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

42940. Расчет параметров плоской непрерывной акустической антенны 474.23 KB
  Выбор конструкции антенны. Излучение или прием звука осуществляется при совместной работе антенны с передающим в режиме излучения или приемным в режиме приема трактом. Акустическая антенна обычно состоит из электроакустических преобразователей элементов антенны акустических экранов несущей конструкции акустических развязок амортизаторов и линий электрокоммуникаций.
42941. Привод ленточного конвейера с горизонтальным одноступенчатым цилиндрическим редуктором 599.2 KB
  В данной работе требуется спроектировать горизонтальный одноступенчатый цилиндрический редуктор. Закрытая передача прямозубая. Открытая передача –клиноременная нормального сечения Б. В редукторе находится 2 пары шариковых подшипников на тихоходном и быстроходном валах, установленных по схеме враспор.
42943. Роль допоміжних учасників адміністративної процедури 69.4 KB
  На мою думку ця группа субєктів дуже важлива для адміністративного судочинства. При дослідженні ціеї теми я дійшов до висновку що группа субєктів які сприяють здійсненню процедури спірна группа багато вченихадміністративістів називают цю группу по різному в окремих класифікаціях цієї группи немае як і единої думки по цьому питанню. В своїї роботі я намагався розкрити усі допоміжні субєкти їх права обовязки адміністративноправові статуси та законодавчу базу якими вони регулуются та керуются. Субєкти адміністративних процедур...
42944. Разработка технологический процесс для двухлинзового не склеенного объектива работающего в ближней ИК области 327.12 KB
  Схема обработки поверхности 1 Для обработки поверхностей будем использовать растачивание черновое так как таким путем можно получить заданную точность за минимальное количество переходов.2 Схема обработки поверхности 2 Для обработки поверхностей будем использовать точение тонкое.3 Схема обработки поверхности 3 Для обработки поверхности будем использовать точение тонкое так как при нескольких возможных вариантах обработки следует отдавать предпочтение операции однотипной с предыдущей.4 Схема обработки поверхности 4 Для обработки...
42946. Розрахунок витрат води 39.27 KB
  Визначення розрахункових добових витрат води Розрахункову добову витрату води на господарськопитні потреби населення обчислюємо за формулою: Qдоб.1 Розрахункові витрати води на господарськопитні потреби населення за добу найбільшого і найменьшого водоспоживання визначаються: Qдоб. Витрати води на виробничі потреби підприємст визначаємо виходячи з кількості продукції що випускається на кожну зміну роботи та питомої витрати води на технологічні потреби згідно завдання. зміну Qв м3 зміну Хлібозавод...
42947. Экономическое обоснование освоения выпуска новой продукции 87.82 KB
  Необходимо определить экономическую целесообразность перехода на выпуск нового вида продукции, ориентируясь на показатели рентабельности продукции и производства. Для этого необходимо разработать план работы предприятия на ближайшие 3 года, определить инвестиционные потребности, доходы и расходы, связанные с выпуском и реализацией новой продукции, выявить потребность в заемных источниках финансирования (кредитах), определить чистую прибыль предприятия и показатели эффективности.
42948. Расчет выпуска новой продукции 85.91 KB
  Дополнительным преимуществом для предприятия является возможность при изготовлении нового изделия максимально полно использовать имеющийся парк оборудования станков который использовался для выпуска продукции.