Тепловой баланс двигателя

Тепловой баланс двигателя внутреннего сгорания, Вт

,

где Q _о – общее количество теплоты, введенной в двигатель с топливом, Вт; Q_e – теплота, эквивалентная эффективной работе двигателя за 1 с, Вт; Q_r – теплота, потерянная с отработавшими газами, Вт; Q _в – теплота, передаваемая охлаждающей среде, Вт; Q _н.с – теплота, потерянная из-за химической неполноты сгорания топлива, Вт; Q _ост – неучтенные потери теплоты, Вт.

Общее количество теплоты, введенной в двигатель при номинальном тепловом режиме

 Вт.

Теплота, эквивалентная эффективной работе за 1 с

 Вт.

Теплота, потерянная с отработавшими газами, Вт

,

где  – теплоемкость отработавших газов, кДж/(кмоль·град);  – теплоемкость свежего заряда, кДж/(кмоль·град).

При коэффициенте избытка воздуха α = 0,97 и уточненной температуре отработавших газов t_r = T_r – 273 = 1055 – 273 = 782 ºC теплоемкость отработавших газов равна

= 25,154 кДж/(кмоль·град) [1, табл. 3.8]

При температуре t ₀ = 20 ºC теплоемкость свежего заряда равна

= 20,775 кДж/(кмоль·град) [1, табл. 3.6]

Теплота, потерянная с отработавшими газами

Теплота, передаваемая охлаждающей среде, Вт

,

где c – коэффициент пропорциональности для четырехтактных двигателей; i – число цилиндров; D – диаметр цилиндра, см; n – частота вращения коленчатого вала двигателя, об/мин; m – показатель степени для четырехтактных двигателей.

Коэффициент пропорциональности для четырехтактных двигателей принимается в пределах c = 0,45–0,53 [1, С. 125]. Принят c = 0,48.

Показатель степени для четырехтактных двигателей принимается в пределах  m = 0,5–0,7 [1, С. 125]. Принят m = 0,65.

Теплота, передаваемая охлаждающей среде

 Вт.

Теплота, потерянная из-за химической неполноты сгорания топлива

 Вт.

Неучтенные потери теплоты

 Вт.

Составляющие теплового баланса двигателя сведены в табл. 4.

Таблица 4

Составляющие теплового баланса	Q, Вт	q, %
Теплота, эквивалентная эффективной работе	60800	27,4
Теплота, унесенная с отработавшими газами	69620	31,5
Теплота, передаваемая охлаждающей среде	52360	23,8
Теплота, потерянная из-за химической неполноты сгорания топлива	9346	4,2
Неучтенные потери теплоты	28986	13,1
Общее количество теплоты, введенной в двигатель с топливом	221112	100,00

 

Вывод

В ходе теплового расчета двигателя были определены значения давления в надпоршевом пространстве в каждом из тактов работы двигателя. По этим значениям построена индикаторная диаграмма. Также определены индикаторные и эффективные показатели работы двигателя: средний индикаторный КПД двигателя h _i = 0,4; индикаторный удельный расход топлива g_i = 205 г/(кВт·ч); механический КПД h_м = 0,832; эффективный КПД  

h _e = 0,3304; эффективный удельный расход топлива g_e = 248 г/(кВт·ч). Определены основные параметры цилиндра, а также основные параметры двигателя: литраж V _л = 1,45 л; эффективная мощность N_e = 60,8 кВт; часовой расход топлива G _т = 18,12 кг/ч.