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:

Дефектация деталей с описанием способов возможного восстановления годности для дальнейшей эксплуатации
Дефекты и износы деталей. Техническое состояние автомобиля и его износостойкость зависит от конструктивных и производственных недостатков и дефектов, возникающих при эксплуатации. В процессии эксплуатации наличие этих дефектов приводит к изменению техническое состояние деталей, узлов и агрегатов ...

Идеальные циклы с двигателей с наддувом
В настоящее время на судах распространены установки, работающие по циклу с продолженным расширением и отводом теплоты при постоянном давлении P = const. Такой цикл осуществляется в установке состоящей из наддувочного компрессора, двигателя и газовой турбины, в которой происходит расширение продукт ...

Выбор схемы самолета
Схема самолета определяется количеством, взаимным расположением и формой основных агрегатов: крыла, оперения, фюзеляжа, шасси, а также типом, количеством и размещением двигателей и воздухозаборников. Схема любого самолета обусловлена его расположением и тактико-технических требований. Выбор схемы ...