Creeaza.com - informatii profesionale despre


Evidentiem nevoile sociale din educatie - Referate profesionale unice
Acasa » tehnologie » tehnica mecanica
Bilantul termic al motorului

Bilantul termic al motorului


Bilantul termic al motorului

Bilantul termic al motorului evidentiaza distribuirea caldurii disponibile intre echivalentul caloric al lucrului mecanic efectiv si diferitele pierderi.

Fig. 1

Ecuatia bilantului termic se poate prezenta sub forma generala:

Qdis=Qe +Qrp+Qge+Qrac+Qin (1)



relatie in care:

Qe   - caldura transformata in lucru mecanic efectiv;

Qrp - caldura consumata pentru invingerea rezistentelor proprii;

Qge - caldura preluata de gazele de evacuare;

Qrac - caldura transmisa peretilor si implicit sistemului de racire;

Qin - caldura pierduta ca urmare a arderii incomplete.

1.Calculul caldurilor ce intervin in bilantul termic

Pentru cazul motorului de proiectat, in care =1 deci arderea este completa, pentru cazul arderii unui kg de combustibil, caldura disponibila este:

Qdis=Qin=119617 kJ/kg

din care, se transforma in lucru mecanic:

Qe=eQdis = 0,213119617 = 25478 kJ/kg (2)

Caldura ce se transforma in lucru mecanic indicat, este data de suma Qe +Qrp .

Deci:

Li= Qe +Qrp

dar

Li=iQdis

Rezulta ca

Qe +Qrp=iQdis (3)

Din relatiile (2) si (3) rezulta:

Qrp=(i - e) Qdis=(1-m) iQdis=

=(1-0,89) 0,239 119617 = 3145 kJ/kg (4)

Caldura preluata de gazele de evacuare este data de diferenta dintre entalpiile gazelor de evacuare si fluidului proaspat:

Qge=fige- iifp (5)

unde

f=0,5059

- participatia volumetrica a produselor de ardere

i=0,4654

- participatia volumetrica a substantelor initiale

iar entalpia gazelor de evacuare, respectiv a fluidului proaspat este:

ige=CpgeTge (6)

ifp=CpfpT0 (6')

in care

T0=293 K

- temperatura mediului ambiant;

Cpfp

- caldura specifica molara a fluidului proaspat;

Cpge

- caldura specifica molara a amestecului gazelor de evacuare

Tge

- temperatura gazelor de evacuare.

Pentru calculul lui Tge se adopta ipoteza ca fluidul motor de destinde de la presiunea pu=0,3691 MPa la presiunea p0=0,1 MPa dupa o evolutie politropa data de ecuatia:

(7)

cu

Tu=1293 K

- temperatura la sfarsitul destinderii teoretice (punctul u)

me

- exponentul politropic al evacuarii.

Pentru calculul lui me se adopta preliminar me=md=1,28 cu ajutorul caruia se calculeaza o valoare preliminara a lui Tge :

(7')

Astfel se poate determina o valoare medie a temperaturii:

(8)

Valoarea lui me se calculeaza cu ajutorul relatiei:

me=ke+0,050,20 (9)

Se adopta:

me=ke+0,18=1,283+0,18=1,463 (9')

unde

(10)

Se recalculeaza Tge;

(7")

Caldura specifica molara a amestecului de gaze de ardere este:

Cpge=R+ Cvge=8,314+2806=2815 kJ/kmol K (11)

cu R=8,314 Kj/kmol K - constanta generala a gazelor iar Cvge este dat de relatia:

(12)

in care participatiile volumetrice ale componentelor gazelor de ardere sunt:

CO2=0 kmolgaz/kg comb

CO =0 kmolgaz/kg comb

H2O=50 kmolgaz/kg comb

H2 =0 kmolgaz/kg comb

si

CvH2O =23,85+5,0210-3Tge=23,85+5,0210-3916=28,448 kJ/kmolK

(13)

Caldura specifica molara a fluidului proaspat Cpfp se calculeaza cu relatia:

Cpfp=R+ Cvfp=8,314+20,29=28,604 kJ/kmol K (14)

unde:

Cvfp=pa Cvaer+ pc Cvcomb=0,99920,31+2,3110-5166,28=

=20,29 kJ/kmol K (15)

in care:

(16)

(16')

participatiile aerului (pa) si combustibilului (pc) inainte de ardere,

si:

Cvaer=19,57+ 2,5110-3To =

=19,57+2,5110-3293=20,31 kJ/kmolK (17)

Cvcomb=101,98+ 219,4610-3To =

=101,98+219,4610-3293=166,28 kJ/kmolK (17')

caldurile specifice la volum constant ale aerului (Cvaer) si combustibilului (Cvcomb).

In relatiile (16), (16') avem:

=3,2

-coeficientul excesului de aer

Lmin=3809 kmol/kg

cantitatea de aer minima necesara arderii complete a unui kg de combustibil

c=1/Nc=0,0088 kmol/kg

Inlocuind valorile obtinute din relatiile (11) si (14) in relatiile (6) se obtin entalpiile corespunzatoare gazelor de evacuare si fluidului proaspat:

ige=CpgeTge=2915916=26701 kJ/kmol (6)

ifp=CpfpT0=28,604293=8380 kJ/kmol (6')

care, introduse in relatia (5) dau caldura preluata de gazele de evacuare:

Qge=fige- iifp= 3834,326701 - 3810 8380=70443 kJ/kg (5')

Caldura pierduta ca urmare a arderii incomplete este data de diferenta:

Qin=Qi-Qin=119617-119617=0 kJ/kg (18)

cu

Qi=119617 kJ/kg

- puterea calorica inferioara a benzinei

Qin=119617 kJ/kg

- caldura degajata in procesul de ardere.

Deoarece =3,2, arderea combustibilului este completa, caldura degajata Qin este egala cu puterea calorica inferioara Qi a combustibilului.

Caldura transmisa in sistemul de racire este data de diferenta:

Qrac= Qdis - (Qe +Qrp+Qge+Qin)=

= 119617-(25478+3144+70443+0)=20552 kJ/kg (1')

2 Trasarea diagramei de flux termic

Ilustrarea grafica a distributiei caldurilor in motor se obtine prin intermediul diagramei de flux termic care reprezinta, la o anumita scara, marimea termenilor din bilantul termic.

Ca procente din caldura disponibila Qdis, termenii bilantului termic sunt prezentati in urmatorul tabel:

Tabelul 1

Qdis

Qe

Qrp

Qge

Qrac

Qin

Fig 2 Repartitia procentuala a bilantului termic

Fig 3 Nivelul caldurilor ce participa la bilantul termic





Politica de confidentialitate


creeaza logo.com Copyright © 2024 - Toate drepturile rezervate.
Toate documentele au caracter informativ cu scop educational.