发动机原理—教案 - 图文(3)

2019-01-19 17:46

例 C + O ? CO + 热量 [+ O] ? CO2 + 热量

其中 CO 为中间产物,CO2 为最终产物。若遇高温,则会发生复分解反 应,即高温分解:

CO2 ? CO + O - 热量

这部分热量虽然在膨胀过程中还可能会释放出来,但由于活塞已接近下止 点,做功效果变差,热效率下降。 二 传热、流动损失 (一) 传热损失

理论上: 压缩、膨胀过程为绝热过程。

实际上: 大量热量通过汽缸壁传给冷却水或空气。

传热损失是发动机中的最大损失,占总损失量的30%以上。因此,许多研 究者致力于开发绝热发动机。 (二) 流动损失

理论上: 闭口系统,没有气体流动损失。

实际上: 进、排气节流沿程损失,缸内进气、挤压、燃烧涡流损失。 三 换气损失

理论上: 忽略进、排气过程。

实际上: 进、排气门提前开启,迟后关闭。而且有流动阻力。

换气损失中逆向循环所包围的面积为泵气损失。泵气损失包含在换气损失 之中。 四 时间损失

理论上: 定容加热瞬间完成,定压加热速度与活塞运行速度密切配合。 实际上: 燃烧需要时间。 五 补燃损失

理论上: 加热瞬间停止,膨胀过程无加热。

实际上: 虽然大部分(80%以上)燃料在燃烧过程中燃烧掉,但仍有小部分燃 料会拖到膨胀线上才燃烧,做功效果变差,热效率下降。 六 泄漏损失

理论上: 闭口系统,无泄漏。

实际上: 活塞气环不会100%严密密封,总会有些气体窜到曲轴箱中,造 成损失。

§1-3 热平衡

总热量: QT = GT hu 分别转化为 一 有效功的热量 QE

Qe?36.?103Ne [ kJ/h ] ( 1 kw/h = 36.?103 kJ )

只有这部分热量做了功,是有用的,所以希望越大越好。一般

柴油机: 30~40% ; 汽油机: 20~30%。

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Qe令 qe?QT二 传递给冷却介质的热量 QS

QS?GScS(t2?t1) 其中Gs-发动机冷却介质的每小时流量 [ kg/h ] cs-冷却介质比热 [ kJ/kg·℃ ]

t1 ,t2 -冷却介质的进、出口温度 [℃]

三 废气带走的热量QR

QSqs?QT

QR?(Gr?Gk)(cprt2?cpt1) 其中Gr-燃料量 [ kg/h ] Gk-空气量 [ kg/h ]

cpr-废气比热 [ kJ/kg·℃ ] cp-空气比热 [ kJ/kg·℃ ] t1 ,t2 -进、排气温度 [℃]

四 燃料不完全燃烧的热损失QB QRqr?QE

QB?QT(1??r) 其中?r-燃料效率

五 其它热量损失QL

QB qb?QTQL?QT?(QE?QS?QR?QB)

发动机热平衡方程式: qe

§1-4 指示指标

ql?qt?(qe?qs?qr?qb)

?qs?qr?qb?ql?1

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p-V图 p-φ图

发动机性能指标: 指示指标,有效指标

指示指标: 以工质在汽缸内对活塞做功为基础,评价工作循环的质量。 有效指标: 以曲轴上得到的净功率为基础,评价整机性能。 示功图: 发动机缸内压力p随汽缸容积V (p-V图) 或曲轴转角? (p-?图) 变化的图示。

一 指示功和平均指示压力 (一) 指示功Wi

一个循环工质对活塞所做的有用功。

应该:非增压:Fi?F1?F2 增压:Fi?F1?F2 因为: F2不容易测量, 实际将F2归到机械损失中考虑。 所以: Fi?F1

Wi?Fi?a?b 其中 a,b - 横、纵座标比例尺

指示功大,说明 ○汽缸工作容积大 ○热功转换有效程度大。为突出后

者,比较不同大小发动机的热功转换有效程度,引入平均有效压力的概念。

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(二) 平均指示压力pi

单位汽缸工作容积所做的指示功。

Wi pi? (假想参数)

Vh 其中Vh-每缸工作容积。

pi,柴 pi,汽?686~981 [ kpa ] ?784~1180 [ kpa ]

二 指示功率Ni

单位时间所做的指示功。

若: 缸数i,每缸工作容积Vh [ m ],冲程数 ?,平均指示压力 pi[ pa ], 转速 n [ r/min ]。则

3n2piVhin Ni?Wi?i? [ w ] ??60?30?piVhin ??10?3 [ kw ]

30? 若: 每缸工作容积Vh [ L ],平均指示压力 pi[ bar ]。则

piVhin Ni? [ kw ]

300?

三 指示比油耗和指示热效率 (一) 指示比油耗gi 单位指示功率的耗油量。

GT gi??103 [ g/kw·h ]

Ni GT-每小时耗油量 [ kg/h ]

(二) 指示热效率?i

Wi ?i?

Qi Qi-做Wi指示功所消耗的热量。

36.?106 ?i?

gihu hu-燃料的低热值。

?i,柴?0.43~0.50 gi,柴=170~200 [ g/kw·h ]

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?i,汽?0.25~0.40 gi,汽=230~340 [ g/kw·h ]

§1-5 有效指标

一 有效功率和机械损失功率 (一) 有效功率Ne

单位时间所做的有效功。

peVhin Ne??10?3 [ kw ]

30? 其中 pe-平均有效压力。 (二) 机械损失功率Nm

发动机内部损耗的功率。

机械损失包括: 发动机内部摩擦损失;驱动附件损耗,如: 机油泵、燃油泵、 扫气泵、冷却水泵、风扇、配气机构;和泵气损失等。

pmVhin Nm??10?3 [ kw ]

30? Ne?Ni?Nm 其中 pm-平均机械损失压力。

二 有效扭矩Me

功率输出轴输出的扭矩。

2?n Ne?Me? [ w ]

602?n ?Me? [ kw ]

360?10Men ? [ kw ]

9550

三 平均有效压力pe

单位汽缸工作容积所做的有效功。

peVhin 由于 Ne??10?3 [ kw ]

30?piVhin Ni??10?3 [ kw ]

30?peNe 所以 pe?pi?pm ?piNi

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