The heat balance of the engine.

The heat Q of the hour consumption Gm fuel is partially converted into work, some of the heat and Qохл lost through the cylinder wall into the cooling system, the heat Qвыхл. lost due to incomplete combustion. The equation giving the relationship between the heat expended and consumed on individual objects, is called the thermal balance:

Q = Qэ + Qохл + Qвых + Qн.с. + Qост. Kcal / hour.

where

Q – heat the fuel consumed in the engine

Qэ - heat, transformed into an efficient work;

Qохл – heat lost by the cooling system;

Qвых – heat is lost with the exhaust gases;

Qн.с. – the heat is not used due to incomplete combustion;

Qост – so-called tail gas, represents the amount of loss that can not be addressed individually.

The amount spent per hour of heat:

The heat balance of the engine. - student2.ru

Где – удельный расход в г/л.с.ч.

Количество тепла эквивалентное полезной, эффективной работе равно

The heat balance of the engine. - student2.ru

Количество тепла теряемое с охлаждением, равняется

The heat balance of the engine. - student2.ru

Где The heat balance of the engine. - student2.ru часовой расход охлаждающей воды в кг/час The heat balance of the engine. - student2.ru - разность температур воды на входе в двигатель и на выходе.

В том случае, если охлаждение воздушное

The heat balance of the engine. - student2.ru

The heat balance of the engine. - student2.ru - теплоемкость 1 кг воздуха при постоянном объеме в The heat balance of the engine. - student2.ru

The heat balance of the engine. - student2.ru – часовой расход охлаждающего воздуха в kg/hour

На одну лошадиную силу в час отводится в систему охлаждения 600….1000 ккал, большее количество тепла отводится в карбюраторных двигателях, у которых температура процесса выше.

Количества тепла The heat balance of the engine. - student2.ru

Где The heat balance of the engine. - student2.ru - часовой расход топлива кг/час.

Учитывая, что второй член правой части уравнения (79) в несколько раз меньше первого члена и что The heat balance of the engine. - student2.ru незначительно отличается от The heat balance of the engine. - student2.ru , можно без большой погрешности считать

The heat balance of the engine. - student2.ru

Тепло The heat balance of the engine. - student2.ru -теряемое из-за неполноты сгорания при α The heat balance of the engine. - student2.ru 1 равняется

The heat balance of the engine. - student2.ru

Где The heat balance of the engine. - student2.ru

При α The heat balance of the engine. - student2.ru количество The heat balance of the engine. - student2.ru равно нулю.

Остаточный член The heat balance of the engine. - student2.ru включает в себя потери тепла лучеиспусканием в окружающею среду, потери тепла в следствие несовершенства рабочей смеси, неодинакового состава смеси по цилиндрам, а также из-за догорания по линии расширения. Эти последние потери трудно определить. По величине они относительно невелики.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ 1

Произвести тепловой расчет дизеля с камерой завихрения, мощность 50 л.с. Число оборотов 1600 в минуту.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ.

Состав топлива по весу;

С – 0,856 кг/кг

Н -0,136 кг/кг

О -0,008 кг/кг

Теплотворная способность................................... The heat balance of the engine. - student2.ru = 10000 ккал/кг

Степень сжатия……………………………………ε = 17

Давление окружающего воздуха………………..Р0 = 1,033 кг/см2

Температура окружающего воздуха……………Т0 = 2880К

Температура остаточных газов…………………..Тr = 7500К

Коэффициент выделения тепла при сгорании…..ξ= 0,8

Коэффициент избытка воздуха……………………α= 1,3

ПРОЦЕСС ВСАСЫВАНИЯ.

Учитывая подогрев воздуха DТ=120, будем иметь температуру свежего заряда The heat balance of the engine. - student2.ru0 + DТ=3000.

Давление Ра конца процесса всасывания определяем по эмперической формуле

The heat balance of the engine. - student2.ru =1,033(1- 0,55 *10-4 1600)= 0,9 кг/см2

Коэффициент наполнения The heat balance of the engine. - student2.ru подсчитывается по формуле

The heat balance of the engine. - student2.ru

Величина The heat balance of the engine. - student2.ru может быть определена из выражения

The heat balance of the engine. - student2.ru = 1,1 кг/см2.

The heat balance of the engine. - student2.ru = The heat balance of the engine. - student2.ru ) The heat balance of the engine. - student2.ru

Коэффициент остаточных газов:

g = The heat balance of the engine. - student2.ru = The heat balance of the engine. - student2.ru

Температура конца процесса всасывания:

The heat balance of the engine. - student2.ru = 288 The heat balance of the engine. - student2.ru

ПРОЦЕСС СЖАТИЯ.

Средний показатель политропы сжатия определяется по эмпирической формуле

The heat balance of the engine. - student2.ru

Давления конца сжатия:

The heat balance of the engine. - student2.ru = 0,9*171,33 = 38,97 кг/см2

lg Pc = lg 0,9 +1,33 lg17= 1,954 + 1,33*1,23=1,584

Температура конца сжатия:

The heat balance of the engine. - student2.ru = 328*170,33 =8350

ПРОЦЕСС ГОРЕНИЯ

Теоретическое необходимое количество воздуха:

The heat balance of the engine. - student2.ru = The heat balance of the engine. - student2.ru = 0,5моли/кг

Действительное количество воздуха: L =a The heat balance of the engine. - student2.ru = 1,3 * 0,5= 0,65 молей/кг

Число молей The heat balance of the engine. - student2.ru продуктов сгорания a The heat balance of the engine. - student2.ru

The heat balance of the engine. - student2.ru = a The heat balance of the engine. - student2.ru + The heat balance of the engine. - student2.ru =0,65 + The heat balance of the engine. - student2.ru = 0,684 моли/кг

Действительный коэффициент m молекулярного изменения:

m = The heat balance of the engine. - student2.ru , где The heat balance of the engine. - student2.ru

m = The heat balance of the engine. - student2.ru =1,05

Температура T z конца горения определяется из уравнения

The heat balance of the engine. - student2.ru + (1,985 l + (m The heat balance of the engine. - student2.ru )T c ) T c = m ( m c p )T z T z

В этом уравнении l= The heat balance of the engine. - student2.ru . В дизелях с камерой завихрения давления в конце горения The heat balance of the engine. - student2.ru = 50…60 кг/см2. Если принять The heat balance of the engine. - student2.ru = 59 кг/см2, то l= The heat balance of the engine. - student2.ru .

Мольная теплоемкость m The heat balance of the engine. - student2.ru свежего заряда для процесса v=const равняется

(m The heat balance of the engine. - student2.ru = 4,815 + 0,415*10-3 The heat balance of the engine. - student2.ru , то (m The heat balance of the engine. - student2.ru = 4,815 + 0,415*10-3 *835 =4,02 ккал/моль град

Мольная теплоемкость (m c p) продуктов сгорания при a The heat balance of the engine. - student2.ru равняется

(m c p) The heat balance of the engine. - student2.ru = 1,985 + (4,8+ The heat balance of the engine. - student2.ru ) + (3,7 + The heat balance of the engine. - student2.ru ) *10-4 The heat balance of the engine. - student2.ru = 6,955+6,25 *10-4 The heat balance of the engine. - student2.ru

Тогда

The heat balance of the engine. - student2.ru = 1,05(6,955 + 6,25 * 10-4 The heat balance of the engine. - student2.ru ) The heat balance of the engine. - student2.ru

11740 + (2,98 + 5,268) *850 = 7,3 The heat balance of the engine. - student2.ru + 6,56 *10-4 The heat balance of the engine. - student2.ru

6,56 *10-4 The heat balance of the engine. - student2.ru + 7,3 The heat balance of the engine. - student2.ru - 18750 = 0 Корень уравнения второй степени

ах2+ bx +c=0 имеем выражение

The heat balance of the engine. - student2.ru

Поэтому

The heat balance of the engine. - student2.ru = The heat balance of the engine. - student2.ru =21700

Величина предварительного расширения определяется из выражения:

The heat balance of the engine. - student2.ru = The heat balance of the engine. - student2.ru =1,82

ПРОЦЕСС РАСШИРЕНИЯ

Средний показатель политропы расширения определяется из эмпирической формулы

n2 = 1.22 + The heat balance of the engine. - student2.ru -0,02= 1.22

Давление The heat balance of the engine. - student2.ru = The heat balance of the engine. - student2.ru ( The heat balance of the engine. - student2.ru n2 The heat balance of the engine. - student2.ru = 59 * The heat balance of the engine. - student2.ru 1,28 = 3,4 кг/см2

Температура The heat balance of the engine. - student2.ru = The heat balance of the engine. - student2.ru ( The heat balance of the engine. - student2.ru n – 1 = 2170 ( The heat balance of the engine. - student2.ru 0,28 = 11600

СРЕДНЕЕ ИНДИКАТОРНОЕ ДАВЛЕНИЕ

Среднее индикаторное давление The heat balance of the engine. - student2.ru теоретической индикаторной диаграммы равно:

The heat balance of the engine. - student2.ru = The heat balance of the engine. - student2.ru {l ( r -1)+ The heat balance of the engine. - student2.ru [1-( The heat balance of the engine. - student2.ru )n-1]- The heat balance of the engine. - student2.ru ( 1- The heat balance of the engine. - student2.ru )} The heat balance of the engine. - student2.ru

The heat balance of the engine. - student2.ru = The heat balance of the engine. - student2.ru {1,5(1,82-1) + The heat balance of the engine. - student2.ru 1,22-1] - The heat balance of the engine. - student2.ru = 2,4{1,23 + 12,4[ 1- 0,61] – 3,03(1-0,39)}= 2,4{1,23 + 4,83 -1,84} = 10,1 кг/см2

Действительное среднее индикаторное давление равняется:

The heat balance of the engine. - student2.ru

где The heat balance of the engine. - student2.ru = 1,1-0,9 = 0,2 кг/см2.

Коэффициент округления диаграммы j = 0,94.

The heat balance of the engine. - student2.ru 0.94 * 10,1 – 0,2 = 9,29 кг/см2.

Среднее эффективное давление:

The heat balance of the engine. - student2.ru The heat balance of the engine. - student2.ru

где The heat balance of the engine. - student2.ru та часть индикаторного давления, которая расходуется на преодоление трения внутри двигателя и на привод вспомогательных агрегатов (водяная помпа, вентилятор, топливный насос и др.)

Согласно экспериментальным данным можно считать, что

The heat balance of the engine. - student2.ru 0,9 + 0,15 c m кг/см2.

где c m - средняя скорость поршня будет иметь величину порядка 5-7 м/сек. Принимая c m = 6 м/сек получим:

The heat balance of the engine. - student2.ru = 0,9 + 0,15*6 = 1,8 кг/см2.

Тогда среднее эффективное давление

The heat balance of the engine. - student2.ru = 9,29 – 1.8 = 7,49 кг/см2.

Механический коэффициент полезного действия

The heat balance of the engine. - student2.ru = 0,81

Удельный расход на 1 индикаторную лошадиную силу в час:

The heat balance of the engine. - student2.ru г /л.с.ч., где The heat balance of the engine. - student2.ru - теоретически необходимое количество воздуха в кг. для сгорания 1кг.топлива: так как вес одной моли воздуха равняется 28,95кг. то The heat balance of the engine. - student2.ru = 28,95 The heat balance of the engine. - student2.ru

The heat balance of the engine. - student2.ru = 28,95* 0,5 = 14,475 кг/кг

Объемный вес воздуха The heat balance of the engine. - student2.ru = 1,188 кг/м3 ,

The heat balance of the engine. - student2.ru 167 г/ л.с.ч.

Удельный расход топлива на 1эффективную лошадиную силу в час

The heat balance of the engine. - student2.ru = 206 г/ л.с.ч.

Индикаторный коэффициент полезного действия:

The heat balance of the engine. - student2.ru = 0,38.

Эффективный коэффициент полезного действия:

The heat balance of the engine. - student2.ru = 0,38 * 0,81 = 0,31

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ ЦИЛИНДРА.

Литраж четырехтактного дизельного двигателя определяется из выражения:

The heat balance of the engine. - student2.ru = The heat balance of the engine. - student2.ru = 3,8 л.

При четырех цилиндрах объем одного цилиндра:

The heat balance of the engine. - student2.ru = 0,95 л.

Задаваясь отношением S/D = 1,1 определим диаметр цилиндра из выражения:

D= 1,084 The heat balance of the engine. - student2.ru The heat balance of the engine. - student2.ru 0,96 дм = 96 мм.

Ход поршня S = 1,1 * 96 = 105 мм.

Средняя скорость поршня The heat balance of the engine. - student2.ru = 5,6 м/сек.

То есть незначительное отклонение от принятого значения при определении среднего давления на трение.

Наши рекомендации