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

38560. Связь социально-психологической адаптации студентов с тактиками самопрезентации 492.5 KB
  ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИССЛЕДОВАНИЯ СВЯЗИ СОЦИАЛЬНОПСИХОЛОГИЧЕСКОЙ АДАПТАЦИИ И ТАКТИК САМОПРЕЗЕНТАЦИИ СТУДЕНТОВ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИЗУЧЕНИЯ СОЦИАЛЬНОПСИХОЛОГИЧЕСКОЙ АДАПТАЦИИ СТУДЕНТОВ АНАЛИЗ ДАННЫХ ЭМПИРИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ СВЯЗИ СОЦИАЛЬНОПСИХОЛОГИЧЕСКОЙ АДАПТАЦИИ И ТАКТИК САМОПРЕЗЕНТАЦИИ СТУДЕНТОВ [1.5] ПРОГРАММА ЭМПИРИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ СВЯЗИ СОЦИАЛЬНОПСИХОЛОГИЧЕСКОЙ АДАПТАЦИИ И ТАКТИК САМОПРЕЗЕНТАЦИИ СТУДЕНТОВ [1.
38561. Описании языковой картины мира (ЯКМ) субъекта делового текста (завещателя) на материале памятника деловой письменности Северной Руси XVIII веке 239.5 KB
  Теоретические аспекты субъекта текста. Проблематика выпускной квалификационной работы состоит в описании языковой картины мира ЯКМ субъекта делового текста завещателя на материале памятника деловой письменности Северной Руси XVIII в. Исследования такого типа актуальны потому что они позволяют через лексическое значение слов выявить влияние культурного контекста на лексику особенности социальноэкономической и духовной культуры поморов XVIIXVIII вв. разработать методику лингвокультурологической обработки исследуемого материала и...
38562. ЗНАКИ БОЖЕСТВЕННОГО В ТВОРЧЕСТВЕ ОЛИВЬЕ МЕССИАНА НА ПРИМЕРЕ СИМФОНИИ «ТУРАНГАЛИЛА» 5.39 MB
  Проекция божественного в анализе симфонии Турангалила Оливье Мессиана6 Интродукция Песнь любви I вторая часть Турангалила I третья часть Песнь любви II четвёртая часть Радость крови звёзд пятая часть Сад сна любви шестая часть Турангалила II седьмая часть Развитие любви восьмая часть Турангалила III девятая часть Финал 4. Заложенное ещё в консерваторских классах Поля Дюка увлечение индийской перуанской японской культурой нашло своё отражение в цикле из 12 песен Любви и...
38564. Осуществление кадастровых отношений 4.8 MB
  Законы и иные нормативные правовые акты субъектов РФ не могут противоречить федеральным законам. В случае противоречия между федеральным законом и иным актом, изданным в РФ, действует федеральный закон.
38565. Усовершенствование технологии производства поковок флокеночувствительной стали марки 40ХН2МА, забракованных при УЗК 1.16 MB
  Завод специализируется на производстве металлопродукции нержавеющих инструментальных легированных конструкционных быстрорежущих штамповых жаропрочных и прецизионных марок стали и сплавов поставка которых осуществляется на внутренний и внешний рынок. Завод производит около 1000 марок стали и сплавов выплавленных в мартеновских открытых дуговых и индукционных электропечах рафинированных электрошлаковым ЭШП и вакуумнодуговым ВДП переплавами в агрегате ковшпечь АКП. Конструкционные стали должны обладать высокой конструктивной...
38566. ДИПЛОМНАЯ РАБОТА ЮРИСТА. Учебно-методическое пособие 290 KB
  Методические указания предназначены для оказания помощи курсантам в определении темы дипломной работы в ее написании оформлении и защите по всем юридическим дисциплинам. Курсанты успешно выполнившие учебный план и сдавшие государственные экзамены должны подтвердить свою квалификацию во время защиты дипломной работы. Написание итоговой квалификационной работы трудоемкий процесс требующий от курсанта глубоких знаний умения анализировать обобщать разбираться в сложных вопросах юридической теории и практики. Выполнение и защита дипломной...
38567. Затраты, связанные с производственной деятельностью ООО «Трест – 2» 3.09 MB
  Сущность и классификация затрат Сущность затрат на производство и издержек производства не тождественны между собой в теоретическом и практическом планах как на уровне общественного производства так и в макроэкономике в отечественной и зарубежной практике. Затраты на производство отечественных предприятий состоят из их собственных денежных расходов а издержки зарубежных фирм включают нормативную прибыль [7c. Наиболее общее понятие издержек производства фирм в зарубежных учебниках определяется как затраты на вводимые факторы или...
38568. Автоматизированная система коммерческого учета топлива для автозаправочной станции с.Заречный 11.54 MB
  В задании на проектирование АЗС указывают: район или пункт строительства, количество заправок в сутки, число и продолжительность рабочих смен, способ доставки горюче-смазочных материалов на станцию, источники тепло-, энерго- и водоснабжения, канализацию, связь и радиофикацию, наименование типового проекта