5.7 Термический кпд цикла

(46)

5.8 Среднее теоретическое индикаторное давление

(44)

Среднее индикаторное давление представляет собой некоторое условное постоянное давление, при воздействии которого на поршень в течение одного хода совершается работа, равная работе за цикл. Этот параметр характеризует напряженность работы двигателя.

Действительная индикаторная диаграмма меньше теоретической за счет отличия действительных процессов от теоретических. Уменьшение площади индикаторной диаграммы можно учесть с помощью коэффициента полноты диаграммы  = 0,92 - 0,97 (берем равным 0,95), а механические потери относительным механическим КПД м = 0,95 - 0,99 (берем равным 0,97).

Среднее эффективное давление цикла

(45)

Обычные значения pe составляет (0,6 - 1,1) МПа (для карбюраторных ДВС).

6. Геометрические характеристики двигателя.

6.1. Рабочий объем цилиндра

(47)

где z - число цилиндров, n - число оборотов в секунду, Pе - эффективная мощность двигателя (кВт), pe - среднее эффективное давление цикла, τ - тактность.

6.2. Определение диаметра цилиндра и рабочего хода поршня.

При заданном значении S/D = b (берем равным 1).

(49)

2. Расчёт теплообменной поверхности радиатора

Исходные данные:

Мощность двигателя .

Температура воды на входе 90^оС.

Температура воздуха на входе 30 ^оС.

Скорость обдува ω=20 м/с.

Высота радиатора H= 300 мм.

Ширина В=50 мм.

Размер трубки b×a 25×5.

Размещение трубок двухрядное.

Шаг трубок s= 15 мм.

Толщина рёбер 2мм.

Теплопроводность рёбер 53,6Вт/(м*К).

1. Основные расчётные уравнения.

Для расчёта теплообменника используются два основных уравнения: уравнение теплового баланса и уравнение теплопередачи.

Первое говорит о том, что тепловой поток от горячего теплоносителя равен тепловому потоку, полученному холодным теплоносителем.

1. Определение количества рёбер(n)

Рассчитаем один элемент радиатора – трубку с оребрённой поверхностью. В результате расчёта надо определить необходимое количество трубок, составляющих радиатор, и количество рёбер.

Количество элементов n определяется по формуле:

n= ψN/ Q_тр.

Где ψ – доля тепла, отводимая от двигателя (ψ=0,25…0,27); N – мощность двигателя; Q_тр - тепло отводимое одним элементом (300…700)Вт

.

Уточняем тепловой поток, отводимый одним элементом, Q_{тр :}

Вт.

2. Расчёт коэффициента теплоотдачи от воды к стенке

Теплофизические свойства воды принимаем при температуре входа 90^оС; ρ=965кг/м³; υ=0,326*10^-6м²/с; λ=68*10^-2 ; Pr=c_p=1,95.

Определяем эквивалентный диаметр трубки

d_э =4S/П.

Где S площадь радиатора, равная:

.

Где Hf- высота ребра (25мм), Nf-количество рёбер, Tf- толщина ребра, d_o-наружний диаметр трубы (50мм), D- внутренний диаметр трубы (47мм).

Причем: Rf=3Tf

Смачиваемый периметр

.

Находим эквивалентный диаметр

.

Вычисляем критерий Рейнольса для течения воды в трубке, задавшись скоростью ω=0,8 м/с:

.

Вычисляем критерий Нуссельта:

.

Определяем коэффициент теплоотдачи:

Вт/(м²/К).

3. Расчёт коэффициента теплоотдачи αв от стенки трубки к воздуху.

Теплофизические свойства воздуха принимаем при температуре входа 30^оС; ρ=1,185кг/м³; υ=15,5*10^-6 м²/с; λ=2,63*10^-2 ; Pr=7.

Вычисляем критерий Рейнольдса для течения воздуха в межтрубном пространстве, за характерный размер принимаем ширину радиатора В:

.

Вычисляем критерий Нуссельта:

.

Определяем коэффициент теплоотдачи:

Вт/(м²/К).

4. Определение средней температуры теплоносителей.

Определяем массовый расход воды:

кг/с.

Определяем массовый расход воздуха:

кг/с.

Определяем среднюю температуру теплоносителей, если теплоёмкости воды и воздуха соответственно с_р=4208 Дж/(кг*к) и с_р=1005 Дж/(кг*к).

^оС.

^оС.

1.5 Определение коэффициента эффективности оребрения.

Вычисляем длину ребра:

.

Определяем безразмерный параметр х:

.

Находим коэффициент эффективности оребрения:

0,924.

1.6 Предварительное определение площади оребрения.

Площадь боковой поверхности трубки:

м².

Определяем среднюю температуру стенки трубки.

^оС.

Площадь поверхности оребрения:

.

Количество рёбер:

.

Расстояние между рёбрами:

1.7 Уточнённый расчёт.

Определяем критерий Рейнольса, за эквивалентный диаметр принимаем 2h:

.

Вычисляем критерий Нуссельта:

.

Уточняем коэффициент теплоотдачи α_в от оребрённой стенки к воздуху:

Вт/(м²/К).

Уточняем температуру, для чего определяем живое сечение радиатора S и пересчитываем расход воздуха G_в.

_.

кг/с.

^оС.

Уточняем коэффициент эффективности оребрения:

.

0,618.

Определяем свободную поверхность трубки между рёбрами:

м².

Уточняем площадь рёбер:

.

Оцениваем погрешность:

Увеличиваем высоту трубки радиатора пропорционально недостающим процентам.

Определяем длину радиатора, допуская двухрядное расположение трубок:

_{Определяем окончательные габариты радиатора, мм.}

H×B×L=349×50×2260.