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

6 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

82631. Творчість Василя Сухомлинського. Що означає бути людиною 99.5 KB
  Мета. Розширити знання учнів про творчість В.О. Сухомлинського, вчити їх розуміти текст; розвивати навички читання, уміння висловлювати свої міркування про розуміння морально-етичних проблем, збагачувати уявлення школярів про людяність, сприяти осмисленню філософського поняття «слід людини на землі»...
82632. Порядок виконання дій одного ступеня і різних ступенів 170 KB
  Мета. Ознайомити учнів з порядком виконання дій одного ступеня і різних ступенів; формувати навички розв’язувати навички розв’язування прикладів і задач, які включають дії різних ступенів. Хід уроку: Оргмомент. Який зараз урок? (Математика)
82633. Дорожні знаки та їх групи 143 KB
  Мета: ознайомити учнів із дорожніми знаками, формувати навички їх розпізнавання, закріпити вивчені Правила дорожнього руху; розвивати вміння застосовувати набуті знання на практиці, увагу, спостережливість, уміння орієнтуватися на вулицях міста за допомогою дорожніх знаків; виховувати увагу...
82634. Поняття про швидкість руху. Задачі на знаходження швидкості 138.5 KB
  Мета: навчальна - ознайомити учнів з поняттям «швидкість руху»,простими і складеними задачами на знаходження швидкості,скороченим позначенням швидкості, пояснити правило знаходження швидкості руху за даними відстанню і часом руху в нестандартних умовах проблемної та математичної задачі...
82635. Разработка системы прогнозирования состояний компьютерной сети 1020.5 KB
  В ходе работы были рассмотрены существующие методы и средства прогнозирования и мониторинга компьютерной сети проведен анализ технического задания предложена логическая структура системы прогнозирования. Был проведен эксперимент на работающем сегменте компьютерной сети.
82636. Разработка информационной системы учета граждан населенного пункта 2.61 MB
  Цель работы – проектирование структуры локальной базы данных и разработка на ее основе приложения, генерирующего различные отчеты по анализу состава граждан по различным категориям, а также реализация поиска данных о гражданах по фамилии, паспорту.
82637. Разработка автоматизированной справочной системы по методам многомерной оптимизации 1.91 MB
  Целью данной дипломной работы является разработка автоматизированной справочной системы по методам многомерной оптимизации. Метод исследования и аппаратура - персональный компьютер с операционной системой Windows XP, среда разработки Delphi 7.
82638. Деятельность Коммерческого Банка по организации выдачи и обслуживания ипотечных кредитов (на примере ОАО КБ «Севергазбанк») 2.93 MB
  Цель работы – рассмотрение системы ипотечного кредитования в Российской Федерации и прогноз перспектив ипотечного кредитования в коммерческом банке. В ходе данной работы подробно рассмотрены в I главе сущность и понятие ипотеки основные нормативно-правовые акты ипотечного кредитования а также этапы...
82639. Методы управления персоналом на ООО «Элегия» 1.33 MB
  Исследуемое предприятие не полностью использует резервы влияния качества персонала на эффективность деятельности организации в целом и ее отдельных подразделений. Поэтому необходимость всестороннего анализа конкретного влияния работы с кадровым резервом на эффективность труда обусловливает...