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:

Балансировка роторной установки с использованием программного обеспечения
Теоретическое определение значений амплитуды ускорений производится при помощи программы ATLANT. Данная программа предназначена для теоретического определения амплитуд ускорений при балансировке роторной системы, места положения корректирующей массы для достижения наилучшего результата балансировк ...

Устройство колёс
Колёса автомобилей ЗИЛ – 130 и ГАЗ – 53А состоят из диска и обода. Колёса автомобиля КамАЗ бездисковые. Обод колёс у грузовых автомобилей плоский, имеет два бортовых кольца. Съёмное бортовое кольцо неразрезанное и закреплено на ободе разрезным замочным кольцом. На дисках колёс выполнены конически ...

Определение количества ТО и ремонтов
Количество ТО и ТР определяем по формулам Nкр = (Wг*n)/Mкр Nтр = (Wг*n)/Mтр – Nкр Nто-3 = (Wг*n)/Mто-3 – (Nкр+Nтр) , Nто-2 = (Wг*n)/Mто-2 – (Nкр+Nтр+Nто-3) Nто-1 = (Wг*n)/Mто-1– (Nкр+Nтр+Nто-3+Nто-2) где Wr – среднегодовая плановая наработка для машин данной марки, мото-ч; n – число машин д ...