Тепловой расчет и тепловой баланс двигателя

Тепловой расчет позволяет с достаточной степенью точности аналитическим путем определить основные параметры вновь проектируемого двигателя, а также проверить степень совершенства действительного цикла работающего двигателя.

Тепловой расчет является начальным этапом при проектировании двигателя, а также данные, полученные в ходе расчета, используются в последующих вычислениях и построениях. 

Тепловой расчет начинается с выбора ряда недостающих в задании величин, необходимых для проведения расчета, причем выбираются величины, которые для производимого расчета не определяются по формулам.

Конечные результаты теплового расчета определяются с различной степенью точности. Это зависит от того, насколько правильно были оценены исходные величины теплового расчета: коэффициент наполнения, показатели политроп сжатия и расширения температуры подогрева смеси, температура остаточных газов и т.п.

Тепловой расчет является ориентиром, указывающим какие показатели будет иметь проектируемый двигатель при правильном инструктивном и технологическом выполнении.

Как правило, тепловой расчет двигателей производится для номинального режима при наивыгоднейших условиях подвода и сгорания топлива.

Основные принятые обозначения по тепловому расчету

c_N - средняя скорость поршня, м/с;

D - диаметр цилиндра двигателя, м;

g_C, g_H, g_O - элементарный состав топлива в долях кг, соответственно углерода водорода, кислорода.

g_i - удельный индикаторный расход топлива, г/кВт-ч;

g_e - удельный эффективный расход топлива, г/кВт-ч;

G _T- часовой расход топлива, кг/ч;

H_u - низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг;

D H_u - потери тепла, вследствие химической неполноты сгорания, кДж /кг;

i - число цилиндров двигателя;

L _o - теоретически необходимое количество воздуха для сгорания топлива

кмолей возд./кг топл.;

L - длина шатуна, м;

m _т - молекулярная масса топлива, кг/моль;

M ₁ - число молей свежей смеси, моль/кг топлива;

М ₂ - число молей продуктов сгорания, кмоль/кг топлива;

m _в - молекулярная масса воздуха, кг/моль;

mc_V - средняя мольная теплоемкость свежего заряда при постоянном объеме

кДж/кмоль×К;

N_e - эффективная мощность, кВт;

n - частота вращения коленчатого вала, мин;

N _л - литровая мощность, кВт/л;

n ₁ - показатель политропы сжатия;

n ₂ - показатель политропы расширения;

p _о - давление окружающей среды, МПа;

p_r -давление остаточных газов, МПа;

p_а - давление конца впуска, МПа;

p_с - давление конца сжатия, МПа;

p_z - давление конца сгорания, МПа;

p_b - давление конца расширения, МПа;

p_i ’ — среднее индикаторное давление теоретического цикла, МПа;

p_i - среднее индикаторное давление действительного цикла, МПа;

p_е - среднее эффективное давление, МПа;

R - газовая постоянная воздуха, Дж/кмоль×К;

R - радиус кривошипа, м;

S - ход поршня, м;

Т_r - температура остаточных газов, К;

Т_а - температура конца впуска, К;

Т_с - температура конца сжатия, К;

T_z - температура конца сгорания, К;

Т_b — температура конца расширения, К;

Т _о — температура окружающей среды, К;

D T - величина подогрева свежего заряда, К;

V _л - рабочий объем двигателя, л;

V_h - рабочий объем одного цилиндра, л;

a - коэффициент избытка воздуха;

g - коэффициент остаточных газов;

ρ₀ - плотность окружающего воздуха, кг/м³;

e - степень сжатия;

h _V - коэффициент наполнения;

h_м - механический КПД;

h _i - индикаторный КПД;

h _е - эффективный КПД;

l- степень повышения давления;

m_о - коэффициент молекулярного изменения горючей смеси;

m - коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси;

x- коэффициент использования тепла при сгорании;

r - степень предварительного расширения;

t- тактность двигателя;

j - коэффициент полноты индикаторной диаграммы;

y- потерянная доля хода поршня

 

Рабочее тело и его свойства

Топливо