Тепловой баланс

Тепло, выделяющееся при сгорании топлива в цилиндрах двигателя, не может быть полностью преобразовано в полезную механическую работу. В реальном двигателе потери тепла возрастают из-за трения, теплообмена, неполноты сгорания и других причин. В связи с эти эффективный КПД цикла имеет меньшее значение по сравнению с термическим КПД, который всегда остается меньше единицы вследствие передачи части тепла холодному источнику.

Распределение тепловой энергии топлива, сгорающего в двигателе, наглядно иллюстрируется составляющими внешнего теплового баланса, которые определяются при установившемся тепловом состоянии двигателя в процессе его испытаний. Приближенно составляющие теплового баланса можно найти аналитически по данным теплового расчета двигателя.

Тепловой баланс позволяет определить тепло, превращенное в полезную эффективную работу, т.е. установить степень достигнутого совершенства теплоиспользования и наметить пути уменьшения имевшихся потерь. Знание отдельных составляющих теплового баланса позволяет судить о теплонапряженности деталей двигателя, рассчитать схему охлаждения, выяснить возможность использования теплоты отработавших газов и т.д.

Тепловой баланс двигателя характеризует распределение тепловой энергии сгоревшего топлива. Приближенно, составляющие теплового баланса можно определить аналитически по данным теплового расчета двигателя.

Уравнение теплового баланса:

Qo= Qe + Qг + Qв + Qн.с.+ Qост.

где Qo – теплота, введенная в цилиндры двигателя с топливом при режиме номинальной нагрузки:

Qe – теплота, превращенная в полезную (эффективную) работу

Qг – теплота, потерянная с отработавшими газами,

где ,– молярные теплоемкости продуктов сгорания и свежего заряда, кДж/(кмоль·град.),

tг , to – температура отработавших газов и свежего заряда, для расчета примем:

кДж/(кмоль·град),

кДж/(кмоль·град);

Qв – теплота, передаваемая охлаждающей среде:

, Дж/с ,

где – коэффициент пропорциональности для 4-х тактных двигателей,

– эмпирический коэффициент, примем m=0,6

– число цилиндров,

Qост – неучтенные потери теплоты:

Представим тепловой баланс в относительных единицах.

Знание абсолютных значений составляющих теплового баланса позволяет осуществить количественную оценку распределения теплоты в двигателе.

Величины отдельных составляющих теплового баланса двигателя не являются постоянными, а изменяются в процессе его работы в зависимости от нагрузки, быстроходности и других факторов.

Характер распределения теплоты, подводимой в цилиндр с топливом, в процессе превращения в полезную эффективную работу наглядно может быть представлен в виде кривых теплового баланса. Графические зависимости строятся на основании определения каждой составляющей в зависимости от частоты вращения, нагрузки, качества смеси и т.д.

Тепловой баланс

Рекомендуем также:

Внешняя характеристика
Под внешней характеристикой подразумевают зависимость показателей работы двигателя от частоты вращения при закреплённом положении органа управления подачей топлива В общем случае этот орган может быть закреплён в разных положениях, поэтому вводится понятие об эксплуатационной внешней характеристи ...

Частные случаи идеального цикла
В зависимости от условий осуществления цикла, параметры, характеризующие способ подвода и отвода теплоты могут принимать частные значения, соответствующие частным случаям обобщённого цикла. 1-й частный случай. Цикл относится к поршневому двигателю с выпуском в атмосферу, тогда Vb = Va. Рис. 2. ...

Диагностирование автомобилей
Диагностирование автомобилей обеспечивает получение необходимой информации для деятельности отдела управления производством, производственного комплекса и комплекса подготовки производства, позволяющей наиболее рационально использовать трудовые и материальные ресурсы. Своевременное обнаружение и у ...