Тепловой баланс двигателя

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.

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.

В общем виде внешний тепловой баланс двигателя может быть представлен в виде сле­дующих составляющих:

,

где Qo – общее количество теплоты, введенной в двигатель с топливом;

теплота, эквивалентная эффективной работе двигателя за 1 с:

;

теплота, передаваемая охлаждающей среде:

где c=0,45-0,53 – коэффициент пропорциональности для четырехтактных двигателей. В рас­четах принимаем c=0,48; i – число цилиндров; D – диаметр цилиндра, см; n – частота враще­ния коленчатого вала двигателя, мин^-1; m=0,5-0,7 – показатель степени для четырехтактных двигателей. В расчетах принимаем m=0,67.

теплота, потерянная с отработавшими газами:

где – теплоемкость отработавших газов (определена по табл. 3.9 [1] методом интерполяции при α=1,4 и ); ; определено по табл. 3.6 [1] для воздуха при .

неучтенные потери теплоты:

.

Результаты расчета и процентное отношение к общему количеству теплоты сведем в табли­цу 2.1.

Таблица 2.1

Внешняя скоростная характеристика

Скоростная характеристика показывает изменение мощности, крутящего момента, расходов топлива и других параметров от частоты вращения коленчатого вала. Скоростная характери­стика, полученная при полном дросселе, соответствующем номинальной мощности, называ­ется внешней. Внешняя скоростная характеристика позволяет провести анализ и дать оценку мощностных, экономических, динамических и эксплуатационных показателей при работе двигателя с полной нагрузкой.

Построение кривых скоростной характеристики ведется в интервале от n_min=600 мин^-1 до n_N=2050 мин^-1, где n_N – частота вращения коленчатого вала при номинальной мощности.

Расчетные точки кривой эффективной мощности определяются по следующей эмпириче­ской зависимости:

,

где N_e и n_N – номинальная эффективная мощность (кВт) и частота вращения коленчатого вала (мин^-1) при номинальной мощности; N_ex и n_x – эффективная мощность (кВт) и частота вращения коленчатого вала (мин-1) в искомой точке скоростной характеристики двигателя.

Точки кривой эффективного крутящего момента (Н∙м) определяем по формуле

.

Величину среднего эффективного давления p_ex (МПа) для рассчитываемых точек можно определить из выражения .

Удельный эффективный расход топлива, г/(кВт∙ч), в искомой точке скоростной характери­стики: , где g_eN – удельный эффективный расход топлива при номинальной мощности, г/(кВт∙ч).

Часовой расход топлива, кг/ч .

Коэффициент избытка воздуха. Принимаем . Соединяя точки α_nmin и α_N прямой линией, получим значения α_x для всех расчетных точек дизеля.

Коэффициент наполнения .

Определяем коэффициент приспособляемости K, представляющий собой отношение мак­симального крутящего момента M_emax к крутящему моменту M_eN, при номинальной мощно­сти .

В табл. 3.1 сводим необходимые величины параметров для построения внешней скоростной характеристики.

Таблица 3.1

Коэффициент приспособляемости по скоростной характеристике .

Внешняя скоростная характеристика представлена на рис. 3.1.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: