylece, enjektörler ve yanma duvarı çizimlerinde ve yapımlarında bir çok değişiklikler yapılmıştır.

İç gücün hesaplanabilmesi için, indikatör aletiyle çizilen diyagramdan faydalanarak ortalama iç basıncın bulunması gerekir. Ortalama iç basınç ve diğer değerlerle aşağıdaki formül kullanılarak motorun gücünü hesaplamak mümkündür.

Ni  =  Pmi * L * A * n * Z / 2 * 60 * 75               BG (dört zamanlı motor için)

Ni  =  Pmi * A * n * Z / 60 * 75                           BG (iki zamanlı motor için)

Burada:

Ni  =   İç güç                                                             BG

Pmi =  Ortalama indike basınç                                    kg/cm2

L    =   Kurs                                                               m

A    =  Piston yüzeyin atanı                                         cm2

n     =  devir sayısı                                                      d/d

Z    =  Silindir sayısı                                                    adet

 

Fren Beygir Gücü (Faydalı Güç), Tanımı Ve Hesaplanması

Motorun krank mili ucundaki kasnak veya volandan bir fren düzeni ile ölçülen güce, fren beygir gücü denir. Bu güç , iç güçten % 25 kadar daha küçüktür. İkisi arasındaki bu fark, sürtünmelere ve su pompası, yağ pompası, yakıt pompası, şarj dinamosu vb. motorun çalışması için gerekli olan parçalara harcanan enerjiden ileri gelmektedir.

Güç ölçümünde kullanılan cihazlara genel olarak dinamometre denir. Ancak dinamometreler direk olarak gücü değil, gücün hesaplanmasına yarayan kuvveti veya torku (momenti) ölçerler.

 

Faydalı gücün bulunmasında kullanılan dinamometreler;

a)  Prony freni,

b) Hidrolik dinamometre,

c) Elektrikli dinamometredir.

 

Bunlardan başka taşıtlar üzerindeki motor gücünü doğrudan doğruya ölçebilen şasi dinamometreleri de vardır. Ancak bu cihazlar, gücü tekerleklerden ölçerler. Bu nedenle vites kutusu , kardan mili ve diferansiyelde kayıplara uğrayan güç, motor volanından ölçülen güçten daha küçüktür.

 

a.  Prony Freni İle Faydalı Gücün Ölçülmesi ve Hesaplanması

En eski ve en basit güç ölçme cihazıdır. Azami gücü 100 BG ne kadar ve devir sayısı da 1000 dev/dak geçmeyen motorlara uygulanabilir. Bu sistemde, Şekil-1 de görüldüğü gibi motor volanını saran frenleme şeridinin içinde sürtünme katsayısı yüksek frenleme pabuçları frenleme miktarını saptayan baskül ve bağlantı kolları vardır.

Motor tam gazda ve yüksüz olarak en yüksek devire çıkarılır. Sıkma vidalan yavaş yavaş sıkılarak motor yüklenir. Motorun devri düşmeden çekebileceği en fazla yük baskülde bulunur. Saptanan değerler aşağıdaki formüle uygulanarak motorun faydalı gücü hesaplanır.

Ne  =  2P * P * R * n / 60 * 75                          BG

 

b.  Hidrolik Dinamometreler

Bunlara su freni de denir. Çünkü bu dinamometrelerde devreden sıvı daima sudur. Hidrolik dinamometrelerde frenleme; motor volanına bağlanan bir rotor üzerindeki kanatçıkların, cihazın içine gönderilen suya çarpması sonucunda oluşur. Frenleme sonucunda oluşan moment miktarı saptanarak motorun gücü ölçülür. 3000 BG ne kadar olan motorların güçleri bu dinamometreler ile ölçülebilir.

 

c.  Elektrikli Dinamometre ile Faydalı Gücün Ölçülmesi ve Hesaplanması

Bir çok laboratuarlarda motor gücün ölçülmesinde elektrikli dinamometreler kullanılır. Bu cihaz, güç ölçümü sırasında motor tarafından döndürülen bir elektrik dinamosu veya jeneratördür. Denemede dinamonun ürettiği akım miktarı; dinamoyu döndüren motor gücünün ölçülmesini sağlar.

Şöyle ki: Motor tam yükte iken dinamonun ürettiği akımın volt ve amperini ölçerek watt'ını ve kilowatt'ını buluruz.

Watt  =   E*I buradan       Kwatt  =  E * I / 1000

Sonucu BG olarak bulmak için ;

l Kwatt  =  1,36  BG olduğundan,

Ne  =  (E*I/1000)*1,36                                      BG olur.

Yorum Yaz