14631

Определение потерь тепла через систему охлаждения автомобильного двигателя

Лабораторная работа

Физика

Лабораторная работа №4 Определение потерь тепла через систему охлаждения автомобильного двигателя Цель работы: Изучение теплового баланса двигателя и практическое определение потерь тепла через систему охлаждения автомобильного двигателя. Оборудование: дви

Русский

2013-06-08

534 KB

7 чел.

Лабораторная работа  №4

«Определение потерь тепла через систему охлаждения автомобильного двигателя»

Цель работы: Изучение теплового баланса двигателя и практическое определение потерь тепла через систему охлаждения автомобильного двигателя.  

Оборудование: двигатель ЗИЛ – 130, расходомер жидкости, термометры

0-150  0С  (два), расходомер топлива, весы, набор гирек, тестер автомобильный, секундомер.  

Параметры что изменяются: фазы прогрева двигателя от температуры окружающей среды к номинальной рабочей температуре; режимы работы двигателя (холостой ход, средние обороты; 0,8 от максимальных  оборотов коленчатого вала).

Тепловой баланс двигателя представляет собой определенное опытным путем распределение теплоты, вводимой в двигатель с топливом, на полезно используемую теплоту и отдельные виды потерь:

Q1=Qe+Qохл+QM+Qог+QHC+Qост

где Q1- количество теплоты, вводимой в двигатель с топливом за определенный отрезок времени, например, за 1 ч:

Q1= HuGT (Q1- расход топлива, кг/час; Нu - низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг); Qe- количество теплоты, превращенной в полезную работу;  Qe= HuGTηe ( (η - эффективный КПД двигателя); Qохл - количество теплоты, передаваемой охлаждающей жидкости; Qохл = cохл(tвых-tвх)Gохл здесь сохл , Gохл - удельная теплоемкость и расход охлаждающей жидкости; tвых  и tвх - температура охлаждающей жидкости соответственно на выходе и входе системы; Qм -количество теплоты, передаваемой смазочному маслу (этот член теплового баланса выделяется обычно при наличии на двигателе автономного теплообменника для охлаждения смазочного масла и определяется аналогично Qохл. В большинстве случаев Qм включается в остаточный член теплового баланса; Qог - потеря теплоты с отработанными газами;

Qr=GT[M2cv")·tr -M1(μсp)tk]- количество уходящих и входящих газов в цилиндр двигателя в кмолях на 1 кг  сгоревшего топлива, μcv" и μсp - мольные теплоемкости при постоянном давлении соответственно продуктов сгорания и свежего заряда, Дж(кмоль·С); tr — температура отработавших газов за выпускным патрубком, -С;  tk -температура свежего заряда на впуске в цилиндр двигателя,°С. QHC - теплота, не выделившаяся в двигателе вследствие неполноты сгорания. Для ее определения необходимо знать состав продуктов сгорания и теплоту сгорания каждого из продуктов неполного окисления топлива. При α>1 этот член не определяется и соответствующая ему часть теплоты включается в Qост; при α<1 можно вычислить количество теплоты, которое теоретически не может выделиться из-за недостатка воздуха по выражению Qним= ∆HuGT, ∆Hu=1,16·105(1-α)L0;

При этом теплота, соответствующая разнице между QHC и Qним также включается в Qост. В Qост кроме Qм, Qнс или Qнс- Qним входит теплота, рассеиваемая в окружающую среду внешними поверхностями двигателя и его агрегатов, а также теплота, соответствующая кинетической энергии ОГ. На величину Qост естественно влияет погрешность определения составляющих теплового баланса. Теплоту Qохл, Qм и Qог используют при расчете систем охлаждения, смазки и наддува.

По величине Qнс можно судить о степени неполноты сгорания и наметить пути повышения теплоиспользования, по величине Qохл лишь ориентировочно о резервах повышения теплоиспользования путем более рационального охлаждения деталей. Последнее связано с тем, что в Qохл входит не только теплота, передаваемая от газов в цилиндре (уменьшением которой можно повысить ηі), но и теплота, передаваемая от газов охлаждающей жидкости в выпускном канале (а в случае охлаждаемого выпускного трубопровода - и в трубопроводе), а также значительная часть теплоты, соответствующей механическим потерям (остальная часть последней передается через масло и рассеивается наружными поверхностями двигателя). На величину ηі влияет не только общее количество теплоты, переданной от РТ охлаждающей жидкости, но и зависимость этих потерь от положения поршня. Поэтому для анализа влияния на ηі тепловых потерь привлекается внутренний тепловой баланс, дающий представление о динамике этих потерь и преобразования теплоты в работу.

Тепловой баланс можно определить в процентах от всего количества введенной теплоты. Тогда

100 =qe+qохл+qM+qог+qнс+qocт

Где qe=Qe·100/Q0;

qохл=Qохл·100/Q0;

qM=QM·100/Q0 и т.д

-

Для примера приведен график (рис.9.1) по распределению составляющих теплового баланса. На режиме полной нагрузки наиболее весомыми членами теплового баланса являются потери с ОГ и полезно используемая теплота (здесь  qнс включено в qocт) Доля теплоты, передаваемой охлаждающей жидкости, меньше. Это связано частично с тем, что объектом рассмотрения является дизель с наддувом. Потеря qохл уменьшается с ростом нагрузки и частоты вращения. Последнее связано с преобладающим влиянием уменьшения времени теплообмена. Доля потерь с ОГ мало зависит от нагрузки и, как правило, увеличивается с ростом n. На характер qог=f(n) естественно, влияет уменьшение времени охлаждения продуктов сгорания с ростом n. Характер изменения qM с режимом работы можно объяснить изменением доли индикаторной работы, затрачиваемой на механические потери. Теплота Qост мало зависит от режима работы, поэтому qocт возрастает при уменьшении частоты вращения и особенно нагрузки двигателя.

                       Тепловой баланс карбюраторного двигателя

  1.  Общее количество теплоты введено в двигатель с топливом:

Q0=HuGT/3.6,  

              где, Hu- найнища теплота сгорания топлива   

                     Gт – часовая затрата топлива кг/год

  1.  Теплота, эквивалентная эффективные работе за 1 с.

Qe  = 1000Ne

    где,  Ne – эффективная мощность двигателя

3.Теплота, которая передается окружающей среде

QB= ciD1+2mnm(Hu- ∆Hu)/(aHu),

где, с=0,45÷0,53 – коэффициент пропорциональности для четирехтактних       двигателей;  і – число цилиндров;     D – диаметр цилиндра, см;                         n – частота вращения коленчатого вала двигателя, об/хв;   m = 0,6÷0,7 показатель степени для четирехтактних двигателей;    ∆Hu – количество теплоты,  потерянной в следствие химической не полноты сгорания  топлива; а -  коэффициент избытка воздуха.  

         5.Теплота,  отнесенная  с отработанными газами

 Qr=(GT/3.6){M2[(mcv)+8,315]tr-M1[(mсv)+8.315]t0}

 где (mcv)– теплоемкость остаточных газов кДж/(кмоль•град);           (mcv) - теплоемкость свежего заряда кДж/(кмоль•град);            

М – количество входных и исходных газов в цилиндр двигателя в кмолях на 1 кг

6. Теплота потеряна из-за химической неполноты сгорания топлива:

Qн.с.=∆HuGT/3.6

Таблица 1.   Составляющие теплового баланса

Составляющие теплового баланса

Частота вращения двигателя, об/мин:

1000

3200

5600

6000

Q,

Дж/с

q, %

Q,

Дж/с

q, %

Q,

Дж/с

q, %

Q,

Дж/с

q, %

  Теплота эквивалентна эффективные работе

12 700

28,9

42 770

32,3

60 420

27,2

60 140

25,8

Теплота, которая передается окружающей среде

10 810

24,6

42 050

31,7

60 510

27,3

63 280

27,1

Теплота, унесенная с отработанными газами

9 610

21,8

38 770

29,3

71 060

32,0

74 940

32,1

Теплота потеряна из-за химической неполноты сгорания топлива

8 680

19,7

7 470

5,6

12 510

5,7

13 150

5,6

Неучтенные потери теплоты

2 220

5,0

1 510

1,1

17 420

7,8

21 870

9,4

Общее количество теплоты, введенной в двигатель с топливом

44 020

100

132570

100

221920

100

233380

100

Рис. 38. Залежність складових

теплового балансу карбюраторного

двигуна від частоти обертання

колінчастого вала


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

65618. ПОВНІ МЕТОДИ ПОШУКУ ВИВЕДЕННЯ В СИСТЕМАХ ЛОГІЧНОГО ПРОГРАМУВАННЯ 190.5 KB
  Досліджено резолюційні і парамодуляційні стратег ії лінійного типу для упорядкованих дизюнктів що використовують ослаблений варіант правила факторизації; доведено їхню коректність і повноту. Далі вивчається так зване числення літеральних секвенцій lS модифікований випадок sS коли в антецеденті секвенцій...
65619. КОМБІНОВАНЕ ЛІКУВАННЯ УРОТЕЛІАЛЬНИХ ПУХЛИН НИРКИ 259.5 KB
  Актуальність пошуку нових методик у комплексному і комбінованому лікуванні уротеліальних пухлин нирки й особливо при метастатичних формах захворювання обумовлена невтішними результатами лікування даної категорії хворих навіть у рамках найбільших...
65620. ФОРМУВАННЯ ПРОФЕСІЙНО-ЕТИЧНОЇ КУЛЬТУРИ МАЙБУТНІХ ЛІКАРІВ У ВИЩИХ НАВЧАЛЬНИХ ЗАКЛАДАХ 265 KB
  Практичне розвязання завдань які постали перед системою медичної освіти України потребує належної підготовки лікарів компетентність яких відповідатиме міжнародним стандартам та які здатні на високому професійноетичному рівні у складних умовах сьогодення ефективно вирішувати...
65621. ЗАСТОСУВАННЯ ЧАСТОТНО-ЧАСОВИХ МЕТОДІВ ДО ОБРОБКИ НЕСТАЦІОНАРНИХ СИГНАЛІВ В РЕАЛЬНОМУ МАСШТАБІ ЧАСУ 5.84 MB
  Робота всіх радіотехнічних пристроїв супроводжується динамічними спотвореннями при обробці сигналів з маніпуляцією параметрів або з безперервною зміною цих параметрів. Дослідженню і розробленню методів аналізу динамічних режимів кіл та перетворень нестаціонарних сигналів в динамічних колах присвячено багато робіт.
65622. ПОВІСТІ Й РОМАНИ І. С. НЕЧУЯ-ЛЕВИЦЬКОГО: АРХЕТИПНИЙ АНАЛІЗ 149 KB
  Цей аспект його творчості довго замовчувався дослідниками. Об’єктивний аналіз написаного митцем засвідчує, що його українська сутність виявляється не лише на ідеологічному рівні, а й виринає із глибин підсвідомості. Через те він немовби зсередини бачив історію України, долю українців, душу українця.
65623. ЕКОЛОГІЧНІ ОСОБЛИВОСТІ ЛІХЕНОІНДИКАЦІЇ АНТРОПОГЕННО ТРАНСФОРМОВАНОГО СЕРЕДОВИЩА НА ПІВДЕННОМУ СХОДІ УКРАЇНИ 297 KB
  На відміну від центральних регіонів країни на південному сході України вивченість можливості ліхеноіндикації не була реалізована повною мірою. Оскільки біоіндикаційні властивості можуть бути обмежені екологічними факторами навколишнього середовища вплив яких викликає у індикаторного...
65624. ВПЛИВ НЕСТАБІЛЬНОСТІ ХАРАКТЕРИСТИК ШИН НА НЕРІВНОМІРНІСТЬ ЇХНЬОГО НАВАНТАЖУВАННЯ І СТІЙКІСТЬ РУХУ АВТОМОБІЛІВ 397 KB
  Традиційні способи комплектації шин (у тому числі і здвоєних) не забезпечують необхідної довговічності під час експлуатації. На складених колесах зі здвоєними шинами утворюються потоки паразитної потужності, що циркулює у замкненому контурі й спричинює додаткові втрати на тертя між рушієм і дорогою.
65625. ФОРМУВАННЯ ПРОГНОСТИЧНИХ УМІНЬ МАЙБУТНІХ МЕНЕДЖЕРІВ У ВИЩИХ АГРАРНИХ НАВЧАЛЬНИХ ЗАКЛАДАХ 309 KB
  У реалізації завдань гуманістичної трансформації менеджмент-освіти пріоритетна роль належить розвитку професійних умінь майбутніх управлінців. Одним із них є вміння правильно передбачати можливі напрями розвитку підприємства та розробляти його подальшу стратегію, що практично неможливо...
65626. ТЕХНОЛОГІЯ СОУСІВ З ДІЄТИЧНИМИ ДОБАВКАМИ ФУНКЦІОНАЛЬНОГО ПРИЗНАЧЕННЯ 9.48 MB
  Перспективним напрямом вирішення завдання щодо підвищення харчової цінності зниження дефіциту есенційних речовин є розроблення технології соусів функціонального призначення що передбачає поєднання традиційної сировини з дієтичними добавками.