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

15314. Создание схемы электрической принципиальной 350.09 KB
  Лабораторная работа №3. Создание схемы электрической принципиальной. Цель работы: используя ранее созданные библиотеки символов и корпусов компонентов создать электрическую принципиальную схему генератора прямоугольных импульсов. Ход работы: Создание элек...
15315. Управление кнопками в AVR 71 KB
  Лабораторная работа №2 Управление кнопками в AVR Цель работы: написать для микроконтроллера программу мигания светодиодом в зависимости от нажатия кнопки на языке программирования С согласно варианта. На первой лабораторной работе научились подавать напряжение но...
15316. Настройка портов ввода-вывода в CodeVision AVR 77.5 KB
  Настройка портов вводавывода в CodeVision AVR Рассмотрим примеры настройки портов в CodeVision AVR DDRB=0×02; данная запись означает что вторая ножка порта В настроена как выход но откуда взялось это число Для начала переведем данную запись в более понятный нам вид: приставка 0...
15317. Подключение ЖК(LCD) дисплея к AVR микроконтроллеру 95 KB
  Лабораторная работа №3 Подключение ЖКLCD дисплея к AVR микроконтроллеру Цель работы: написать для микроконтроллера программу вывода информации на LCD дисплей на языке программирования С согласно варианта. На первых двух лабораторных работах научились: управлять мик
15318. Использование таймера в AVR микроконтроллерах 89 KB
  Лабораторная работа №2 Использование таймера в AVR микроконтроллерах Цель работы: написать для микроконтроллера программу с использованием таймеров МК по прерыванию и вывод значений переменной на дисплей на языке программирования С согласно варианта. Прежде чем пр
15319. Обработка ошибок с помощью исключений 30 KB
  Лабораторная работа №5 Тема: Обработка ошибок с помощью исключений. Цель изучить основные способы программирования устойчивого кода. Обработка ошибок с помощью исключений Основная философия Java в том что €œплохо сформированный код не будет работать€. Идеальн...
15320. Базовые классы пакета Java.awt (Abstract Window Toolkit) 89 KB
  Базовые классы пакета Java.awt Abstract Window Toolkit. Рассмотрим самый большой и наверное самый полезный раздел языка Java связанный с реализацией пользовательского интерфейса. Для этого изучим базовые классы пакета Java.awt Abstract Window Toolkit. Итак что же такое awt Это набор классов Ja...
15321. Розробка текстового редактора 157.5 KB
  КУРСОВА РОБОТА Тема: Розробка текстового редактора/ Обєктом розробок та досліджень є текстовий редактор. Мета роботи – розробка текстового редактора. Програма була реалiзована за допомогою функцій мови Сі. В результаті роботи була розроблена програма, яка призначена для перегляду та редагування тексту. Програму виконано у середовищі Сі.