Что такое тепловой баланс двигателя аналитическое выражение

Большая Энциклопедия Нефти и Газа. Двс тепловой баланс

Тепловой баланс двигателя

Из всего подводимого к двигателю тепла Q1 превращается в полез­ную работу только часть этого тепла Qе = АLе = ?еQ1. Остальное тепло в количестве Q1 (1 — ?е) ккал уходит из двигателя в виде различных теплопотерь.

Распределение количества затрачиваемой теплоты на полезную работу и на отдельные составляющие соответственно различным потерям, имеющимся в двигателе, называют тепловым балан­сом двигателя.

Если вести подсчет для количества тепла, которое может быть выделено при сжигании 1 кг (нм)3 израсходованного топлива, т. e. по рабочей теплотворности, то тепловой баланс можно представить так:

QHp = Qe + Qгаз +Qвод + Qхим + Qост, ккал/кг (ккал/м3), (II, 52)

где Qe — количество тепла, преобразованное в эффективную ра­боту, — полезное тепло;

Qгаз — потеря с отходящими газами, т. е. физическое тепло выбрасываемых газов;

Qвод — потеря охлаждения — тепло, которое уносится водой или воздухом, охлаждающим цилиндр двигателя;

Qхим — потеря от химической неполноты сгорания;

Qост — прочие потери — остаточный член баланса, в который частично входят потери на трение и в окружающую среду.

При определении величин теплового баланса в процентах выра­жение (II, 52) примет вид

100% = qe + qгаз +qвод + qхим + qост. (II, 53)

Здесь каждое слагаемое в правой части равенства представляет собой количество теплоты в процентах от всей располагаемой теп­лоты QHp т. е.

В табл. 10 приведены средние значения отдельных составляющих теплового баланса, выраженные в процентах от теплоты, введенной с топливом.

Тепловой баланс для определенного двигателя не является неиз­менным. По мере уменьшения нагрузки qе уменьшается (а при холо­стом ходе падает до нуля), qвод и в особенности qгаз растет; так же растет qост— вследствие большого относительного значения потерь на трение и в окружающую среду при малых нагрузках.

6. Тепловой баланс двигателя. Параметры двигателя марки КАМАЗ-740.11-240

Похожие главы из других работ:

Двигатели внутреннего сгорания

7. Тепловой баланс двигателя

Теплота сгорания израсходованного топлива: (51) Эквивалентная эффективная теплота работы двигателя.

Комплексный расчет двигателя внутреннего сгорания ВАЗ-2110

— тепловой баланс двигателя;

— построение индикаторной диаграммы; — кинематический и динамический расчеты двигателя; — расчет и построение теоретической скоростной характеристики двигателя. 1. Расчет необходимой номинальной мощности д.в.с.

Комплексный расчет двигателя внутреннего сгорания ВАЗ-2110

2.8 Тепловой баланс двигателя

Количество теплоты, выделяемой при сгорании, вводимого в двигатель топлива за определённое время: Q0=QHЧGT/3600; Q0=43500*29,7/3600=358,9 кДж/с. Теплота, эквивалентная эффективной работе: Qе=Ne=90,9 кДж/с. Количество теплоты.

Параметры двигателя марки КАМАЗ-740.11-240

6. Тепловой баланс двигателя

Общее количество теплоты, введенное в двигатель с топливом, Дж/с Q0 = Hu· Gт/ 3,6 Q0 = Hu· Gт/ 3,6=42440·44,894/3,6=529250 Дж/с Теплота, эквивалентная эффективной работе за 1 секунду, Дж/с Qe = 1000 · Ne Qe = 1000 · Ne =1000·199,53=199530 Дж/с Теплота, передаваемая охлаждающей среде.

Проверочный расчет двигателя ВАЗ 11194

2. Тепловой расчет и тепловой баланс ДВС

Проверочный расчет двигателя ВАЗ 11194

2.2 Тепловой баланс ДВС

Для количественной оценки распределения теплоты в двигателе тепловой баланс представляют в виде суммы абсолютных значений его составляющих, Дж/с: — для бензиновых двигателей: Qо=Qe+Qг+Qв+Qн.с.+Qост (2.

Проектирование двигателя внутреннего сгорания

1.4 Тепловой баланс двигателя

Q0 = Qе + Qг + Qн + Qост + Qохл, . Qе = Q0е=2437,1·0,00003=0,02 = . Qост = (0,02 0,08)Gе. Qохл = Q0 — (Qе + Qг + Qн + Qост).

Проектирование и расчет двигателя внутреннего сгорания

1.10 Тепловой баланс двигателя

Уравнение теплового баланса имеет вид: (1.74) где Qo — общее количество теплоты, введённое в цилиндр, Дж/с; Qe — теплота, эквивалентная эффективной работе двигателя, Дж/с; Qохл — теплота, отданная окружающей среде, Дж/с; Qr — теплота.

Проектирование процесса оказания услуг на шиномонтажном участке

3.4 Тепловой баланс производственного помещения СТОА

Годовой расход тепловой энергии Qг, Кдж, на отопление здания подсчитывается по формуле: Q v—qoVa(te-tom. пер.) ·24Zom. пер. (3.11) где: q -удельная тепловая характеристика здания, зависящая от объема здания, (до 5000 м3, равна 1.

Расчет автотракторного двигателя внутреннего сгорания (прототип ЗИЛ-130)

1. Тепловой расчет двигателя. Определение основных размеров и удельных параметров двигателя

Расчет двигателя ВАЗ 21011

1.11 Тепловой баланс

Общее количество теплоты, введеной в двигатели при номинальном скоростном режиме =169497 (1.59) Теплота, эквивалентная эффективной работе за 1 с (1.60) Теплота, передаваемая охлаждающей среде = (1.61) Теплота унесенная с отработавшими газами (1.

Расчет карбюраторного двигателя

2. Тепловой баланс

Тепло, выделяющееся при сгорании топлива в цилиндрах двигателя, не может быть полностью преобразовано в полезную механическую работу.

Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания

2.12 Тепловой баланс

Определяем количество теплоты, введенной в двигатель с топливом: Qo=HuGt / 3,6, Дж/с; (72) Qo = 43900 18,05 / 3,6 = 220100 Дж/сек. Определяем теплоту, эквивалентную эффективной работе за 1с: Qe=1000Ne, Дж/с. (73) Определяем теплоту.

Тепловой расчет и тепловой баланс двигателя ЯМЗ-238 (дизельное топливо)

ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС ДВИГАТЕЛЯ

дизельный двигатель сгорание грузовой Тепловой баланс в общем виде (1/стр.140): общее количество теплоты, введенной в двигатель с топливом. Теплота эквивалентная эффективной работе за 1 сек. (1/стр.140): Теплота, передаваемая окружающей среде (1/стр.

Тепловой расчёт двигателя Д-120 и расчет эксплуатационных показателей трактора Т-30А

2.4 Тепловой баланс двигателя

Распределение тепла, выделяемого при сгорании топлива происходит на следующие составляющие: Qе = Nе = 25 кДж/с — тепло превращенное в эффективную работу. — тепло теряемое с отработавшими газами.

Влияние различных факторов на тепловой баланс двигателя

На распределение теплоты в двигателе оказывают влияние такие факторы как частота вращения коленчатого вала, нагрузка, состав смеси, угол опережения зажигания.

Частота вращения коленчатого вала

С ростом частоты вращения коленчатого вала абсолютные величины всех составляющих теплового баланса увеличиваются, так как в двигатель за единицу времени поступает большее количество теплоты. Изменение относительных величин теплового баланса в зависимости от частоты вращения коленчатого вала.

Рис. Влияние частоты вращения коленчатого вала на составляющие теплового баланса: а — изменение абсолютных значений; б — изменение относительных величин

С увеличением частоты вращения коленчатого вала величина qохл уменьшается, так как время на теплоотдачу в систему охлаждения сокращается.

Значения qе достигают максимума при частоте вращения коленчатого вала, соответствующей минимальному удельному расходу топлива.

Величина qг увеличивается с ростом частоты вращения коленчатого вала, так как при этом растет температура отработавших газов и недогорание топлива.

Потери на неполноту сгорания qнс остаются почти постоянными, что объясняется примерно одинаковым составом смеси по всему диапазону частоты вращения коленчатого вала.

Нагрузка

С увеличением нагрузки значение qе увеличивается до максимума, когда произведение ni*nm принимает наибольшее значение. Дальнейшее уменьшение де связано с обогащением смеси на полных нагрузках, при этом возрастает доля qнс.

Рис. Влияние нагрузки на составляющие теплового баланса: а — изменение абсолютных значений; б — изменение относительных величин

Наибольшие потери теплоты в охлаждающую среду наблюдаются на холостом ходу, так как на этом режиме вся выделенная теплота идет на совершение работы по преодолению сил трения в двигателе и нагрев окружающей среды.

С увеличением нагрузки возрастает и qг в связи с ростом температуры и теплосодержания отработавших газов.

Потеря теплоты вследствие неполноты сгорания топлива имеет место при малых нагрузках, когда включается система холостого хода карбюратора, а также на полных и близких к ним нагрузках, когда происходит обогащение смеси экономайзером.

Угол опережения зажигания

Наибольшие значения qе соответствуют оптимальному значению угла опережения зажигания. Потери теплоты в систему охлаждения возрастают как при раннем, так и при позднем зажигании, так как сгорание в этих случаях происходит в невыгодных условиях. При позднем зажигании возрастают потери теплоты с отработавшими газами, так как догорание происходит уже в стадии процесса расширения. На потери, связанные с неполнотой сгорания, угол опережения зажигания влияния не оказывает, так как коэффициент избытка воздуха остается при этом неизменным.

Рис. Влияние угла опережения зажигания на составляющие теплового баланса двигателя

Состав горючей смеси

При экономичном составе смеси, когда а равно 1,05—1,1, значения qc становятся максимальными. Потери qохл возрастают при отклонениях в обе стороны от значений а, равных 0,8—0,9, что объясняется увеличением времени сгорания в обоих случаях. Потери qг увеличиваются с изменением коэффициента избытка воздуха аналогично qохл из-за увеличения температуры газов при замедлении скорости сгорания. Кроме того, при а >1 возрастают значения qг из-за роста тепловых потерь с излишним воздухом, участвующим в сгорании.

Рис. Влияние состава смеси на составляющие теплового баланса: а — изменение абсолютных значений: б — изменение относительных величин

Тепловой баланс — двигатель — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Тепловой баланс — двигатель

Тепловой баланс двигателя изменяется в зависимости от его конструкции и режима работы. [2]

Тепловой баланс двигателя ( табл. 5) заранее не может быть точно определен с помощью аналитических расчетов. Вследствие этого его обычно определяют экспериментальным путем, испытывая двигатель в лаборатории на специально оборудованном стенде. [3]

Тепловой баланс двигателя выражают также в процентах. [4]

Тепловой баланс двигателя показывает распределение тепла, выделяемого при сгорании топлива. [5]

Тепловой баланс двигателя зависит от ряда факторов, среди: которых наибольшее значение имеет нагрузка. С ростом нагрузки возрастает процент тепла, превращенного в полезную работу, и уменьшаются относительные потери на трение и с охлаждающей водой. Как видно из теплового баланса, наиболее значительная часть тепла ( 60 — 70 %) теряется с отработавшими газами и с охлаждающей водой. Экономичность силовой установки может быть значительно увеличена путем уменьшения тепловых потерь. [6]

Тепловой баланс двигателя ( табл. 2) показывает, на что расходуется теплота, выделяющаяся при сгорании топлива. [8]

Тепловой баланс двигателя ( табл. 5) заранее не может быть точно определен с помощью аналитических расчетов. Вследствие этого его обычно определяют экспериментальным путем, испытывая двигатель в лаборатории на специально оборудованном стенде. [9]

Тепловой баланс двигателя определяется экспериментально или рассчитывается на основании данных расчета рабочего цикла двигателя и расчета теплопередачи. [10]

Тепловой баланс двигателя определяется на основании данных опытов при испытании двигателя. Однако и в этом случае часть тепловых потерь не поддается учету. [12]

Тепловой баланс бес-компрессорного двигателя мощностью 65 л. с. в зависимости от его нагрузки показан в виде диаграммы а рис. 14 — IV. Из этой диаграммы видно, что при полной нагрузке двигателя 32 % подведенного к нему тепла, превращается в работу, около 5 % составляют потери на трение и в окружающую среду, 33 % тепла1 теряется с охлаждающей водой и 30 % с отходящими газами. На рис. 15 — IV графически изображен тепловой баланс компрессорного двигателя. [13]

Тепловой баланс двигателя внутреннего сгорания представляет распределение энергии, внесенной в двигатель топливом в виде теплотворной способности, на полезно использованную теплоту и различные потери. [14]

Что такое тепловой баланс двигателя аналитическое выражение

Главное меню

• Главная
• Паровые машины
• Двигатели внутреннего сгорания
  • Основные понятия о двигателях внутреннего сгорания
  • Топлива применяемые в двигателях и реакция сгорания
  • Смесеобразования и воспламенения в двигателях
  • Выпуск и продувка в двухтактных двигателях
  • Теплоиспользование в двигателях
  • Тепловой расчет двигателя
  • Основные узлы двигателей
  • Топливная аппаратура и система зажигания
  • Пусковые устройства
  • Охлаждение и смазка двигателя
  • Вспомогательные устройства двигателей
  • Примеры конструкций двигателей
  • Эксплуатация и ремонт двигателя
    • Подготовка к пуску двигателя
    • Пуск двигателя
    • Неисправности при пуске
    • Обслуживание двигателя во время работы
    • Остановка дивгателя
    • Технический уход за двигателем
    • Планово-предупредительный ремонт
    • Аварии двигателей и меры их предупреждения
    • Эксплуатация и ремонт двигателя
  • Двигатели внутреннего сгорания на электростанциях
  • Наддув двигателей внутреннего сгорания
• Электродвигатели
• Автоматическое регулирование двигателей
• Восстановление и ремонт двигателей СМД
• Топливо для двигателей
• Карта сайта

Судовые двигатели

• Судовые двигатели внутреннего сгорания
• Судовые паровые турбины
• Судовые газовые турбины
• Судовые дизельные установки

Из всего подводимого к двигателю тепла Q ₁ превращается в полез­ную работу только часть этого тепла Q _е = АL _е = ? _е Q ₁ . Остальное тепло в количестве Q ₁ (1 — ? _е ) ккал уходит из двигателя в виде различных теплопотерь.

Распределение количества затрачиваемой теплоты на полезную работу и на отдельные составляющие соответственно различным потерям, имеющимся в двигателе, называют тепловым балан­сом двигателя.

Если вести подсчет для количества тепла, которое может быть выделено при сжигании 1 кг (нм) 3 израсходованного топлива, т. e. по рабочей теплотворности, то тепловой баланс можно представить так:

где Q _e — количество тепла, преобразованное в эффективную ра­боту, — полезное тепло;

Q _газ — потеря с отходящими газами, т. е. физическое тепло выбрасываемых газов;

Q _вод — потеря охлаждения — тепло, которое уносится водой или воздухом, охлаждающим цилиндр двигателя;

Q _хим — потеря от химической неполноты сгорания;

Q _ост — прочие потери — остаточный член баланса, в который частично входят потери на трение и в окружающую среду.

При определении величин теплового баланса в процентах выра­жение (II, 52) примет вид

100% = q _e + q _газ +q _вод + q _хим + q _ост . (II, 53)

Здесь каждое слагаемое в правой части равенства представляет собой количество теплоты в процентах от всей располагаемой теп­лоты Q _H p т. е.

В табл. 10 приведены средние значения отдельных составляющих теплового баланса, выраженные в процентах от теплоты, введенной с топливом.

Тепловой баланс для определенного двигателя не является неиз­менным. По мере уменьшения нагрузки q _е уменьшается (а при холо­стом ходе падает до нуля), q _вод и в особенности q _газ растет; так же растет q _ост — вследствие большого относительного значения потерь на трение и в окружающую среду при малых нагрузках.

Тепловой баланс двигателя

12. Тепловой баланс двигателя.

Тепловой баланс двигателя. Распределение теплоты, выделяемой при сгорании вводимого в цилиндры двигателя топлива, на полезно используемую и отдельные виды потерь характеризуется внешним тепловым балансом. Характер рас­пределения теплоты сгорания по составляющим внешнего теп­лового баланса определяется особенностями рабочего процесса, а также геометрическими размерами цилиндропоршневой груп­пы, конструкцией деталей и системы охлаждения.

Внешний тепловой баланс в целом и отдельные его состав­ляющие в частности позволяют оценить показатели теплонапряженности деталей двигателя, рассчитать систему охлаждения, определить резервы в использовании теплоты отработавших газов и пути повышения экономичности двигателя.

В общем виде уравнение внешнего теплового баланса в аб­солютных единицах можно представить так:

Qo — Qe + Qохл + Qm + Qгаз + Qh.c + Qoct

Qo — количество теплоты, выделяемой при сгорании вводимого в двигателе топлива за определенное время

Qe —теплота, эквивалентная эффективной работе

Qн.c — теплота, не выделившаяся в двигателе вследствие неполноты сгорания

Qм — количество теплоты, передаваемой смазочному материалу

Qгаз — количество теплоты, теряемой с отработавшими газами, так как их температура и теплоемкость выше, чем у свеже­го заряда.

Qохл — количество теплоты, передаваемой охлаждающей жидкости

13. Определение и классификация характеристик двс.

Зависимости мощностных, экономических, температурных, износных и других показателей, определяемых при испытании двигателя, от тек или иных параметров обычно представляют графически.

Подобного рода связи одних параметров с другими — ха­рактеристики двигателя. Или характеристиками двигателя на­зывают зависимости основных показателей его работы от того или иного фактора. К основным показателям работы двигателя относятся мощность, частота вращения, крутящий момент или среднее эффективное давление, а также часовой и удельный расходы топлива.

Назначение характеристики заключается в выявлении зави­симости какого-либо основного показателя (показателей) рабо­ты двигателя от другого показателя или фактора.

В зависимости от параметра который принят в качестве не­зависимого переменного, различают, например, следующие ха­рактеристики:

— по составу смеси (независимые переменные: коэффициент избытка воздуха или часовой расход топлива Gт);

— по установочному углу опережения зажигания в карбюра­торном двигателе или впрыскивания топлива в дизеле

— нагрузочные (независимые переменные: среднее эффективное давление Ре или эффективная мощность Ne);

— скоростные (независимая переменная—частота враще­ния );

— регуляторные (независимые переменные: частота враще­ния или эффективная мощность Ne);

— холостого хода (независимая переменная — частота враще­ния).

Характеристики определяют при испытаниях двигателей, программа которых зависит от поставленной задачи, и исполь­зуют для подбора оптимальных значений отдельных регулиро­вочных параметров; контроля качества вновь выпускаемых и отремонтированных двигателей; определения конструктивных, динамических свойств и экономических показателей как новых, так и модернизированных двигателей.

Тепловой баланс двигателя автомобиля: уровнение, формула КПД

В теории двигателестроения много внимания уделяется газообмену и распределению тепла в процессе работы ДВС. Немаловажный аспект в понимании работы – тепловой баланс двигателя.

Базовые понятия

Тепловым балансом называют соотношение количества теплоты, выполнившее полезную работу, к теплоте, растраченной впустую. Под напрасной растратой подразумеваются потери теплоты на нагрев элементов окружающей среды. Топливный баланс может быть составлен в процентном соотношении либо в единицах энергии (калориях, джоулях). В зависимости от преследуемых целее, уравнение теплового баланса позволяет подсчитать соотношение общего количества теплоты на 1 час работы, фиксированный цикл, на 1 кг израсходованного вещества либо на единицу получаемой продукции. В области техники понятие применяется для анализа и изучения различного рода тепловых процессов, происходящих в двигателях внутреннего сгорания, газотурбинных установках, печах и т.д. Полученные из уравнения данные позволяют рассчитать коэффициент полезного действия как всего агрегата в целом, так и отдельных элементов установки. Иными словами, расчет теплового баланса позволяет нам узнать, насколько эффективно внутри двигателя происходит сгорание топливовоздушной смеси (ТПВС).

Уравнение

Тепловой баланс может быть выражен в форме уравнения, одна часть которого будет показывать приход тепла в систему, а вторая – потери и расход. Для лучшего наглядного представления значения легко трансформируются в диаграммы и таблицы.

Левая часть уравнения теплового баланса (Q) — общее количество теплоты, подведенного в двигатель с горючим, вторая часть показывает распределение теплотворной способности топлива, где

• Qe – количество полезного тепла. Показывает количество теплоты, израсходовавшейся на преобразование возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала. Это и будет эффективно расходованная энергия.
• Qохл – тепло, растраченное на обогрев антифриза. В двигателях с воздушным охлаждением этот параметр будет обозначать потери на нагрев воздуха.
• Qгаз – количество теплоты, вышедшее из двигателя вместе с отработавшими газами.
• Qхим – потери тепла вследствие неполноты сгорания топлива.

• Qост – остаточные потери, не учтенные в остальных пунктах.
• Qм – передавая смазочным материалам теплота.

Если говорить о процентном выражении, то Q – 100% полученного тепла. Процентное соотношение общего количества тепла к каждому виду потерь можно получить по формуле:

Эффективность двигателя внутреннего сгорания

Большая часть теплоты при сгорании топлива уходит на нагрев поршня, стенок цилиндра и ГБЦ, но наибольшие потери происходят при выходе выхлопных газов. Именно поэтому использование выхлопа для раскручивания турбины повышает КПД двигателя внутреннего сгорания. Большая часть полезной работы затрачивается на преодоления трения, сжатия пружин и насосные потери, связанные с перекачиванием технических жидкостей (моторного масла, жидкости ГУР). Под потерями на трение подразумевается не только сопротивление движению поршней, вращению коленчатого и распределительного валов, но и, к примеру, затрачиваемое усилие на вращение шкива генератора.

КПД двигателя рассчитывается как соотношение полезной энергии к общему количеству энергии, высвободившейся в процессе горения ТПВС.

КПД конкретной модели двигателя зависит от многих параметров, но в целом можно сказать, что бензиновые агрегаты имеют эффективность в районе 20-25%, тогда как показатель атмосферных ДВС цикла Дизеля достигает 40%. Установка турбонагнетателя на дизельный двигатель позволяет получить внушительные 50-53% эффективности.

Борьба с потерями

Можно выделить 3 основные способа потери полезной энергии:

• топливная эффективность (порядка 25% всех потерь). Как бы ни старались конструкторы, но сжечь полностью порцию топлива и получить близкую к максимально возможной отдачу на современной стадии двигателестроения невозможно;
• тепловые потери в процентном эквиваленте достигают 35% от общей эффективности;
• механические потери, связанные с трением, насосными потерями (около 20%).

Существует 2 основных способа получения большей отдачи от сгорания ТПВС: увеличить топливную эффективность и уменьшить потери. Чтобы получить большую отдачу от сгорания бензина, ТПВС нужно как можно сильнее сжать. Но в случае с бензиновыми двигателями мы натыкаемся на большую проблему – детонацию. Дизельным моторам детонация не страшна, но увеличение энергии приводит к чрезмерным нагрузкам на коленчатый вал, вкладыши коленвала и т.д. Поддерживать чрезвычайно высокую температуру в камере сгорания двигателя также нет возможности, так как детали ЦПГ, головки блока цилиндров имеют определенный коэффициент расширения. Изготовление деталей из сверхпрочных материалов удорожит себестоимость производства, сделав тем самым изготовление экономически невыгодным. Уменьшение потерь – действенный способ увеличения КПД двигателя. Именно желание уменьшить потери привело современное двигателестроение к облегчению деталей ЦПГ, уменьшению размера поршневых колец, ранней блокировке ГДТ в коробках автомат и тому подобным мерам.

Тепловой баланс двигателя

Теплота, выделяемая при горении топлива, не может быть полностью трансформирована в полезную работу, так как даже в соответствии со вторым законом термодинамики часть ее неизбежно отдается холодному источнику. Расходование теплоты сгорания топлива, внесенного в двигатель за определенней период времени, на полезную работу и различные потери характеризуется тепловым балансом.

С помощью теплового баланса можно определить степень совершенства конструкции и регулировок двигателя и наметить пути улучшения экономичности его работы.

Уравнение теплового баланса:

Q = Qе + Qохл + QГ + Qнс + Qост ,

где Q – теплота сгорания топлива, поступившего в двигатель;

Qе – теплота, эквивалентная эффективной работе двигателя;

Qохл – теплота, переданная в охлаждающую среду через стенки цилиндра;

QГ – теплота, уносимая с отработавшими газами;

Qнс – потери теплоты вследствие неполноты сгорания топлива;

Qост – остальные, не учтенные ранее тепловые потери.

В относительных величинах (%) уравнение теплового баланса можно записать в виде:

100% = qе + qохл + qГ + qнс + qост ,

где qе = (Qе / Q) 100% , qохл = (Qохл / Q) 100% и т.д.

Теплоту сгорания Q (кДж/ч) определяют по часовому расходу топлива GТ (кг/ч) с учетом его низшей теплотворной способности Hu (кДж/кг):

Количество теплоты Qе (кДж/ч), эквивалентное эффективной мощности двигателя Ne (кВт):

Зная количество охладителя Gохл (кг/ч), проходящего через систему охлаждения в единицу времени, и температуры его на входе T1 и выходе из системы T2, можно определить Qохл (кДж/ч):

Qохл = Gохл сохл (T2 – T1 ),

где сохл – теплоемкость охладителя, кДж/(кг К).

При известном количестве воздуха (горючей смеси) Gсм (кг/ч), поступающего в двигатель в единицу времени, его температуре Tсм (К) и температуре отработавших газов TГ (К) количество теплоты (кДж/ч), уносимой с этими газами, находят по формуле:

QГ = Gсм (c′′p TГ – cp Tсм ),

где c′′p – теплоемкость отработавших газов при постоянном давлении, кДж/(кг град);

cp – теплоемкость горючей смеси при постоянном давлении, кДж/(кг град).

Потери теплоты вследствие химической неполноты сгорания топлива (кДж/ч) определяются только для карбюраторных двигателей при значении коэффициента избытка воздуха α

76. Выведите аналитическое выражение для определения индикаторного к.П.Д.

77. Что из себя представляет тепловой баланс двигателя и как вычислить его составляющие?

Тепло, выделяющееся при сгорании топлива, только частично преобразовывается в полезную (эффективную) работу. Значительная часть его теряется. Картину распределения тепла, выделяющегося при сгорании топ­лива, называют тепловым балансом двигателя. Она дает наглядное представление о качестве работы двигателя. Тепловой баланс зависит от режима работы двигателя — от частоты вращения, нагрузки и т.д. Для любого рассматриваемого режима работы тепловой баланс может быть представлен в виде диаграммы (рисунок 3) или уравнения:

Рисунок 3 График теплового баланса двигателя для рассматриваемого (конкретного) режима работы

где q_т – все подведенное тепло;

q_е — израсходованное на полезную работу;

q_г — уносимое выхлопными газами;

q_в — уносимое охлаждающей водой;

q_н.б. — неучтенное тепло (потери на лучеиспускание, недогорание и т.д.).

При расчетах более удобно пользоваться процентным тепловым балан­сом (составляющие даются в %).

Входящие в выражение величины (в %) составят:

q_г-(М_гС_р.г.Т_г—L_oC_р.о.Т_о) ,

где С и G_охл — теплоемкость и циркуляционный расход охлаждающей

жидкости (для двигателя с жидкостным охлаждением); t₂ и t₁ — температуры жидкости, входящей в радиатор выходящей из него.

Неучтенные потери тепла будут: q_н.б.=q_т-(q_е+q_в+q_г)

Полная картина распределения тепла может быть получена графическим изображением теплового баланса в зависимости от режима работы двигателя, например, от частоты вращения двигателя, нагрузки и т.д.

Как видно, с уменьшением частоты вращения: q_в — увеличивается из-за увеличения продолжительности соприкосновения газов со стенками цилиндра;

q_г — уменьшается из-за более полного теплоиспользования; q_е – естественно, снижается.

78. Определите количество выхлопных газов, образующихся при сгорании топлива.

Количество выхлопных газов ДВС можно найти по выражению: М_г=L_G_т, к моль/за час,

где  и  — коэффициенты избытка воздуха и молярного изменения; L_ — теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива; G_т – часовой расход топлива.

В выхлопных газах содержатся как невредные так и вредные для здоровья человека газы. Число вредных компонентов доходит до 400.

В ДВС вредные компоненты выделяются не только в виде выхлопных газов. Если весь их объем принять за 100%, то в карбюраторных двигателях, например, они выделяются: 1) в виде отработавших газов — 65% (причем из них 60% приходится на СО, 5% — NO и 3% — СН); 2) в виде газов, выходящих из картера двигателя — 20%; 3) в виде углеводородов, образующихся в карбюраторе — 9% и топливном баке — 6%.

79. Чем фактическая степень сжатия отличается от теоретической? Как определить фактическую степень сжатия?

Отличают теоретическую («геометрическую») и фактическую степени сжатия.

Теоретическая степень сжатия:

Фактическую степень сжатия _ф следует определять с учетом фактического заполнения рабочего объема цилиндра, т.е. коэффициента наполнения (сжатие фактически начинается после «дожатия» поршнем незаполненного объема).

Т.к. V_ф=V_h_v, то =1+(-1)_v.

Науковий вісник НГУ

• Skip to content

О коэффициенте полезного действия асинхронного двигателя при несинусоидальном питании

Рейтинг: / 0
Подробности Категория: Содержание №1 2020 Обновлено 12 Март 2020 Опубликовано 12 Март 2020 Просмотров: 649

Authors:

Ю. В. Ковалева, кандидат технических наук, orcid.org/0000-0002-2931-9176, Харьковский национальный университет городского хозяйства имени А.Н.Бекетова, г. Харьков, Украина, e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Abstract:

Цель. Получить аналитическое выражение для расчета коэффициента полезного действия (КПД) асинхронного двигателя синусоидального питания при его подключении к полупроводниковым преобразователям напряжения или частоты. Задача состоит в определении влияния гармонических составляющих тока статора на КПД двигателя.

Методика. Методика определения КПД основывается на законах сохранения энергии, Ампера, Кирхгофа и Фарадея, методе гармонического анализа, на принципе суперпозиции для мгновенных мощностей и на методах теории электрических машин.

Результаты. Получено уравнение электроэнергетического баланса для гармонических составляющих мощности асинхронного двигателя при его несинусоидальном питании от тиристорных преобразователей напряжения и частоты. Получено аналитическое выражение для определения КПД асинхронного двигателя предназначенного для синусоидального питания при подключении к полупроводниковым преобразователям напряжения или частоты. Приведен пример расчета КПД асинхронного двигателя синусоидального питания и коэффициента его использования при его подключении к тиристорному преобразователю напряжения.

Научная новизна. Получило дальнейшее развитие уравнение баланса мощностей асинхронного двигателя для гармонических составляющих тока, которое, в отличие от известных, учитывает механическую составляющую мощности. Впервые введено понятие коэффициента тормозных гармоник как отношение суммы действующих значений гармоник тока статора обратной и нулевой последовательности к действующему значению несинусоидального тока, что позволяет провести количественную оценку уменьшения КПД. Усовершенствовано аналитическое выражение для определения КПД двигателя при питании от преобразователей напряжения или частоты с использованием коэффициента тормозных гармоник тока.

Практическая значимость. Аналитическое выражение для определения КПД асинхронного двигателя синусоидального питания при подключении к полупроводниковым преобразователям напряжения или частоты позволяет рассчитать коэффициент использования двигателя по механической мощности с учетом допустимого нагрева несинусоидальным током.

References.

1. Beshta, O. S. (2012). Electric drive adjustment for improvement of energy efficiency of technological processes. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, (4), 98-108.

2. Kalinov, A. P., Leiko, V. V., & Rod’kin, D. I. (2006). Spektrum analysis of instantaneous power in a network polyhapmonics voltage and current. Transaction Kremenchuk State Polytechnical University, (38), 59-64.

3. Rod’kin, D. I. (2003). Principle of superposition in the processes of transformation of energy. Transaction Kremenchuk State Polytechnical University, (28), 80-85.

4. Shurub, Yu. V. (2014). Statistical optimization of induction motors with regulation of voltage. Tekhnichna Elektrodynamika, (5), 116-118.

5. Shurub, Yu. V. (2017). Statistical optimization of induction electrical drives with regulation of freqency. Electrical engineering & electromechanics, (1), 26-30. https://doi.org/10.20998/2074-272X.2017.1.05.

6. Petrushin, V. S., Yakimets, A. M., Plotkin, Yu. R., & Yenoktayev, R. N. (2018). Investigation of the soft start of an induction motor. Tekhnichna Elektrodynamika, (1), 56-51. https://doi.org/10.15407/techned2018.01.056.

7. Lobov, V. I., & Lobova, K. V. (2017). The thyristor converter influence on the pulsations of the electromagnetic torque of the induction motor at parametrical control. Electrical engineering & electromechanics, (4), 34-41. https://doi.org/10.20998/2074-272X.2017.4.06.

8. Lobov, V. I., Lobova, K. V., & Fortuna, Ye. O. (2017). Com-parison of the mechanical characteristics of an induction motor with various parametric control circuits. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, (1), 88-92.

9. Kim, H.S., & Akagi, H. (1999). The Instantaneous Power Theory on the Rotating p-q-r Reference Frames. In Proc. IEEE PEDS-12. 422-427. Hong Kong, China. https://doi.org/10.1109/PEDS.1999.794600.

10. Vlasov, K. P. (2002). The method of investigation and organization experimtnts. Kharkov: Gumanitarnyi tsentr.