Curs 11 Echilibrul termic și tensiunea termică a părților motorului
unde este cantitatea totală de căldură injectată în motor prin combustibil într-un anumit mod; - căldura echivalentă cu funcționarea eficientă a motorului; - căldură administrată mediului de răcire; - căldură, îndepărtată de motor cu gazele de eșapament; - o parte din căldura de combustibil pierdută din cauza arderii incomplete; - căldura dată uleiului; - termenul rezidual care determină pierderile care nu sunt contabilizate de componentele balanței termice - pierderile mecanice.
Echilibrul de căldură poate fi determinat ca procent din cantitatea totală de căldură introdusă. atunci
Echilibrul de căldură poate fi determinat ca procent din cantitatea totală de căldură introdusă. atunci
Căldura transferată în mediul de răcire prin pereții cilindrului, capul cilindrului, pistonul și inelele pistonului poate fi determinată din ecuația
Căldura transferată în mediul de răcire prin pereții cilindrului, capul cilindrului, pistonul și inelele pistonului poate fi determinată din ecuația
Fig. 11.1. Schema de echilibrare internă a căldurii motorului:
- căldura generată de arderea combustibilului, - căldura echivalentă cu funcționarea indicatoarelor motorului; - căldura echivalentă cu funcționarea eficientă a motorului; - căldura transferată pe pereți care limitează volumul intra-cilindru; - căldură administrată mediului de răcire;
- cantitatea totală de căldură conținută în gazele de eșapament; - căldura echivalentă cu munca petrecută pe frecare și acționarea mecanismelor auxiliare; - căldura transferată în mediul de răcire datorită frecării pistonului și inelelor; - o parte din căldura de combustibil pierdută din cauza incompletenței chimice a arderii; - membru rezidual; - căldura corespunzătoare energiei cinetice a gazelor de eșapament; - căldura pierdută din cauza radiațiilor; - căldura furnizată de gazele de eșapament la sistemul de răcire din conducta de evacuare; - căldura transportată de la motor cu gazele de eșapament
Căldură, îndepărtată de gazele de eșapament,
unde este cantitatea de căldură scoasă din cilindru cu gazele de eșapament, J / s; - cantitatea de căldură introdusă în cilindrul motorului cu o sarcină proaspătă, J / s; și - capacitatea de căldură molară la presiunea constantă, respectiv a produselor de ardere și a sarcinii proaspete, J / (kmol. ° C)]; - temperatura gazului de evacuare, măsurată la duza de ieșire, ° C; - temperatura încărcării proaspete la intrarea în cilindrul motorului, ° С.
Căldura este determinată prin măsurarea cantității de căldură dată de ulei în apă în răcitorul de ulei.
Căldura este determinată prin măsurarea cantității de căldură dată de ulei în apă în răcitorul de ulei.
Valoarea, de obicei, nu a fost luată în considerare separat și inclusă în restul. care este determinată de diferența:
Dacă testele sunt efectuate la. căldura care nu este eliberată din cauza incompletenței arderii se calculează în funcție de expresie
unde = A (1-) LO
Tabelul 11.1
Tabelul 11.1
Componentele balanței de căldură (în%)
În Fig. 11.2, a arată dependența componentelor balanței de căldură de viteza motorului carburatorului GAZ-53.
În Fig. 11.2, a arată dependența componentelor balanței de căldură de viteza motorului carburatorului GAZ-53.
Cu o viteză crescătoare, căldura utilizată efectiv crește de la 20 la 24%. Cantitatea de căldură cu creșterea vitezei de rotație scade de la 30 la 20%, cu o creștere semnificativă a căldurii.
Cu o viteză crescătoare, căldura utilizată efectiv crește de la 20 la 24%. Cantitatea de căldură cu creșterea vitezei de rotație scade de la 30 la 20%, cu o creștere semnificativă a căldurii.
Căldura are cea mai mare valoare la = 1200 ÷ 1600 rpm. Căldura. împreună cu viteza medie de aproximativ 10%, crescând cu frecvență în creștere și în scădere.
În Fig. 11.2, b prezintă caracteristica de încărcare a motorului GAZ-53. Partea superioară a figurii arată schimbarea coeficientului α în funcție de sarcină.
Dependența componentelor balanței de căldură de sarcina din diafragma DIZZ-238H cu supraîncărcare la
Dependența componentelor balanței de căldură de sarcina din diafragma DIZZ-238H cu supraîncărcare la
= 2100 rpm este prezentat în Fig. 11.2, c. Căldura eficientă este de 36%.
Când sarcina se schimbă de la plin la 50%, eficiența efectivă, determinată de valoare. variază numai cu 2% din valoarea maximă obținută la. Căldura este extrasă din mediul de răcire de la 17% la sarcină maximă la 23% cu gazele de evacuare de la 39 la 33%, respectiv. Natura schimbărilor componentelor balanței termice prin caracteristica de mare viteză a motorului diesel este prezentată în Fig. 11,2 g
11.2 Stres termic
11.2 Stres termic
Tendința actuală în dezvoltarea motoarelor autotractoare de mare viteză se caracterizează prin dorința de a-și accelera viteza și presiunea medie efectivă. O astfel de direcție de dezvoltare conduce la o creștere a încărcărilor mecanice și termice. Acestea din urmă determină în principal limita de exces de motor.
Tensiunea termică a motorului caracterizează nivelul temperaturii părților sale principale și determină încărcarea termică a acestora, ceea ce este acceptabil din condițiile de rezistență ale materialelor utilizate. Tensiunea termică caracterizează, de asemenea, condițiile de funcționare ale perechilor de frecare.
In cele mai dificile condiții de stres termic sunt ardere fundul chiulasei și pistonul, câmpurile de temperatură sunt caracterizate prin semnificative neuniformitate în diferite zone. Temperatura suprafeței acestor piese și în special pistonul influențează în mod semnificativ condițiile de funcționare a motorului și fiabilitatea acestuia. Supraîncălzirea a pistonului, în cazul în care acest lucru nu este bine lubrifiat piese de împerechere, provocând inele de cocsificare teaser a suprafeței de lucru a pistonului și a manșonului și a altor defecte. Din cauza inegale de câmp care temperatura în partea de jos a capului de piston și ele se deformează, iar gradul de tensiune în zonele termale cu temperaturi diferite ale neidentice, cauzând astfel fisuri și locuri de card-TION burn-in.
În cele mai dificile condiții de tensiune termică sunt capurile de incendiu ale capului cilindrului și pistonul, ale căror temperaturi sunt caracterizate de o neuniformitate semnificativă în diferite zone. Temperatura suprafeței acestor piese și în special pistonul influențează în mod semnificativ condițiile de funcționare a motorului și fiabilitatea acestuia. Supraîncălzirea a pistonului, în cazul în care acest lucru nu este bine lubrifiat piese de împerechere, provocând inele de cocsificare teaser a suprafeței de lucru a pistonului și a manșonului și a altor defecte. Din cauza inegale de câmp care temperatura în partea de jos a capului de piston și ele se deformează, iar gradul de tensiune în zonele termale cu temperaturi diferite ale neidentice, cauzând astfel fisuri și locuri de card-TION burn-in.
Realizarea condițiilor optime pentru starea termică a motorului forțat este determinată de proiectarea rațională a părților sensibile la căldură, a cavităților de răcire și a parametrilor unităților sistemului de răcire. De mare importanță este și relația corectă dintre cantitatea de căldură eliberată în motorul de răcire și mediul extras din cilindru cu gazele de eșapament. În special în cazul supraîncărcării cu turbină cu gaz, distribuția rațională a îndepărtării de căldură contribuie la o creștere a utilizării căldurii și, prin urmare, la accelerarea motorului. În același timp, prin introducerea unei cantități mai mari de masă de aer în cilindru și, corespunzător (pentru motorul diesel), funcționează la sarcini mai mari cu o valoare mai mare, este posibilă reducerea semnificativă a tensiunii termice a motorului.
Astfel, studiul factorilor care afectează tensiunea termică a pieselor critice ale motorului este de o mare importanță pentru asigurarea funcționării sale fiabile.
În motorul cu combustie internă, tensiunea termică a componentelor principale este determinată de mărimea și natura fluxului de căldură. Complexitatea structurală a pieselor, în timp prezența condițiilor de răcire ale eterogenității suprafața piesei termodinamică parametrii fluidului de lucru volumul camerei de ardere conduce la faptul că condițiile de transfer de căldură pe părțile de suprafață delimitând intracylinder volum, variază. Ca o consecință, fluxurile de căldură care trec prin secțiunile individuale ale suprafeței de transfer de căldură sunt diferite. Pe parcursul ciclului, suprafața de transfer de căldură se schimbă. Aceștia și alți factori asociați cu Protek-Niju etape individuale ale ciclului (curgere turbionară a gazului, procesele hidrodinamice la intrare și ieșire, schimbări în starea fluidului de lucru în timpul arderii, și așa mai departe. D.) afectează semnificativ fluxurile de căldură ter caracterizate.
În motorul cu combustie internă, tensiunea termică a componentelor principale este determinată de mărimea și natura fluxului de căldură. Complexitatea structurală a pieselor, în timp prezența condițiilor de răcire ale eterogenității suprafața piesei termodinamică parametrii fluidului de lucru volumul camerei de ardere conduce la faptul că condițiile de transfer de căldură pe părțile de suprafață delimitând intracylinder volum, variază. Ca o consecință, fluxurile de căldură care trec prin secțiunile individuale ale suprafeței de transfer de căldură sunt diferite. Pe parcursul ciclului, suprafața de transfer de căldură se schimbă. Aceștia și alți factori asociați cu Protek-Niju etape individuale ale ciclului (curgere turbionară a gazului, procesele hidrodinamice la intrare și ieșire, schimbări în starea fluidului de lucru în timpul arderii, și așa mai departe. D.) afectează semnificativ fluxurile de căldură ter caracterizate.
Flux specific de căldură în W / m2
Flux specific de căldură în W / m2
unde este cantitatea de căldură care trece prin suprafața piesei în cauză, W; F este secțiunea suprafeței avute în vedere, m2.
Fluxurile de căldură din motor sunt în mod evident nestatornice.