Тепловой баланс двигателей внутреннего сгорания
Тепло, выделяющееся при сгорании топлива в цилиндрах двигателя, не может быть полностью преобразовано в полезную механическую работу. В термодинамическом цикле эффективность превращения тепла в работу оценивается термическим коэффициентом полезного действия, который всегда остается меньше единицы в следствии передачи части тепла холодному источнику. В реальном двигателе потери тепла возрастают из-за трения, теплообмена, неполноты сгорания и других причин.
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.
Общее количество теплоты, выделенной в двигателе при номинальном скоростном режиме:
Дж/с
Теплота, эквивалентная эффективной работе за 1с:
Дж/с
Теплота, передаваемая охлаждающей среде:
,
где с – коэффициент пропорциональности для четырёхтактных двигателей, с = 0,45 ÷ 0,53;
i – число цилиндров;
m = 0,5 ÷ 0,7; m = 0,6; mост = 0,65
Дж/с
Теплота, унесённая с отработавшими газами:
=69144дж/с
Теплота, потерянная из-за химической неполноты сгорания топлива:
Дж/с
Неучтённые потери теплоты
Дж/с
Построение внешней скоростной характеристики.
Эффективная мощность двигателя определяется по формуле:
Nex=Ne*(ne/nN)*{1+nx/nN-(nx/nN)^2},
при Ne=52кВт, nN=5600об/мин.
Эффективный крутящий момент:
Mex=3*104* Nex/(π* nx);
Удельный эффективный расход топлива:
gex= geN*[1,2+1,2*( nx/nN) -(nx/nN)^2].
Часовой ход топлива:
GTX= gex* Nex*10-3/
Значение α принимаем постоянным α=0,96 на всех скоростных режимах, кроме минимального α=0,86.
Коэффициент приспособляемости по скоростной характеристике:
К-коэффициент приспосабливаемости, служит для оценки приспосабливаемости двигателя к изменению внешней нагрузки.
Таблица 11
Частота вращения коленчатого вала, об/мин |
Параметры внешней скоростной характеристики |
|||||
Nе, кВт |
ge, г/(кВт·ч) |
Мe, Н·м |
Gт, кг/ч |
ηv |
α |
|
850 |
9,24 |
320 |
103,9 |
2,955 |
0,8646 |
0,86 |
1500 |
18,53 |
269 |
118,0 |
4,978 |
0,8925 |
0,93 |
2500 |
31,82 |
257 |
121,6 |
8,183 |
0,9087 |
0,96 |
3400 |
41,62 |
271 |
117,0 |
11,274 |
0,9205 |
0,96 |
4000 |
47,09 |
280 |
112,5 |
13,163 |
0,9136 |
0,96 |
4500 |
49,94 |
297 |
106,0 |
14,850 |
0,9161 |
0,96 |
5600 |
52,85 |
335 |
90,2 |
17,714 |
0,8782 |
0,96 |
6000 |
51,83 |
363 |
82,5 |
18,794 |
0,8696 |
0,96 |