14718

Визначення втрат тепла з відпрацьованими газами двигуна внутрішнього згоряння

Лабораторная работа

Физика

Лабораторна робота №5 Визначення втрат тепла з відпрацьованими газами двигуна внутрішнього згоряння Мета роботи: експериментальне визначення витрат тепла поршневого двигуна внутрішнього згоряння з відпрацьованими газами на різних режимах його роботи. Обладн

Украинкский

2013-06-09

135.5 KB

3 чел.

Лабораторна робота №5

Визначення втрат тепла з відпрацьованими газами двигуна внутрішнього згоряння

Мета роботи: експериментальне визначення витрат тепла поршневого двигуна внутрішнього згоряння з відпрацьованими газами на різних режимах його роботи.

Обладнання: двигун ЗІЛ-130, витратомір газів, термометр 0±150°С, витратомір палива, терези, набір гирьок, тестер автомобільний, секундомір.

Параметри ,що змінюються: режим роботи двигуна (холостий хід середні оберти, 0,8 від максимальних обертів колінчастого вала); кут випередження запалювання (номінальний, раніший за номінальний на 5°, пізніший за номінальний на 5 °).

Теоретичні відомості

Теплота, що виділяється при горінні палива, не може бути повністю трансформована в корисну роботу, оскільки відповідно до другого закону термодинаміки частина теплоти неминуче має бути віддана холодному джерелу. Витрачання теплоти згорання палива, внесеного до двигуна за певний період, на корисну роботу і різні втрати характеризується тепловим балансом. Складові члени теплового балансу можуть бути вказані в теплових одиницях (МДж) на одиницю часу роботи двигуна або у відсотках по відношенню до всієї кількості теплоти палива.

Рівняння теплового балансу в загальному вигляді:

                                                                     n

Q0 =Qe+ΣQi пот = Qe+Qохл +Qо.г +Qм +Qн.сг +Qост  , де

                                                                    i=1

Q0  - кількість теплоти,підведена з паливом;

Qe – ефективна теплота;

Qохл – теплота, відведена в систему охолодження;

Qо.г – кількість теплоти, яка відводиться відпрацьованими газами;

Qм – кількість теплоти, яка віддається масляній системі;

Qн.сг – кількість теплоти,яка відповідає теоретичній неповноті згорання палива;

Qост – інші теплові втрати.

Кількіть теплоти Qо.г , яка відводиться з відпрацьованими газами, визначається за допомогою калориметра або розраховується по різниці тепловмісткості відпрацьваних газів і свіжого заряду з врахуванням теплоти, внесеної з паливом, тобто

де М2 і М1 -  кількість кіломолей відповідно продуктів згорання і свіжого заряду, що приходиться на 1 кг палива ; То.г і То – температури відповідно відпрацьованих газів і свіжого заряду; стоп – теплоєкість палива; Gт – годинна витрата палива.

При вираженні складових теплового баланса у відсотках маємо

qе + qохл + qо.г + qм + qн.сг +qост = 100%,

де qе = (Qв/Qо)100%; qохл = (Qохл/Qо) 100%

На мал.1 приведені залежність теплоти відпрацьовних газів від навантаження и частоти обертання колінчастого вала для карбюраторного двигуна і дизеля з наддувом.

Зі збільшенням частоти обертання для карбюраторного двигуна (рис.1,а) теплота відпрацьованих газів значно збільшується.

Рис.1,б показує зміни по характеристиці навантаження.

Зміни теплового балансу по характеристиці навантаження для дизеля представлено на рис.1,в, а по швидкісній характеристиці на рис.1,г.

                                       а)                                                                      б)

                                       в)                                                                     г)

Рис.1

Зміна теплоти відпрацьованих газів у відсотках:

Карбюраторний двигун – 35-50%

Дизель:

 без наддува – 25-45%

  з наддувом – 25-40%.

Вплив відпрацьваних газів на навколишнє середовище

В склад відпрацьованих газів автомобіля входять такі шкідливі речовини (окис вуглецю, азоту, різні вуглеводні, сірчаний газ, з'єднання свинцю, сажа), які шкідливо впливають на здоров'я людини, послаблюючи здатність крові постачати організму кисень, що впливає на сприйняття навколишнього світу, реакцію, викликає млявість. У результаті неповного згоряння палива виника¬ють частки сажі, які при вдиханні з повітрям глибоко проникають у легені і провокують респіраторні захворювання, бронхіт та астму.

Порядок виконання роботи

  1.  Перевірити готовність механізмів і систем двигуна до роботи.
  2.  Записати значення температури у випускному тракті двигуна;покажчиків витратомірів газів та палива.
  3.  Запустити двигун і включити секундомір.
  4.  Через кожні 30 сек роботидвигуна на режимі прогрівання фіксувати значення температури, покажчиків витратомірів відпрацьованих газів і палива та температури охолоджувальної рідини.
  5.  Зафіксувати час від запуску двигуна до стабілізації температури оходжувальної рідини,витрату газів та палива.
  6.  Підключити тестер автомобільний до системи запалювання двигуна в режимі вимірювання частоти обертання колінчастого вала. Зафіксувати початкові значення температури, покажчиків витратомірів газів і палива.
  7.  Запустити двигун, дати йому попрацювати 5хв в режимі холостого ходу і заглушити. Записати значення виміряних параметрів.
  8.  Запустити двигун і дати йому попрацювати при частоті обертання колінчастого валу 1800 об/хв на протязі 5 хв, зафіксувати значення температури газів. Заглушити двигун і записати значення покажчиків витратомірів відпрацьованих газів і палива.
  9.  Запустити двигун і дати йому попрацювати при частоті обертання колінчастого валу 2800 бо/хв на протязі 5хв, зафіксувати значення температури відпрацьованих газів. Заглушити двигун і записати значення покажчиків витратомірів відпрацьованих газів і палива.
  10.  Обчислити кількість теплоти, яка відводиться з відпрацьованими газами на різних режимах роботи двигуна (за пп 7,8,9) та її частку в тепловому балансі.
  11.  Побудувати графік зміни в часі температури відпрацьованих газів в процесі прогріву двигуна Tr=f(t).
  12.  Проаналізувати результати досліждень і зробити відповідні висновки.

Контрольні запитання:

  1.  Як визначити експериментально кількість теплоти, відведеної від двигуна з відпрацьованими газами?
  2.  Як визначити аналітично кількість теплоти, відведеної від двигуна з відпрацьованими газами?
  3.  Як залежить величина втрат тепла через систему випуску відпрацьованих газів від режиму роботи двигуна?
  4.  Поясніть особливості графічної залежності Tr=f(t) на режимі прогріву двигуна.
  5.  Як залжить кількість теплоти, відведеної від двигуна з відпрацьованими газами, від витрати палива?


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

72475. ПОДШИПНИКИ КАЧЕНИЯ. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ И КЛАССИФИКАЦИЯ 975.5 KB
  Применение подшипников качения позволило заменить трение скольжения трением качения. Конструкция подшипников качения позволяет изготовлять их в массовых количествах как стандартную продукцию что значительно снижает стоимость производства.
72476. ЧЕРВЯЧНЫЕ ПЕРЕДАЧИ 380 KB
  Существенное отличие червячной передачи от зубчатой заключается в том, что окружные скорости червяка и колеса не совпадают как по величине, так и по направлению. Они направлены друг к другу под углом перекрещивания.
72477. ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА ПЛАНЕТАРНЫХ ПЕРЕДАЧ 307.5 KB
  Планетарными называют передачи, включающие в себя зубчатые колеса с перемещающимися осями (рис.10.1,а). Передача состоит из центрального колеса с наружными зубьями, центрального колеса b с внутренними зубьями и водила Н, но котором укреплены оси сателлитов g.
72478. ПЕРЕДАТОЧНОЕ ОТНОШЕНИЕ ОДНОСТУПЕНЧАТЫХ И МНОГОСТУПЕНЧАТЫХ ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ 181 KB
  Масса и габариты редуктора в значительной степени зависят от того, как распределено общее передаточное отношение по ступеням передачи. Лучшие показатели имеют редукторы, у которых диаметры колес (а не шестерен) всех ступеней близки между собой.
72479. МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ 785.5 KB
  Передача состоит из двух шкивов закрепленных на валах и ремня охватывающего шкивы. В зависимости от формы поперечного сечения ремня различают: плоскоременную рис. Основные преимущества ременной передачи: возможность передачи движения на значительное расстояние до 15 м и более...
72480. ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ 740.5 KB
  По форме профиля зуба различают: эвольвентные и круговые передачи. Наиболее распространен эвольвентный профиль зуба, предложенный Эйлером в 1760 году. Он обладает целым рядом существенных, технологических и эксплутационных преимуществ.
72481. РАСЧЕТ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ПЕРЕДАЧ 426.5 KB
  Преимущественное применение получили колеса с круговыми зубьями. Они менее чувствительны к нарушению точности взаимного расположения колес, их изготовление проще и производится на специальных станках для нарезания и шлифования этих колес в условиях как массового...
72482. ШПОНОЧНЫЕ, ЗУБЧАТЫЕ (ШЛИЦЕВЫЕ) И ПРОФИЛЬНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ 540.5 KB
  Шпоночные зубчатые шлицевые и профильные соединения служат для закрепления деталей на осях и валах. Соединения нагружаются в основном вращающим моментом. Все основные виды шпонок можно разделить на клиновые и призматические. Первая группа шпонок образует напряженные а вторая ненапряженные соединения.
72483. Соединения деталей машин 632 KB
  Резьбовые соединения Соединения деталей с помощью резьбы являются одним из старейших и наиболее распространенных видов разъемного соединения. Профиль резьбы контур Рис.1 сечения резьбы в плоскости проходящей через ось цилиндра.