Конспект лекции «Тепловой баланс. Утилизация тепловых потерь»


Автор: Малышев Юрий НиколаевичСсылка на страницу с работой: https://infourok.ru/konspekt-lekcii-teplovoy-balans-utilizaciya-teplovih-poter-691337.html§ 2.4. Тепловой баланс дизеля
Тепловым балансом называется распределение теплоты, выделяющейся при сгорании топлива в дизеле на отдельные составляющие, включая как полезно использованную теплоту, так и потери теплоты. Тепловой баланс определяется, как правило, экспериментальным путём теплобалансовых испытаний головного двигателя на стенде завода.
Элементарный тепловой баланс двигателя в абсолютных и относительных единицах выражается следующим образом:
QнGч=3600Ni+Qохл+Qгаз
1=ηi+qохл+qгаз(220)
Qохл(qохл) и Qгаз(qгаз) - потери тепла, связанные с охлаждением цилиндров и потери тепла с отработавшими газами соответственно.
Из формулы (2.20) можно выразить индикаторный КПД: ηi=1-qохл-qгаз. При достигнутых значениях ηi современных дизелей порядка 0,55 на долю тепловых потерь в цилиндре приходится 0,45. Наиболее значительной из этих составляющих тепловых потерь в современных судовых дизелях является потеря с газами, на ее долю приходится более 0,3. Таким образом, величина qохл не превышает 15%, а для малооборотных дизелей может быть даже меньше 10%.
Часть тепла отработавших газов (qтк) используется в турбокомпрессоре для привода наддувочного агрегата. При охлаждении надувочного воздуха в воздухоохладителе от температуры за компрессором tk до температуры в ресивере ts отводится часть этого тепла тепло, определяемое разностью температур в ресивере и на входе в центробежный компрессор.
Часть тепла газов передается в охлаждающую воду турбокомпрессоров и не учитывается отдельным членом в формуле теплового баланса. Часть тепла через корпус турбокомпрессора теряется с радиацией в окружающую среду. Основная часть тепла уносится с выпускными газами после турбины qТО,
С учетом указанных путей отвода тепла в дизеле с газотурбинным наддувом:

уравнение теплового баланса может быть представлено в виде

Механические потери в виде тепла трения передаются охлаждающей среде, смазочному маслу, отработавшим газам и не могут быть измеренными при теплобалансовых испытаниях отдельно. Поэтому, используя формулу, ηе=ηi·ηмех выражение для эффективного КПД через составляющие потерь в двигателе можно представить следующим образом

Уравнения (2.20 и 2.21) показывают, что индикаторный КПД характеризует совершенство преобразования химического тепла топлива в работу газов в цилиндре двигателя, а эффективный КПД - экономичность двигателя в целом с учетом всех его тепловых и механических потерь. Распределение тепловых потоков в судовом среднеоборотном дизеле представлено на рисунке 2.3.
Обычно составляющие теплового баланса приводятся для номинального режима двигателя, т. е. при его работе с ре = 100% и п = 100%. При работе на других режимах составляющие теплового баланса значительно изменяются.
В современных высокофорсированных дизелях доля теплоты, преобразованной в эффективную работу за счет снижения остальных составляющих теплового баланса, доведена до 50-52%.

Рис. 2.3. Тепловой баланс судового среднеоборотного дизеля
Литература
Возницкий И. В. Судовые двигатели внутреннего сгорания. Том 2. / И.В.Возницкий, А.С.Пунда – М.:МОРКНИГА, 2010.- 382 с. Стр. 48-50.
Возницкий И. В. Судовые двигатели внутреннего сгорания. Том 2. / И.В.Возницкий, А.С.Пунда – М.:МОРКНИГА, 2008.- 470 с. Стр. 67-71
Возницкий И. В. Судовые дизели и их эксплуатация / И.В.Возницкий, Е.Г.Михеев – М.:Транспорт, 1990. - 360 с Стр. 246-247

Приложенные файлы

  • docx file137
    Размер файла: 103 kB Загрузок: 3