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

15512. Енеоліт на території України 13.19 KB
  Енеоліт на території України Наприкінці V на початку IV тис. до н.е. деякі племінні групи які жили на території України освоїли мідь усвідомивши її переваги перед традиційними матеріалами. Поява металевих виробів що мали сталі форми ознаменувала початок нової перехі
15513. Етапи входження України до Великого князівсьва Литовського 22.72 KB
  Приєднання українських земель до Великого князівства Литовського Перервана традиція літописання зумовила наявність білих плям в історії польськолитовської доби. Через це частина істориків період існування Великого князівства Литовського до Люблінської унії 1569 р.
15514. Проектирование структуры и содержания дистанционного курса «Использование аудиоинформации при создании цифровых образовательных ресурсов» 1.92 MB
  КУРСОВАЯ РАБОТА Проектирование структуры и содержания дистанционного курса Использование аудиоинформации при создании цифровых образовательных ресурсов Содержание Введение 1. Теоретические основы проектирования дистанционных курсо
15515. Київська митрополія і Флорентійська унія 39.81 KB
  Відокремлення московської митрополії Після входження Києва до ЛитовськоРуської держави відбувається його поступове відродження як духовного та релігійного центру України. В той же час протягом ХIV поч.. ХV ст. у Києві та Москві періодично виникали ситуації коли одно...
15516. Кирило Розумовський 18.34 KB
  Війна мала два важливих наслідки. Поперше переконала російський уряд у неможливості вирішити свої південнозахідні проблеми без економічно сильної України з власним устроєм. Подруге ще раз показала українській громадськості життєву необхідність відновлення гетьманс...
15517. Кирило-Мефодіївське Братство 50 KB
  КирилоМефодіївське Братство Схожі матеріали Культурницький етап українського руху у Східній Україні в ХIХ столітті У 1834 р. цар Микола дозволив відкрити другий в Україні університет ім. св. Володимира в Києві. Засн...
15518. Реєстрове козацтво 16.67 KB
  Реєстрове козацтво Козацька старшина існувала у реєстровому козацькому війську що було створене у 1572 році. На чолі реєстрових козаків стояв гетьман якого обирали за погодженням з королівським урядом на загальній військовій раді. Першим гетьманом реєстрового війська
15519. Під владою Польщі. Зростання козацтва (друга пол. XVI - перша пол. XVII ст.) 19.53 KB
  Під владою Польщі. Зростання козацтва друга пол. XVI перша пол. XVII ст. антифеодальні виступи міщан. Між козаками селянами та міщанами уже сформувалися відносини спільності інтересів взаєморозуміння та взаємопідтримки. У 80х роках XVI ст. відбулося кілька локальних вист
15520. Колонізація після 1569 22.58 KB
  Наслідки Люблинської унії для України були величезні. Україна була розірвана: більша її частина перейшла до Польщі Галичина Холмщина Волинь Поділля Брацлавщина Київщина Підляшшя. За Великим Князівством Литовським залишилися білоруські землі по Вітебськ Оршу та Мс