14720

Визначення втрат тепла через систему охолодження автомобільного двигуна

Лабораторная работа

Логистика и транспорт

Лабораторна робота № 4 Визначення втрат тепла через систему охолодження автомобільного двигуна Мета роботи: Вивчення теплового балансу двигуна і практичне визначення втрат тепла через систему охолодження автомобільного двигуна. Обладнання: Двигун ЗІЛ 130 ...

Украинкский

2013-06-09

405.5 KB

4 чел.

Лабораторна робота № 4

«Визначення втрат тепла через систему охолодження автомобільного двигуна»

Мета роботи: Вивчення теплового балансу двигуна і практичне визначення втрат тепла через систему охолодження автомобільного двигуна.

Обладнання: Двигун ЗІЛ - 130, витратомір рідини, термометрии 0-150 0С (два), витратомір палива, ваги, набір гирьок, тестер автомобільний, секундомір.

Параметри що змінюються: Фази прогріву двигуна від температури навколишнього середовища до номінальної робочої температури; режими роботи двигуна (холостий хід, середні обороти 0,8 від максимальних обертів колінчастого валу).

 Хід роботи

Тепловий баланс двигуна представляє собою визначення дослідним шляхом розподіл теплоти, що вводиться в двигун з паливом, на корисно використовувану теплоту і окремі види втрат:

Q1=Qe+Qохл+QM+Qог+QHC+Qост

де Q1-кількість теплоти, що вводиться в двигун з паливом за певний відрізок часу, наприклад, за 1 год:

    Q1 = HuGT (Q1-витрата палива, кг / год; Нu - нижча теплота згоряння палива, кДж / кг);       

    Qе-кількість теплоти, перетвореної на корисну роботу; Qe = HuGTηe ((η - ефективний ККД двигуна);

    Qохл - кількість теплоти, що передається охолоджувальній рідині;

     Qохл = cохл(tвых-tвх)Gохл, сохл ,Gохл  питома теплоємність і витрата охолоджуючої рідини; tвих  і tвх - температура охолоджуючої рідини відповідно на виході і вході системи;

Qм-кількість теплоти, що передається мастилі (цей член теплового балансу виділяється зазвичай при наявності на двигуні автономного теплообмінника для охолодження мастила і визначається аналогічно Qохл. У більшості випадків Qм включається в кінцевий член теплового балансу;

Qог - втрата теплоти з відпрацьованими газами;

Qr=GT[M2cv")·tr -M1(μсp)tk]

Qr - кількість вихідних і вхідних газів в циліндр двигуна в кмолях на 1 кг згорілого палива;

μcv" і μсp - мольне теплоємності при постійному тиску відповідно продуктів згоряння і свіжого заряду, Дж (кмоль • С);

tr - температура відпрацьованих газів за випускним патрубком;

tк-температура свіжого заряду на впуску в циліндрі двигуна, ° С.

QHC - теплота, не виділилася в двигуні внаслідок неповноти згорання. Для її визначення необхідно знати склад продуктів згоряння і теплоту згоряння кожного з продуктів неповного окислення палива. При α> 1 цей член не визначається і відповідна йому частину теплоти включається до Qост,

при α <1 можна обчислити кількість теплоти, що теоретично не може виділитися з-за нестачі повітря за висловом

Qним= ∆HuGT, ∆Hu=1,16·105(1-α)L0

При цьому теплота, відповідна різниці між QHC і Qним також включається до Qост. У Qост крім Qм, Qнс або Qнс - Qним входить теплота, розсіюється в навколишнє середовище зовнішніми поверхнями двигуна і його агрегатів, а також теплота, яка відповідає кінетичній енергії ОГ. На величину Qост природно впливає похибка визначення складових теплового балансу. Теплоту Qохл, Qм і Qог використовують при розрахунку систем охолодження, мащення і наддуву.

За величиною Qнс можна судити про ступінь неповноти згорання і намітити шляхи підвищення тепловикористання, за величиною Qохл лише орієнтовно про резерви підвищення тепловикористання шляхом більш раціонального охолодження деталей. Останнє пов'язане з тим, що в Qохл входить не тільки теплота, що передається від газів в циліндрі (зменшенням якої можна підвищити ηі), але і теплота, що передається від газів охолоджуючої рідини у випускному каналі (а у разі охолоджуваного випускного трубопроводу  і в трубопроводі) , а також значна частина теплоти, що відповідає механічним втрат (інша частина передається через масло і розсіюється зовнішніми поверхнями двигуна). На величину ηі впливає не тільки загальна кількість теплоти, переданої від РТ охолоджуючої рідини, але і залежність цих втрат від положення поршня. Тому для аналізу впливу на ηі теплових втрат залучається внутрішній тепловий баланс, що дає уявлення про динаміку цих втрат і перетворення теплоти в роботу.

Тепловий баланс можна визначити у відсотках від усієї кількості введеної теплоти. Тоді

100 =qe+qохл+qM+qог+qнс+qocт;

       де, qe=Qe·100/Q0;

              qохл=Qохл·100/Q0;

              qM=QM·100/Q0 и т.д

Для прикладу наведено графік (рис.9.1) за розподіленням складових теплового балансу. На режимі повного навантаження найбільш вагомими членами теплового балансу є втрати з ОГ і корисно використовується теплота (тут qнс включено в qост) Частка теплоти, що передається охолоджуючій рідині, менша. Це пов'язано частково з тим, що об'єктом розгляду є дизель з наддувом. Втрата qохл зменшується із зростанням навантаження і частоти обертання. Пов'язано з переважаючим впливом зменшення часу теплообміну. Частка втрат з ОГ мало залежить від навантаження і, як правило, збільшується із зростанням n. На характер

qог = f (n) природно, впливає зменшення часу охолодження продуктів згоряння із зростанням n. Характер зміни qм з режимом роботи можна пояснити зміною частки індикаторної роботи, що витрачається на механічні втрати. Теплота Qост мало залежить від режиму роботи, тому qocт зростає при зменшенні частоти обертання і особливо навантаження двигуна.

Тепловий баланс карбюраторного двигуна.

Q0+Qe+QB+Qr+Qн.с+Q0 cт=Q1

1. Загальна кількість теплоти введена в двигун з паливом;

Q0=HuGT/3.6,  

 де, Hu- найнища теплота згорання палива   

       GT  годинна витрата палива кг/год

2. Теплота, еквівалентна ефективні роботі за 1 с.;

Qe  = 1000Ne ,

 де,  Ne – ефективна потужність двигуна

3.Теплота, яка передається навколишньому середовищі;

QB= ciD1+2mnm(Hu- ∆Hu)/(aHu),

де, с=0,45÷0,53 – коефіцієнт пропорційності для чотирьохтактних   двигунів. В розрахунках прийнято с=0,5

     і – число циліндрів;

                       D – діаметр циліндра, см;

                       n – частота обертання колінчастого вала двигуна, об/хв;

                    m = 0,6÷0,7 – показник степені для чотирьохтактних двигунів. В    розрахунках прийнято при n=1000 об/хв m=0,6, а на всіх інших швидкісних режимах – m=0,65.

   Hu – кількість теплоти, втраченої в наслідок хімічної не повноти

згорання  палива

         а -  коефіцієнт надлишку повітря.

 5.Теплота,  віднесена  з відпрацьованими газами;

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

  де, (mcv)– теплоємність залишкових газів кДж/(кмоль·град) ;

        (mcv) – теплоємність свіжого заряду кДж/(кмоль·град);

        М – кількість вхідних і вихідних газів в циліндр двигуна в кмолях на 1 кг

6. Теплота втрачена із-за хімічної неповноти згорання палива:

Qн.с.=∆HuGT/3.6

                                                                                     

Складові теплового

балансу

Частота обертання двигуна, об/хв

1000

3200

5600

6000

Q,

Дж/с

q, %

Q,

Дж/с

q, %

Q,

Дж/с

q, %

Q,

Дж/с

q, %

    Теплота еквівалентна

ефективні роботі

12 700

28,9

42 770

32,3

60 420

27,2

60 140

25,8

    Теплота, яка передається навколишньому середовищі

10 810

24,6

42 050

31,7

60 510

27,3

63 280

27,1

    Теплота, віднесена з відпрацьованими газами

9 610

21,8

38 770

29,3

71 060

32,0

74 940

32,1

    Теплота втрачена із-за хімічної неповноти згорання палива

8 680

19,7

7 470

5,6

12 510

5,7

13 150

5,6

Не враховані втрати теплоти

2 220

5,0

1 510

1,1

17 420

7,8

21 870

9,4

Загальна кількість теплоти, введеної в двигун з паливом

44 020

100

132570

100

221920

100

233380

100

Таблиця 1.   Складові теплового балансу

                                                          

                                                                            

     

 

                                                         

                                                               Рис. 38. Залежність складових

теплового балансу карбюраторного

двигуна від частоти обертання

колінчастого вала

Контрольні запитання

  1.  Дати визначення тепловому балансу двигуна і записати його рівняння.
  2.  Написати формули для визначення складових теплового балансу і пояснити їх.
  3.  Як залежить величина витрат тепла через систему охолодження від режиму роботи двигуна?
  4.  Поясніть особливість графіку Tp=f(t) на режимі прогріву двигуна.
  5.  перелічіть причини перегріву двигуна, його роботи при знижених температурах.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

20307. Комедия дель-арте 658.5 KB
  Комедия дельарте. Комедия дель арте [править] Материал из Википедии свободной энциклопедии Эта версия страницы ожидает проверки и может отличаться от последней подтверждённой проверенной 3 июня 2011. Сцена из представления комедии дель арте. Комедия дель арте итал.
20308. Планировка современной сцены 139.5 KB
  Планировка современной сцены. Работа над макетом и планировкой Воплощение замысла художника в пространстве начинается с компоновки и проверки расположения декораций на плане сцены. Немалую роль в этой работе играет точность имеющегося плана сцены. Реальные размеры сцены габариты установленного оборудования всегда отличаются от чертежей рабочего проекта по которым велось строительство.
20309. Серебряный век в русском искусстве 103.5 KB
  Новая концепция искусства 2. Литература музыка театр соединение видов искусства Заключение Литература Введение В России первой трети прошлого века произошел мощный духовный всплеск вбросивший в сокровищницу мировой культуры немало значительных идей и произведений в сферах религиозной и философской мысли всех видов искусства. На взлет творческой активности Серебряного века повлияло постоянно укрепляющееся ощущение наиболее чуткими мыслителями и художниками нарастающего глобального никогда не случавшегося еще в истории человечества...
20310. Театр эпохи Просвещения 920 KB
  Театр эпохи Просвещения. Западноевропейский театр в эпоху Просвещения Театр от греч. Родовое понятие театра подразделяется на виды театрального искусства: драматический театр оперный балетный театр пантомимы и т. Происхождение термина связано с древнегреческим античным театром где именно так назывались места в зрительном зале от греческого глагола теаомай – смотрю .
20311. Сценические эффекты в театре XIX века 55.5 KB
  Кроме этого появление электрических двигателей послужило мощным толчком для развития механического оборудования сцены. Классические люкипровалы превратились в подъемноопускные площадки и лифтовые сцены греческие выкатные площадки эккиклемы в платформы вывозящие в пределы игровой зоны целые декорационные комплексы небольшие круглые вращающиеся площадки времен театра Возрождения и барокко в различные системы поворотных кругов примитивные веревочные ручные подъемы в механизированные и немеханизированные штанкетные подъемы. Ответы на эти...
20312. Древнерусское искусство: архитектура, иконопись, литература, театр 242 KB
  С образованием государственности и принятием христианства из Византии на Русь пришли новые для нее виды монументальной живописи мозаика и фреска а также станковая живопись иконопись. Византия познакомила русских художников с новой для них техникой живописи дала им иконографический канон неизменность которого строго оберегалась церковью. Это в известной степени сковывало художественное творчество и предопределяло более длительное и устойчивое византийское влияние в живописи нежели в архитектуре. Самые ранние из сохранившихся...
20313. Театр эпохи Романтизма 174 KB
  Театр в эпоху романтизма 27 марта Международный день театра. Во Франции где были сильны традиции классицизма формирование сценического романтизма длилось дольше протекало в острой борьбе с классицизмом. В 1827 было опубликовано предисловие Гюго к его драме Кромвель теоретический манифест романтизма.
20314. Роль фактурной обработки декораций в создании зримого образа спектакля 54.5 KB
  Фактурная обработка декораций занимает одно из ведущих мест в производстве оформления для сцены. Художественное качество исполняемых декораций находится в прямой зависимости от правильно выбранного способа обработки технологии изготовления фактур. Режиссер должен быть знаком с основным технологическим процессом изготовления декораций материалами и инструментами приспособлениями для изготовления бутафории влияющими на качественные характеристики стилевой целостности всего зрелища.
20315. СЦЕНОГРАФИЯ (художественно-декорационное оформление) 121.5 KB
  Вследствие того что образный строй сценографии основывается на зрительном восприятии в конкретном произведении он выражается через определенный материал обладающий параметрами пространства. Развитие простых видов искусства в которых доминирует отдельный вид пространственного вида материала является для сценографии своеобразным лабораторным экспериментом в результате которого проверяется одна из его граней. Дать представление о видах способах и средствах выразительности сценографии о технических возможностях сцены и сценического...