Не все тепло, выделившееся при сгорании топлива в цилиндрах, используется полезно, т. е. преобразуется в механическую работу на валу дизеля. Значительная часть тепла уносится с охлаждающей водой и маслом, выбрасывается с отработавшими газами, расходуется при охлаждении наддувочного воздуха, рассеивается в окружающую среду; это тепловые потери двигателя.
Для анализа эффективности работы тепловых двигателей используется понятие о тепловом балансе, который отражает распределение введенной в двигатель химической энергии топлива <3т по составляющим и обычно выражается уравнением'
1т - 0.е + СгЗв + <2м + <2ив+ Опр.
где Ое - тепло, преобразованное в полезную механическую работу иа коленчатом валу дизеля;
Ог - количество теплоты, уносимой с отработавшими газами;
(?п - количество теплоты, отводимой с охлаждающей водой;
Ом - количество теплоты, отводимой от дизеля со смазочным маслом;
Онв - тепло, отводимое от наддувочного
Таблица 2
|
Тепловые |
двигатели |
||||||||
|
Параметры дизеля и составляющие теплового баланса |
ПД1М |
2Д100 |
1 ОД 1 00 |
1 1Д45 |
2Д70 |
ЗД70 |
1А-5Д4 9 |
2А-5Д49 |
1Д49 |
|
Эффективная мощность, кВт Частота вращения вала, об/мин Удельный эффективный расход топлива, г/(кВт-ч) Теплота, внесенная в цилиндры дизеля с топливом, МДж/ч Полезно использо- |
880 750 225 8375,4 3182,5 |
1470 850 231 14363,8 5171,0 |
2200 850 218 20287,1 7709,1 |
2200 750 231 21496,9 7738,9 |
2200 1000 204 18984,2 7878,4 |
2940 1000 207 25742,9 10554,6 |
2200 1000 214 19914,8 8165,2 |
2940 1000 211 26240,4 10758,4 |
4420 1100 220 41132,5 16247,3 |
|
ванное тепло, МДж/ч |
38,0 |
36,0 |
38,0 |
36,0 |
41,5 |
41,0 |
40,5 |
41,0 |
39,5 |
|
Отвод тепла с водой, МДж/ч |
1884,4 |
2154,6 |
2333 |
3654,5 |
2750,0 |
2934,1 |
2788,1 |
3411,2 |
5552,9 |
|
22,5 |
15,0 |
11,5 |
17,0 |
14,5 |
11,4 |
14,0 |
13,0 |
13,5 |
|
|
Отвод тепла с маслом, МДж/ч |
293,1 |
1580,0 |
2028,7 |
1891,7 |
957.0 |
1640,5 |
1553,3 |
1705,6 |
2056,6 |
|
3,5 |
11.0 |
10,0 |
8,8 |
5,0 |
6,4 |
7,8 |
0,5 |
5,0 |
|
|
Отвод тепла от наддувочного воздуха, МДж/ч Унос тепла с отра- |
170,7 |
- |
1623,0 |
967,4 |
1568,6 |
1840,4 |
1254,6 |
1968,0 |
3496,3 |
|
2,0 2847,7 |
5458,2 |
8,0 6593,3 |
4,5 7244,5 |
8,2 5847,1 |
7,1 8778,4 |
6,3 6173,6 |
7,5 8396,8 |
8,5 13779,4 |
|
|
ботавшими газами, МДж/ч |
34 |
38,0 |
32,5 |
33,7 |
30,8 |
34,1 |
31,0 |
32,0 |
33,5 |
Примечание. В знаменателе дан процент от тепла, внесенного в цилиндры дизеля с топливом воздуха (в охладителе воздуха); Опр - прочие тепловые потери (рассеивание тепла в окружающую среду, потери от неполноты сгорания топлива и др.).
Все перечисленные составляющие теплового баланса определяют экспериментально на испытательном стенде и относят к одному часу работы двигателя, т. е. размерность составляющих килоджоуль/час (кДж/ч). Так, теплота, внесенная в двигатель с топливом, от=о„вч, где Он - теплота сгорания (теплотворность) дизельного топлива, составляющая примерно 42 300 кДж/кг; Вч - расход топлива дизелем, кг/ч.
Составляющие теплового баланса меняются в зависимости от нагрузки, температуры воды и масла, температуры окружающего воздуха, частоты вращения вала дизеля и т. д. Так, например, при температуре охлаждающей воды 50 °С отвод тепла в воду примерно в 1,4 раза больше, чем при температуре воды в системе 90 °С; соответственно тепло перераспределяется и по другим составляющим. В табл. 2 приведены тепловые балансы различных тепловозных дизелей при температуре воды 70-80°С.
⇐ | Горение топлива в цилиндрах дизеля | | Тепловозы: Механическое оборудование: Устройство и ремонт | | Мощность и к.п.д. дизеля | ⇒