Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 34. 18 september 1948 - Den moderna varmluftsmotorn, av Einar Bohr
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
C) 16
TEKNISK TIDSKRIFT
Fig. 4. Schema för encylindriy varmluftsmotor med
huvudkolv och överförinyskolv (’transfer piston").
rörelsen, av den kalla kolven. Härvid kan naturligtvis de
i schemat, fig. 2, strängt åtskilda förloppen /—IV icke
förekomma, varför en mer eller mindre stor överlappning
uppkommer. Expansionen äger emellertid rum
huvudsakligen i den heta cylinderdelen och kompressionen
huvudsakligen i den kalla, varigenom alltjämt ett överskott av
arbete per process lämnas av maskinen. Fasskillnaden
mellan kolvarna brukar motsvara ca 90°. I detta utförande
finnes en hettare H, som får sin värme från brännaren B,
en kylare K samt mellan dessa en värmeregenerator R,
som har till uppgift att vid expansionen lagra den
avlämnade värmen, då luften strömmar över till den kalla
zonen, och vid kompressionen återge luften denna värme
vid strömningen till den varma zonen.
Förloppet blir i korthet följande. För den isotermiska
expansionen erfordras värme, som lämnas av hettaren. I
regeneratorn kyles luften, men det bortförda värmet lagras
och utnyttjas därefter för den återströmmande, kalla
luf-lcns upphettning och kan därför lämnas ur räkningen i
energibalansen. Vid expansionen överföres den från
hettaren erhållna värmemängden i mekaniskt arbete. Vid
kompressionen utnyttjas en del av detta arbete och överföres
på nytt i värme, som avges till kylaren. Slutresultatet
blir, att värme kontinuerligt upptas från hettaren av det
arbetande mediet och delvis övergår i mekaniskt arbete
och delvis går till kylaren. Varmluftsmotorns
termodvna-miska förlopp är reversibelt, varmed menas, att om
fasskillnaden mellan kolvrörelserna göres negativ, dvs.
kompressionen i den kalla zonen efterföljes av expansionen i
den varma i stället för tvärtom som vid varmluftsmotorn,
Fig. 5. Provmotor, utförd enligt fig. 4.
så avges vid tillförsel av mekaniskt arbete värme från den
kalla cylinderdelen till den varma. Motorn arbetar alltså
som refrigerator. Vid användning av väte som medium
har maskinen, lämpligt dimensionerad, därvid lämnat så
tillfredsställande kylning som 80°K.
Den nu beskrivna utföringsformen av varmluftsmotorn
är rent teoretiskt mycket fördelaktig för det
termodynamiska förloppet i och för sig i cylindern: korta, raka
förbindelser mellan den varma och kalla delen av cylindern
med ringa strömningsmotstånd och ett minimum av
dödvolym. Den har emellertid ganska betydande nackdelar av
mekanisk art: komplicerad kraftöverföring varjämte de i
samma linje arbetande kolvarna med viss fasförskjutning
i rörelsen medför svårigheter för utbalanseringen, ökade
friktionsförluster genom att varje cylinder har två
belastade kolvar, som fordrar god tätning m.m. Det sistnämnda
utgjorde en särskilt stor olägenhet, emedan maskinens
utveckling även var betingad i väsentlig grad av ett högt
effektivt medeltryck, som ju försvårar god tätning med
små friktionsförluster.
Philips bidrag till varmluftsmotorns utveckling
Här bör något nämnas om de åtgärder, som bidragit att
öka maskinens specifika effekt, varvtal och termiska
verkningsgrad, och gjort det möjligt, att t.ex. den nyssnämnda,
ur mekanisk synpunkt ofullständiga konstruktionen dock
visat sig lämna ett relativt gott driftresultat på provbänk.
Effekten är produkten av varvtal och arbetet per varv.
Det senare motsvaras av indikatordiagrammets arbetsyta.
Fig. 6 visar dylika diagram, ett för en varmluftsmotor och
ett för en dieselmotor, i båda fallen med pv-arean
inritad. Den specifika effekten definieras som effekten,
dividerad med slagvolymen V och är lika med produkten
av varvtal och effektiva medeltrycket pm. Båda dessa
faktorer bör sålunda ökas, när man önskar förbättrad
specifik effekt. Som expansionsförhållandet i
varmluftsmaskiner är relativt lågt, är också förhållandet mellan
maximi-och minimitryck relativt litet, eller i regel 2 till 2,5.
Skillnaden mellan dessa tryck, mot vilken medeltrycket är
ungefär proportionellt, kan ökas endast genom att höja
trycknivån i pu-diagrammet. De äldre typerna av
varm-luftsmotorer arbetade sällan med större maximitryck än
några få atmosfärer och minimitryck av ca 1 at (det
arbetande mediet bragtes ett ögonblick i kontakt med yttre
luften), varför medeltrycket sällan översteg ca 0,6 kp/cm2.
Detta berodde huvudsakligen på brist på lämpligt material
för konstruktionen. Allt sedan 1920-talet har emellertid
konstruktionsmaterialen gått oerhört framåt, varför
varm-luftsmotorerna numera utan risk kan arbeta med
maximitryck på 50 kp/cm2 och därutöver liksom
förbränningsmotorerna (diesel- och förkammarmotorer). Vid ett
expansionsförhållande av 2,3 motsvarar detta maximitryck
ett minimitryck av ca 22 kp/cm2 och ett medeltryck av ca
14 kp/cm2, som ju är nästan dubbelt så högt som de
vanliga förbränningsmotorernas.
Motorvarvtalet begränsas av två faktorer: masskrafterna
ökas med hastighetens kvadrat och vid högre hastighet
måste det arbetande mediet förflyttas mycket hastigare
mellan den varma och kalla cylinderdelen, därigenom
förorsakande ökat strömningsmotstånd i hettare, regenerator
och kylare samt förkortande den för värmetransporterna
tillgängliga tiden. Det ökade medeltrycket möjliggör
emellertid lägre kolvhastighet vid given effekt. Vidare har en
lämplig konstruktion av hettare, regenerator och kylare
i hög grad förbättrat den termiska effekten genom att
underlätta värmetransporterna, som framgår av det följande.
Varmluftsmotorns varvtal har därför kunnat ökas till 3 000
r/m och därutöver, varigenom dimensionerna nedbringats
väsentligt. Härigenom har även värmeförluster genom
strålning, då små motorer lättare kan isoleras,
nedbringats. Även värmeförlusterna genom ledning har
avsevärt minskat, genom att de nya materialen icke behöver
ges så stor tjocklek som de gamla. Även den mekaniska
verkningsgraden förbättras genom de små dimensionerna,
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
