Каждому автовладельцу известен такой термин, как тепловой баланс двигателя внутреннего сгорания. Но что конкретно несёт в себе это понятие, как измеряется и на каких принципах основано? Об этом и пойдёт речь сегодня.
Не все до конца понимают, что такое тепловой баланс двигателя
Если бы можно было приостановить действие некоторых законов физики, человечество уже давно достигло пика своего развития. Но к сожалению, это невозможно. Нам остаётся только использовать их, стараясь извлечь при этом максимальную пользу.
С одним из таких «неудобных» законов напрямую связан низкий КПД силовых агрегатов автомобиля. Что же не позволяет нам развивать немыслимую скорость на своих авто? Какие попытки предпринимаются для преодоления этого препятствия? Сейчас мы с вами выясним.
Принципы термодинамики — это основа работы всех двигателей внутреннего сгорания. Один из них гласит, что при сгорании топлива часть выделяемого тепла в любом случае поглощается средой происхождения реакции.
Видео о том, как работает ДВС:
В нашем случае средой является сам двигатель и его системы. Лишь от 20 до 40 процентов вырабатываемой здесь тепловой энергии используется для работы мотора. Остальное утрачено безвозвратно. Но куда девается львиная доля энергии? Давайте разбираться по порядку.
Итак, тепловой баланс двигателя — это разделение расхода полученной энергии на полезную отдачу и растрату впустую. Неизменным здесь является равенство или же баланс между полученной энергией тепла и её расходом.
Что такое полезная отдача, все мы понимаем. Это движение автомобиля. О расходе впустую — читаем дальше.
Существует несколько причин бесполезной растраты энергии тепла. Вот так мы их сформулируем:
Количественный показатель этих статей растраты величина непостоянная. А от чего он зависит, мы рассмотрим в следующем разделе.
Количество растраты зависит от многих факторов. Вот основные из них:
Скорость автомобиля может влиять на растраты энергии
Здесь стоит также отметить, что теплопотеря дизельного агрегата, ниже чем у карбюраторного на 10–12%. Измерения ведутся в абсолютных единицах теплопередачи или в процентном соотношении количества полученного тепла к его бесполезной растрате. Всё это принимается во внимание при расчётах, что позволяет достичь извлечения максимальной пользы от горения топлива.
Конечно, при таком раскладе, потеря энергии всё ещё остаётся огромной. Но в отрасли постоянно ведутся работы по улучшению результата. Внедряются инновационные методы разработки двигателей внутреннего сгорания.
Например, турбонаддувная установка, использующая давление горячих газов из выхлопа. Принцип её работы заключается в том, что выхлопные газы приводят в действие турбину, вращающую лопасти нагнетателя, обогащающего компонента внутрь цилиндров двигателя.
Ещё тепло, поглощённое охлаждающей системой, используется для обогрева салона автомобиля. Горячая вода из радиатора подаётся по нагревательным элементам печки.
Мы выяснили, что такое тепловой баланс двигателя и какие есть потери энергии тепла. Вывод отсюда следующий — существующие на сегодняшний день двигатели внутреннего сгорания далеки от совершенства. Но разработчики не сидят сложа руки, ведутся постоянные поиски способа обернуть потерю в пользу. И нам остаётся только пожелать им удачи.
Внизу можно высказываться по теме. Ждём ваших комментариев. До скорых встреч!
365cars.ru
В идеальном поршневом двигателе подводимое тепло частично превращается в полезную работу, частично отдается холодному источнику. В реальном двигателе тепло, выделяющееся при сгорании топлива, частично переходит в так называемую “эффективную” работу; остальная часть составляет тепловые потери двигателя. Под эффективной работой понимают полезную работу, совершаемую двигателем на фланце отбора мощности.
Характер распределения тепла в двигателе по основным статьям может быть оценен на основе внешнего теплового баланса. Баланс составляется по данным экспериментальных исследований двигателя на различных установившихся режимах его работы (когда стабилизируется тепловое состояние). Тепловой баланс может быть абсолютным, выраженным в абсолютных единицах (ккал/час, кДж/час), или удельным, когда каждая составляющая баланса относится к единице мощности двигателя. В обоих случаях баланс можно выразить в % или долях от общего количества тепла, способного выделиться от сгорания всего топлива, подаваемого в цилиндры.
Уравнение баланса тепла имеет вид:
Qt = Qe + Qохл + Qгаз + Qнб
Qт — располагаемое тепло топлива, сгоревшего в рабочих цилиндрах;
Qe — тепло, эквивалентное эффективной работе;
Qохл — тепло, отводимое в охлаждающую жидкость;
Qraз — тепло, уходящее с отработавшими газами;
Qнб — “невязка” баланса.
Qe = Qi + Qмех
где Qi и Qмех — доли тепла, идущие соответственно на совершение индикаторной работы в цилиндре дизеля и на преодоление механических потерь (сил трения в цилиндропоршневой группе, в подшипниках, привод навешанных на двигатель механизмов и т.д.).
Тепло, израсходованное на механические потери Qмех, переходит в основном в охлаждающую жидкость. Тепло от трения поршня и поршневых колец по втулке цилиндра отводится через тело втулки в охлаждающую воду. Тепло от трения в подшипниках поглощается циркуляционным маслом и затем отдается охлаждающей воде в масляном холодильнике. Отдельно тепло Qмех при внешнем балансе не определяется — оно учитывается членом Qохл. Доля тепла механических потерь, не воспринимаемая охлаждающей жидкостью, включается в член Qнб (насосные потери, привод навешанных механизмов).
Член Qохл, кроме тепла трения, учитывает тепло, передаваемое от горячих газов к стенкам цилиндровой втулки, крышке, поршню, распылителю форсунки и отводимое в охлаждающую среду (воду, топливо, масло). Величина Qнб учитывает частично механические потери, а также потери от неполноты сгорания топлива, потери в окружающую среду (воздух) и невязку баланса из-за недостаточной точности определения основных статей баланса.
Судовой дизельный двигательРаспределение располагаемого тепла Qт по составляющим членам теплового баланса зависит от типа двигателя, его нагрузки, степени быстроходности, способа охлаждения, размерности и т.д. Процентное соотношение статей внешнего баланса современного малооборотного дизеля с газотурбинным наддувом при его работе на номинальной нагрузке имеет вид: Qe = 38 ÷ 52%, Qохл = 19 ÷ 26%, Qгаз = 26 ÷ 42%. У двигателя без надула Qe = 29 ÷ 42%, Qохл = 20 ÷ 35%, Qгаз = 25 ÷ 40%.
Форсирование двигателя по частоте вращения или по наддуву уменьшает относительные потери в охлаждающую среду, однако увеличивает потери с выпускными газами. У двигателей с газотурбинным наддувом такое перераспределение статей баланса выгодно, так как позволяет использовать энергию газов в турбине для повышения давления продувочного воздуха. У маломощных двигателей с небольшими диаметрами цилиндров потери в охлаждающую среду больше за счет относительно большей поверхности охлаждения. При снижении нагрузки дизеля доля тепла, отводимого в охлаждающую среду, возрастает, за счет чего снижается доля эффективно используемого тепла Qe.
При прочих равных условиях, баланс тепла в 2-х и 4-тактных дизелях примерно одинаков. Однако, учитывая более высокий уровень форсировки по наддуву современных 4-тактных ДВС, можно отметить дальнейшее уменьшение в них доли Qохл (до 10 ÷ 18%).
В современных силовых установках теплоходов тепло, уходящее с газами и с водой, частично утилизируется, что повышает КПД всей установки. Возможности утилизации тепла охлаждающей воды ограничены ввиду невысокого температурного уровня — максимальная температура ее не превышает 65 ÷ 85° С. Это тепло обычно используется для опреснения забортной воды в вакуумных опреснительных установках. Принципиально это тепло можно использовать в рефрижераторных установках на рефрижераторных судах или для подогрева питательной воды в контуре утилизационного турбогенератора.
Тепло уходящих газов используется для наддува двигателя в газовой турбине; после турбины тепло газов утилизируется в утилизационных котлах. Котлы могут давать горячую воду или пар низкого давления (2 ÷ 7 ат) для бытовых нужд, пар для работы вспомогательных механизмов (в том числе для утилизационного турбогенератора) или разогрева нефтепродуктов. По данным фирмы Зульцер, путем утилизации тепла выпускных газов полезное теплоиспользование можно повысить на ~ 15%.
sea-man.org
В теории двигателестроения много внимания уделяется газообмену и распределению тепла в процессе работы ДВС. Немаловажный аспект в понимании работы – тепловой баланс двигателя.
Тепловым балансом называют соотношение количества теплоты, выполнившее полезную работу, к теплоте, растраченной впустую. Под напрасной растратой подразумеваются потери теплоты на нагрев элементов окружающей среды. Топливный баланс может быть составлен в процентном соотношении либо в единицах энергии (калориях, джоулях). В зависимости от преследуемых целее, уравнение теплового баланса позволяет подсчитать соотношение общего количества теплоты на 1 час работы, фиксированный цикл, на 1 кг израсходованного вещества либо на единицу получаемой продукции.
В области техники понятие применяется для анализа и изучения различного рода тепловых процессов, происходящих в двигателях внутреннего сгорания, газотурбинных установках, печах и т.д. Полученные из уравнения данные позволяют рассчитать коэффициент полезного действия как всего агрегата в целом, так и отдельных элементов установки. Иными словами, расчет теплового баланса позволяет нам узнать, насколько эффективно внутри двигателя происходит сгорание топливовоздушной смеси (ТПВС).
Тепловой баланс может быть выражен в форме уравнения, одна часть которого будет показывать приход тепла в систему, а вторая – потери и расход. Для лучшего наглядного представления значения легко трансформируются в диаграммы и таблицы.
Левая часть уравнения теплового баланса (Q) — общее количество теплоты, подведенного в двигатель с горючим, вторая часть показывает распределение теплотворной способности топлива, где
Если говорить о процентном выражении, то Q – 100% полученного тепла. Процентное соотношение общего количества тепла к каждому виду потерь можно получить по формуле:
Большая часть теплоты при сгорании топлива уходит на нагрев поршня, стенок цилиндра и ГБЦ, но наибольшие потери происходят при выходе выхлопных газов. Именно поэтому использование выхлопа для раскручивания турбины повышает КПД двигателя внутреннего сгорания. Большая часть полезной работы затрачивается на преодоления трения, сжатия пружин и насосные потери, связанные с перекачиванием технических жидкостей (моторного масла, жидкости ГУР). Под потерями на трение подразумевается не только сопротивление движению поршней, вращению коленчатого и распределительного валов, но и, к примеру, затрачиваемое усилие на вращение шкива генератора.
КПД двигателя рассчитывается как соотношение полезной энергии к общему количеству энергии, высвободившейся в процессе горения ТПВС.
КПД конкретной модели двигателя зависит от многих параметров, но в целом можно сказать, что бензиновые агрегаты имеют эффективность в районе 20-25%, тогда как показатель атмосферных ДВС цикла Дизеля достигает 40%. Установка турбонагнетателя на дизельный двигатель позволяет получить внушительные 50-53% эффективности.
Можно выделить 3 основные способа потери полезной энергии:
Существует 2 основных способа получения большей отдачи от сгорания ТПВС: увеличить топливную эффективность и уменьшить потери. Чтобы получить большую отдачу от сгорания бензина, ТПВС нужно как можно сильнее сжать. Но в случае с бензиновыми двигателями мы натыкаемся на большую проблему – детонацию. Дизельным моторам детонация не страшна, но увеличение энергии приводит к чрезмерным нагрузкам на коленчатый вал, вкладыши коленвала и т.д. Поддерживать чрезвычайно высокую температуру в камере сгорания двигателя также нет возможности, так как детали ЦПГ, головки блока цилиндров имеют определенный коэффициент расширения. Изготовление деталей из сверхпрочных материалов удорожит себестоимость производства, сделав тем самым изготовление экономически невыгодным. Уменьшение потерь – действенный способ увеличения КПД двигателя. Именно желание уменьшить потери привело современное двигателестроение к облегчению деталей ЦПГ, уменьшению размера поршневых колец, ранней блокировке ГДТ в коробках автомат и тому подобным мерам.
xn--b1altabgdr.org
Тепловой баланс в общем виде:
Q0=Qе+Qг+Qв+Qн.с.+Qост.=HиGт/3,6, (стр.125)
где Q0– общее количество теплоты, введенной в двигатель с топливом:
Q0=43930 · 22,786/3,6=278052Дж/с.
Теплота, эквивалентная эффективной работе за 1 сек:
Qе=1000Ne=1000 · 99.94=99940Дж/с. (стр.125)
Теплота, потерянная с отработавшими газами:
Qr=(Gт/3,6){М2[(mcV″)t0tг+8,315]tг-М1[(mcV″)t020+8,315]t0}, (стр.125)
где (mcV″)t0tг– теплоемкость отработавших газов (определяется методом интерполяции по табл.3.8 (стр.59):
tr=Tr-273=1063-273=790°C
кДж/(кмоль град)
где 25,021 и 25,441 значения теплоемкости продуктов сгорания при 7000С и 8000С соответственно при α=1, взятые по таблице 3.8 (стр.59).
(mcV)t020=20,775 кДж/(кмоль град) – теплоемкость свежего заряда (определяется по табл. 3,6 (стр.58) для воздуха методом интерполяции при
t0=Т0-273=293-273=200С
Qr=(22,786/3,6){0,5524[25,399+8,315]790-0,5247[20,775+8,315]20}=91190 кДж/(кмоль град).
Теплота, передаваемая охлаждающей среде:
QB=ciD1+2mnm(Hu-∆Hu)/(αHu)=
=0,5∙4∙8,31+2∙0,65∙54000,65∙(43930-0)/(1∙43930)=69337 Дж/с,
где с=0,45-0,53 – коэффициент пропорциональности для четырехтактных двигателей. В расчетах принятос=0,5;i=4 – число цилиндров;D– диаметр цилиндра, см;m=0,5–0,7 – показатель степени для четырехтактных двигателей.
Теплота, потерянная из-за химической неполноты сгорания топлива:
Qн.с.=∆HиGт/3,6=0 Дж∙с. (стр.125)
Неучтенные потери тепла:
Qост = Q0 –(Qе+Qг+Qв+Qн.с)=
=278052-(99940+91190+69337+0)=17585 Дж/с. (стр.125)
Составляющие теплового баланса:
| Составляющие теплового баланса | Q,Дж/с | q, % |
| Теплота, эквивалентная эффективной работе | 99940 | 35,9 |
| Теплота, передаваемая охлаждающей среде | 69337 | 24,9 |
| Теплота, унесенная с отработавшими газами | 91190 | 32,8 |
| Теплота, потерянная из-за химической неполноты сгорания топлива | 0 | 0 |
| Неучтенные потери теплоты | 17585 | 6,4 |
| Общее количество теплоты, введенной в двигатель с топливом | 278052 | 100 |
| Параметры |
|
|
|
|
|
| ε | S/D, мм |
| Прототип | 5200 | 66.44 | 2.3 | 41.6 | 95.7 | 175.6 | 9.5 | 86/92 |
| Расчетный ДВС | 5400 | 54.08 | 1.86 | 53.73 | 99.94 | 176.8 | 10 | 86/83 |
Вывод:В спроектированном двигателе из-за повышения степени сжатия с 9.5 до 10 удалось увеличить литровую мощность на 29%, увеличился крутящий момент на 1%, а также увеличилась мощность двигателя на 4,4%.
17
studfiles.net
Как это следует из рассмотрения рабочего цикла двигателя, тепло, выделяющееся при сгорании топлива, не все переходит в полезную механическую работу — часть тепла уносится с охлаждающей водой, с отработавшими газами, а также незначительная часть тепла теряется от неполноты сгорания топлива в окружающую среду и переходит в тепло, эквивалентное кинетической энергии выпускных газов (если она не используется). Тепловой баланс двигателя (рис. 150) распределяет тепло, выделившееся при сгорании топлива, по статьям его расхода. Составляется тепловой баланс двигателя при различных режимах его работы по данным испытаний. Обычно составляют удельный тепловой баланс, т. е. отнесенный к 1 э. л. с. ч в ккал или в процентах.
Уравнение удельного теплового баланса состоит из следующих слагаемых:
где qт — располагаемое тепло топлива, вводимого в цилиндр двигателя,
на 1 э. л. с. ч;
qe — тепло, превращенное в эффективную работу 1 л. с. в течение 1 ч;
qохл — тепло, уносимое охлаждающей водой;
qг — тепло, уносимое отработавшими газами;
qн.б — невязка баланса, равная сумме остальных неучтенных потерь. Слагаемые уравнения теплового баланса равны:
Располагаемое тепло
где Gохл — расход охлаждающей воды в кг/ч;
t1 и t2 — температуры охлаждающей воды при входе и выходе из двигателя;
с? — теплоемкость воды.
Количество тепла, эквивалентное работе трения движущихся деталей двигателя, передается охлаждающей воде, циркулирующей в полостях охлаждения и в маслохолодильнике, а потому отдельно не учитывается. Количество тепла от трения, не перешедшее в охлаждающую воду, включается в невязку баланса.
Тепло, уносимое отработавшими газами,
где Тг и Т0 — температуры отработавших газов в выпускном коллекторе и свежего заряда, поступающего в цилиндр в °К.
Значение qг можно определить, пользуясь приближенной формулой для подсчета тепла, уносимого отработавшими газами 1 кг сгоревшего топлива:
Остаточный член теплового баланса — невязка баланса определяется как разность
Рассмотренное распределение тепла определяет так называемый внешний тепловой баланс, который обычно составляется при испытании двигателя. Распределение тепла, выделяемого в цилиндре, на слагаемые, учитывающие тепло, превращенное в индикаторную работу, тепло, переданное охлаждающей воде в различные периоды цикла, тепло, уносимое с отработавшими газами, тепло, потерянное вследствие неполноты сгорания, тепло, отданное в окружающую среду, и тепло, эквивалентное кинетической энергии отработавших газов, называется внутренним тепловым балансом двигателя. На рис. 150 показана схема внешнего теплового баланса двигателя с разбивкой слагаемых его на отдельные внутренние составляющие, к числу которых относятся: qi —тепло, эквивалентное индикаторной работе; qcт — тепло, передаваемое стенкам двигателя; qмех — тепло, эквивалентное механическим потерям; qвг — тепло, эквивалентное полной энергии выпускных газов, qтр — тепло, эквивалентное работе трения поршня и поршневых колец; qкин — тепло, эквивалентное кинетической энергии выпускных газов; qл — тепло, теряемое в окружающую среду; qн.сг — тепло, эквивалентное неполноте сгорания топлива; qкол — тепло, переданное в охлаждающую воду в выпускном коллекторе.
Современные судовые дизели имеют следующие значения слагаемых теплового баланса при номинальном режиме их работы: qе = 35?45%; qохл = 15?28%; qг = 25?50%; qн.б = 1?8%.
При форсировке двигателя, как по числу оборотов, так и по среднему эффективному давлению удельный унос тепла охлаждающей водой уменьшается, а удельный унос тепла выпускными газами возрастает. Объясняется это тем, что с увеличением нагрузки и числа оборотов вала двигателя продолжительность процесса сгорания возрастает за счет догорания его на линии расширения.
vdvizhke.ru
|
Поиск Лекций
2.1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ Ознакомление с направлениями использования теплоты в двигателях внутреннего сгорания, принципами проведения теплобалансовых испытаний, численное определение значений уравнения теплового баланса двигателя лабораторной установки. 2.2. ВНЕШНИЙ ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Современный двигатель является комбинированным тепловым двигателем, состоящим из поршневого двигателя внутреннего сгорания, газовой турбины, компрессора и целого ряда устройств для подвода и отвода теплоты, объединенных общим рабочим телом, совершающим единый рабочий цикл.Рабочим телом единого рабочего цикла дизеля являются продукты сгорания, образующиеся в результате реакций окисления топлива.Таким образом, дизель - это такой тепловой двигатель, в цилиндре которого происходят процессы сгорания топлива с выделением теплоты и преобразования тепловой энергии в механическую.Основными отличиями дизеля являются:- высокая степень сжатия;- работа на тяжелом жидком топливе;- внутреннее смесеобразование, т.е. раздельное поступление в цилиндр топлива и воздуха;- самовоспламенение топлива от сжатия.Дизельные двигатели нашли наибольшее распространение на тепловозах и в судовых тепловых установках.Другой наиболее распространенный тип двигателя внутреннего сгорания - карбюраторный. Основные отличия этого теплового двигателя:- низкая степень сжатия воздуха;- работа на легком жидком топливе;- внешнее смесеобразование, т.е. рабочая смесь паров топлива и воздуха образуется в карбюраторе, за пределами цилиндра;- принудительное воспламенение рабочей смеси.Карбюраторные двигатели преимущественно используются на автомобильном транспорте.Тепловая энергия, выделяющаяся при сгорании топлива в цилиндрах двигателя, лишь частично используется для совершения эффективной работы. Значительная часть тепла теряется с выпускными газами, охлаждающей водой и смазочным маслом, вследствие неполноты сгорания и др.Внешним тепловым балансом двигателя внутреннего сгорания называется распределение теплоты, выделяющейся при сгорании топлива в камере сгорания, на отдельные составляющие, включающие как полезно используемую теплоту, так и потери теплоты.Тепловой баланс можно определять на различных режимах работы двигателя. Это позволяет выяснить, как изменяются тепловые потери при изменении нагрузки и числа оборотов. Тем самым появляется возможность оценить характер изменения экономичности в зависимости от режима работы двигателя.Во всех случаях тепловой баланс определяется только на установившихся режимах работы двигателя, когда с течением времени не изменяются температуры охлаждающей воды, смазочного масла и выпускных газов, нагрузка и частота вращения коленчатого двигателя.Для проведения испытаний используется лабораторная установка, схема которой представлена на рис. 2.1.
Целью лабораторной работы является овладение методикой расчета составляющих внешнего теплового баланса на основе проведения испытаний двигателя внутреннего сгорания, овладение навыками пользования измерительной аппаратурой и обработки опытных данных. 2.3. РАСЧЕТ ВНЕШНЕГО ТЕПЛОВОГО БАЛАНСА Внешним тепловым балансом ДВС является распределение общего количества теплоты, внесенной в цилиндр на основные составляющие, на которые расходуется подводимая теплота. Обозначим общее количество теплоты, внесенной в цилиндр за час,
или где При проведении лабораторной работы величинами
где В – часовой расход топлива, кг/ч; Ни– теплота сгорания дизельного топлива, Ни= 42700 кДж/кг;
где Во время испытаний
где I – сила тока, А; V – напряжение, В;
где Для расчетов можно принять Количество выпускных газов можно определить по уравнению
или
где С = 0,87; Н2 = 0,126; О = 0,004, величина
где
2.4. ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ Время проведения испытаний, устанавливается преподавателем. Для записи показателей измерительных приборов и других операций составляют табл. 2.1. Таблица2.1 Результаты измерений Для подсчета часового расхода, кг/ч, используется выражение
где Аналогично рассчитывается После выполнения расчетов, указанных в п. 2.4, уравнение теплового баланса можно представить в таком виде:
где На основе анализа полученных данных после выполнения лабораторной работы необходимо сравнить их с данными современных тепловозных дизелей. Характеристики жидких топлив для двигателей внутреннего сгорания
N= 250 кВт N=B Qн Для аналитических расчетов теплоты сгорания всех видов твердых и жидких топлив наибольшее применение имеют формулы Д.И. Менделеева (1897г): QPН = 339,13 ⋅ %CР + 1029,95 ⋅ %HР – 108,86 (%ОР - %SР) –25,12 ⋅ %WР, кДж/кг Выразим расход кислорода, необходимого для полного горения 1 кг жидкого топлива в м3/кг, с учетом кислорода топлива:
В это выражение состав топлива подставляют в %. Чтобы получить размерность расхода кислорода в м3/кг топлива перед скобкой ставят сомножитель 0.01. Теоретический расход сухого воздуха для полного горения 1 кг топлива
Состав и количество продуктов сгорания жидкого топлива. Из уравнений реакций горения мазута в продуктах полного горения содержатся
Определим количество влаги в продуктах сгорания. Влага вносится с топливом WP и с воздухом. В случае, если мазут распыливается паром, в продукты сгорания вносится влага, затраченная на распыление мазута WФ. На распыление 1 кг мазута затрачивают 1.24 м3 пара (22.4/18). Если в воздухе содержится g г/м3 пара, то количество влаги, вносимое с воздухом,
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. Что называется внешним тепловым балансом?2. Какие составные части теплового баланса вы знаете?3. В каких пределах измеряется относительная доля теплоты, уносимая выпускными газами?4. Чему равен эффективный КПД дизеля?5. Чему равна относительная доля теплоты, уносимая охлаждающей водой?6. Чему равна теплота сгорания дизельного топлива?7. Какие величины измеряются при проведении лабораторной работы?8. Как подсчитать количество теплоты, вносимой в цилиндр топливом?9.Как определить мощность дизеля?10. Как подсчитать количество теплоты, уносимой выпускными газами?11. Как подсчитать теплоту, уносимую охлаждающей водой?
|
|
poisk-ru.ru
Не все до конца понимают, что такое тепловой баланс двигателяЕсли бы можно было приостановить действие некоторых законов физики, человечество уже давно достигло пика своего развития. Но к сожалению, это невозможно. Нам остаётся только использовать их, стараясь извлечь при этом максимальную пользу.
С одним из таких «неудобных» законов напрямую связан низкий КПД силовых агрегатов автомобиля. Что же не позволяет нам развивать немыслимую скорость на своих авто? Какие попытки предпринимаются для преодоления этого препятствия? Сейчас мы с вами выясним.
Видео о том, как работает ДВС:
В нашем случае средой является сам двигатель и его системы. Лишь от 20 до 40 процентов вырабатываемой здесь тепловой энергии используется для работы мотора. Остальное утрачено безвозвратно. Но куда девается львиная доля энергии? Давайте разбираться по порядку.
Что такое полезная отдача, все мы понимаем. Это движение автомобиля. О расходе впустую — читаем дальше.
Скорость автомобиля может влиять на растраты энергииЗдесь стоит также отметить, что теплопотеря дизельного агрегата, ниже чем у карбюраторного на 10–12%. Измерения ведутся в абсолютных единицах теплопередачи или в процентном соотношении количества полученного тепла к его бесполезной растрате. Всё это принимается во внимание при расчётах, что позволяет достичь извлечения максимальной пользы от горения топлива.
Например, турбонаддувная установка, использующая давление горячих газов из выхлопа. Принцип её работы заключается в том, что выхлопные газы приводят в действие турбину, вращающую лопасти нагнетателя, обогащающего компонента внутрь цилиндров двигателя.
Ещё тепло, поглощённое охлаждающей системой, используется для обогрева салона автомобиля. Горячая вода из радиатора подаётся по нагревательным элементам печки.
Внизу можно высказываться по теме. Ждём ваших комментариев. До скорых встреч!
smotr.net
,
,
,
, а сумму расходных составляющих 
, тогда уравнение внешнего теплового баланса будет иметь вид
(2.1)
, (2.2)
– общее количество располагаемой теплоты топлива; 
– количество физической теплоты, внесенной топливом в цилиндр; 
– количество физической теплоты, внесенной воздухом; 
– количество теплоты, преобразованной в эффективную мощность дизеля.
, (2.3)
, (2.)
– эффективная мощность дизеля, кВт.
(2.5)
= 0,9 – КПД генератора.
– количество теплоты, которое уносится выпускными газами:
, (2.6)
– количество выпускных газов, кг/ч; 
– теплоемкость выпускных газов, кДж/кг С; 
– температура выпускных газов, С.
1,05–1,08 кДж/кг С.
(2.7)
, (2.8)
– количество воздуха, поступившего в цилиндр дизеля; 
– коэффициент избытка воздуха или воздушно-топливное отношение, 
– коэффициент продувки, 
– молекулярная масса выпускных газов воздуха, 
– теоретически необходимое количество воздуха для полного сгорания 1 кг топлива. Для дизельного топлива, имеющего следующий элементарный состав:
может быть определено экспериментально с использованием расходомерного устройства.
– количество теплоты, уносимое охлаждающей водой:
, (2.9)
– количество охлаждающей воды, кг; 
– теплоемкость охлаждающей воды, кДж/кг С, 
, 
– температура охлаждающей воды соответственно на входе и выходе из дизеля.
– остаточный член управления типового баланса, включающий неучтенные в эксперименте потери теплоты:
.
, (2.10)
– расход топлива за время 
в минутах.
, (2.11)
, (2.12)
, (2.13)
– относительная доля теплоты, перешедшая в эффективную мощность, 
, т.е. это есть эффективный КПД; 
– относительная доля теплоты, унесенная выпускными газами; 
– относительная доля теплоты, перешедшая в охлаждающую воду; 
– относительная доля невязки баланса.
, м3.
,м3.
, водяной пар и азот. При горении 1 к∙моляСобразуется 1 к∙мольСО2,объем которого 22.4 м3. Поэтому на 1 кгС образуется 
. При горении 1 кг серы S– 0.7 м3SO2(22.4:32). Объем
, м3.
, м3.
