Тепловой баланс

Общее количество теплоты, введенной в двигатель с топливом:

Q₀ = H_u G_т/3,6 = 43930 G_т /3,6 = 12203G_т.

n = 1000; 3200; 5600; 6000 об/мин;

G_T = 3,607; 10,864; 18,186; 19,125 кг/ч;

Q₀ = 44020; 132570; 221920; 233380 Дж/с.

Теплота, эквивалентная эффективной работе за 1 с:

Q_e = 1000 N_e

n = 1000; 3200; 5600; 6000 об/мин;

Q_e = 12 700; 42 770; 60 420; 60 140 Дж/с.

Теплота, передаваемая охлаждающей среде:

Q_в = c i D^1+2m n^m (H_u -  H_u)/( H_u),

где с =0,45...0,53 – коэффициент пропорциональности для четырехтактных двигателей; i – число цилиндров; D – диаметр цилиндра, см; n – частота вращения коленчатого вала двигателя, об/мин; m = 0,6...0,7 – показатель степени для четырехтактных двигателей. В расчете принято при n = 1000об/мин, m = 0,6, а на всех остальных скоростных режимах – m = 0,65.

При n = 1000 об/мин

Q_в = 0,5  4  7,8^{1+2  0,6}  1000^0,6 (43930 - 8665)/(0,86  43930) = 10810 Дж/с.

при n = 3200 об/мин

Q_в = 0,5  4  7,8^{1+2  0,65}  3200^0,65 (43930 - 2476)/(0,96  43930) = 42050 Дж/с.

при n = 5600 об/мин

Q_в = 0,5  4  7,8^{1+2  0,65}  5600^0,65 (43930 - 2476)/(0,96  43930) = 60510 Дж/с.

при n = 6000 об/мин

Q_в = 0,5  4  7,8^{1+2  0,65}  6000^0,65 (43930 - 2476)/(0,96  43930) = 63280 Дж/с.

Теплота, унесенная с отработанными газами:

Q_r = (G_т/3,6) {M₂[(mc”_v)^tr_t0 +8,315]t_r-M₁[(mc_v)²⁰_t0 + 8,315]t₀},

При n = 1000 об/мин

Q_r = (3,607/3,6){0,4952[24,197 + 8,315] 612 – 0,4525[20,775 + 8,315]20} =

= 9610 Дж/с.

где (mc”_v)^tr_t0 = 24,197 [кДж/(кмоль град)] - теплоемкость остаточных газов (определена по табл. 1 методом интерполяции при  = 0,86 и t_r = T_r – 273 = 885 – 273 = 612 C);

(mc_v)²⁰_t0 = 20,775 [кДж/(кмоль град)] - теплоемкость остаточных газов (определена по табл. 1 методом интерполяции при t₀ = T₀ – 273 = 293 – 273 = 20 C).

при n = 3200 об/мин

Q_r = (10,864/3,6){0,536[25,043 + 8,315] 735 – 0,5041[20,775 + 8,315]20} =

= 38770 Дж/с.

где(mc”_v)^tr_t0 = 25,043 [кДж/(кмоль град)] - теплоемкость остаточных газов(определена по табл. 1 методом интерполяции при  = 0,96 и t_r = T_r – 273 = 1008 – 273 = 735 C);

при n = 5600 об/мин

Q_r = (18,186/3,6){0,536[25,300 + 8,315] 797 – 0,5041[20,775 + 8,315]20} =

= 71060 Дж/с.

где(mc”_v)^tr_t0 = 25,300 [кДж/(кмоль град)] - теплоемкость остаточных газов(определена по табл. 1 методом интерполяции при  = 0,96 и t_r = T_r – 273 = 1070 – 273 = 797 C);

при n = 6000 об/мин

Q_r = (19,125/3,6){0,536[25,308 + 8,315] 799 – 0,5041[20,775 + 8,315]20} =

= 74940 Дж/с.

где(mc”_v)^tr_t0 = 25,308 [кДж/(кмоль град)] - теплоемкость остаточных газов(определена по табл. 1 методом интерполяции при  = 0,96 и t_r = T_r – 273 = 1072 – 273 = 799 C);

Теплота, потерянная из-за химической неполноты сгорания топлива:

Q_нс =  H_u G_т/3,6

При n = 1000 об/мин Q_нс = 8665  3,607/3,6 = 8680 Дж/с

при n = 3200 об/мин Q_нс = 2474  10,864/3,6 = 7470 Дж/с

при n = 5600 об/мин Q_нс = 2474  18,186/3,6 = 12510 Дж/с

при n = 6000 об/мин Q_нс = 2474  19,125/3,6 = 13150 Дж/с

Неучтенные потери теплоты

Q_ост = Q₀ - (Q_e + Q_в + Q_r + Q_нс)

При n = 1000 об/мин

Q_ост = 44020 - (12700 + 10810 + 9610 + 8680) = 2220 Дж/с

при n = 3200 об/мин

Q_ост = 132570 - (42770 + 42050 + 38770 + 7470) = 1510 Дж/с

при n = 5600 об/мин

Q_ост = 221920 - (60420 + 60510 + 71060 + 12510) = 17420 Дж/с

при n = 6000 об/мин

Q_ост = 223380 - (60140 + 63280 + 749400 + 131500) = 21870 Дж/с

Составляющие теплового баланса представлены в табл.17.

Таблица 17

Результаты расчета теплового баланса

Составляющие теплового баланса	Частота вращения двигателя, мин-1
	1000		3200		5600		6000
	Q, Дж/с	q,%	Q, Дж/с	q,%	Q, Дж/с	q,%	Q, Дж/с	q,%
Теплота, эквивалентная эффективной работе	12700	28,9	42770	32,3	60420	27,2	60140	25,8
Теплота, передаваемая охлаждающей среде	10810	24,6	42050	31,7	60510	27,3	63280	27,1
Теплота , унесенная с отработавшими газами	9610	21,8	38770	29,3	71060	320	74940	32,1
Теплота, потерянная из-за химической неполноты сгорания	8680	19,7	7470	5,6	12510	5,7	13150	5,6
Неучтенные потери теплоты	2220	5,0	1510	1,1	17420	7,8	21870	9,4
Общее количество теплоты, введенное в двигатель с топливом	44020	100	132570	100	221920	100	233380	100