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

80179. Эксплуатация энергоблока в состоянии «Работа на мощности» 158.5 KB
  В работе находятся вспомогательные системы обеспечивающие подачу масла запирающей воды промконтура и воды VB на соответствующие ГЦН. Работоспособны системы отвода генерируемого пара по второму контуру: все четыре БРУА; все четыре БРУК при наличии вакуума в конденсаторе; хотя бы один БРУСН и коллектор собственных нужд. TQ13 2333 Все три канала системы аварийного ввода бора TQ132333 работоспособны и готовы к работе. TQ14 2434 Все три канала системы аварийного впрыска бора высокого давления TQ142434 работоспособны и...
80180. Эксплуатация энергоблока при снижении и повышении нагрузки генератора 147.5 KB
  Организация выставления уставок по нейтронной мощности при изменении мощности энергоблока. В результате изучения материала лекции студенты должны: а знать: действия оперативного персонала для снижения мощности генератора; действия оперативного персонала для повышения мощности генератора; б уметь выполнять действия для изменения мощности энергоблока; в быть ознакомленными с физическими основами процессов протекающих на ЭБ при изменении нагрузки генератора. После получения распоряжения от НСС на снижение мощности ЭБ до нового уровня НСБ...
80181. Эксплуатация энергоблока с неполным числом петель первого контура 78 KB
  Подготовка вспомогательных систем ГЦН к работе. В результате изучения материала лекции студенты должны: а знать: действия оперативного персонала при плановом отключении ГЦН; действия оперативного персонала при плановом запуске ГЦН; б уметь выполнять действия для останова и пуска ГЦН; в быть ознакомленными с физическими основами процессов протекающих на ЭБ при работе с различным числом включенных ГЦН. Ситуации требующие отключения одного или двух ГЦН в процессе эксплуатации являются довольно частыми. Реакторная установка допускает...
80182. Перевод энергоблока из состояния «Работа на мощности» в состояние «Горячий останов» 102.5 KB
  Останов турбины со срывом вакуума. В результате изучения материала лекции студенты должны: а знать: возможные способы уменьшения мощности реакторной установки; действия оператора при останове турбины; б уметь выполнять уменьшение мощности реактора и турбогенератора; в быть ознакомленными с физическими основами процессов протекающих на ЭБ при снижении его мощности. В процессе разгрузки РУ контролируется: синхронность движения ОР СУЗ рабочей группы; снижение номинального уровня в КД по мере снижения мощности реактора и средней...
80183. Перевод энергоблока из состояния «Горячий останов» в состояние «Холодный останов» 143.5 KB
  Расхолаживание 1го контура. Расхолаживание 1го контура системой TQ122232 . Окончательное расхолаживание 1го контура и перевод РУ в состояние Холодный останов. В результате изучения материала лекции студенты должны: а знать: возможные способы расхолаживания реакторной установки; действия оператора при расхолаживании реакторной установки; б уметь выполнять расхолаживание реакторной установки; в быть ознакомленными с физическими основами процессов протекающих на ЭБ при расхолаживании 1го контура.
80184. Перевод энергоблока в состояние «Останов для ремонта» и «Останов для перегрузки» 110 KB
  Дренирование первого контура и консервация ПГ. В результате изучения материала лекции студенты должны: а знать: возможные способы консервации оборудования ЭБ; мероприятия проводимые при подготовке ЭБ к ремонту; б уметь выполнять дренирование 1го контура; в быть ознакомленными с физическими основами процессов протекающих на ЭБ при его переводе в состояние Останов для ремонта. Дренирование первого контура и консервация ПГ Подготовка к дренированию первого контура . Концентрация НзВОз в теплоносителе первого контура доведена до...
80185. Нарушения нормальной эксплуатации, обусловленные несанкционированным изменением реактивности 123.5 KB
  Несанкционированное движение вверх регулирующей группы ОР СУЗ. Нештатное положение ОР СУЗ и действия персонала в случае застревания ОР СУЗ при срабатывании аварийной защиты. Данное нарушение может обусловливаться разными причинами: например обесточиванием УКТС АЗ и панелей аварийной защиты потерей питания панелей щита СУЗ ложными сигналами в цепях аварийных защит а также ошибочными действиями персонала не связанными с необходимостью аварийного останова блока путем принудительного срабатывания аварийной защиты. Падение ОР СУЗ .
80186. Нарушения нормальной эксплуатации, обусловленные снижением расхода теплоносителя через реактор 92 KB
  Отключение одного ГЦН из 3х или 4х работающих. Отключение 2х ГЦН из 4х работающих. Отключение одного ГЦН из четырех работающих с наложением отказа в работе РОМ. В результате изучения материала лекции студенты должны: а знать: возможные причины отключения ГЦН; действия персонала при подобных нарушениях нормальной эксплуатации; б уметь восстанавливать нормальную работу РУ и ТУ в подобных ситуациях; в быть ознакомленными с физическими основами процессов протекающих на ЭБ при отключениях ГЦН.
80187. Узкополосные и широкополосные сигналы 187.5 KB
  Для классических АМ и ЧМ колебаний средняя частота совпадает с несущей частотой сигнала.2 Для сигнала вида сопряженная по Гильберту функция. Исходя из этих соотношений для гармонического сигналаогибающая и частота равны соответственно: как и следовало ожидать. Если же выбрать произвольным образом среднюю частоту то даже для гармонического сигнала можно получить некую достаточно сложную огибающую не соответствующую действительности.