Дәріс энергетикалық қондырғылар. Іштен жанатын қозғалтқыштар (ІЖҚ)
жүктеу/скачать 1,12 Mb.
|
| 6.3 Жылу балансы
Қозғалтқыштың нақты циклын талдау отын қызуының аз бөлігі ғана иінді біліктің пайдалы жұмысына айналып, басым бөлігі шығын болатынын көрсетеді. Отын қызуын пайдалы жылуға және шығын түріне бөлуді жылу балансы деп атайды. Мұндай баланс жылуды пайдаланудың тиімділігін арттыру жолдарын сараптау үшін және қозғалтқыштың салқындату жүйесін есептеп, жобалау кезінде керекті мәлімет алуға қажет. Жылу балансын қозғалтқыштың әртүрлі режимі үшін белгілі бір мерзім аралығында жұмсалатын отын мөлшерінің қызуына шақтап, көбінесе тәжірибелік тәсілмен анықтайды. Жылу балансының жалпы теңдеуі (Дж/с) Qж= Qе + Qсал + Qг + Qшж + Qм + Qқал, (92) мұндағы Qж – белгілі бір мерзімде қозғалтқыш ішіне енген отын қызуына тең жалпы жылу мөлшері ; Qе – қозғалтқыштың тиімді қуатына барабар жылу мөлшері; Qсал – салқындату жүйесіне берілетін жылу мөлшері; Qг – айналымнан шыққан газбен жоғалатын жылу мөлшері; Qшж – отынның шала жануынан жоғалатын жылу мөлшері; Qм – майлау жүйесіне берілетін жылу мөлшері; Qқал – жылу балансының өзге шығын түрлерін есепке алатын қалдық бөлігі. Жылу балансын зерделеу үшін әлдеқайда қолайлы үлестік өлшеммен (пайызбен) де есептеуге болады. Онда qж = qе + qсал + qг + qшж + qм + qқал = 100 %, (93) бұл арада qе = 100 Qе / Qж, qсал = 100 Qсал/ Qж тағы с.с. Жылу балансының теңдеуінде механикалық шығын ескерілмеген, өйткені үйкеліске шығындалған энергия қайтадан жылуға айналып, салқындату және майлау жүйесі арқылы сыртқа шығады. Жалпы жылу мөлшері. Жанар май жанғанда бөлінетін жылу мөлшерін Qж отынның төменгі қызуы Нu (Дж/кг) мен белгілі бір мерзім ішіндегі отын шығыны Gот (кг/с) арқылы анықтайды Qж = Нu * Gот (Дж/с); (94) Тиімді жұмысқа сәйкес жылу 1 с ішінде қозғалтқыштың тиімді жұмысына айналатын жылу мөлшері (Дж/с) Вт өлшеміндегі тиімді қуатқа тепе-тең Qе = Nе, Дж/с (Вт); (95) Сонымен қатар бұл жылудың үлестік мөлшері қозғалтқыштың тиімді ПӘК-нің мағынасы болып табылады. Салқындату жүйесіне берілетін жылу. Цилиндр және цилиндр төбесі арқылы салқындату жүйесіне өтетін жылу мөлшерін төмендегі теңдеу бойынша анықтауға болады Qсал = Gсал ссз (tш - tк), (Дж/с), (96) мұндағы Gсал – салқындатқыш заттың айналымдағы мөлшері, кг/с; ссз – салқындатқыш заттың жылу сыйымдылығы, Дж/(кмоль 0С); tш – салқындатқыш заттың қозғалтқыштан шығардағы температурасы, 0С; tк – салқындатқыш заттың қозғалтқышқа кірердегі температурасы, 0С. Айналымнан шыққан газбен жоғалатын жылу. Шығынның бұл түрін айналымнан шыққан газ қызуы мен цилиндрге енген жаңа заряд жылуының айырмасы ретінде анықтайды Qг = Gот [M2 (μcр") tг – M1 (μcр) tо], Дж/с, (97) мұндағы M2 мен M1 – жұмыс істеп болған газ және жаңа заряд мөлшері, кмоль/кг; μcр" мен μcр – жұмыс істеп болған газ және жаңа зарядтың жылу сыйымдылығы, Дж/(кмоль0С); tг – айналымнан шыққан газдың үрлеу құбырындағы температурасы, 0С; t0 – жаңа зарядтің енгізу құбыры алдындағы температурасы, 0С; Қозғалтқыштан шығатын газбен жоғалатын жылудың негізгі бөлігі – идеалды циклдың міндетті (термодинамиканың екінші заңына сәйкес) жылу шығыны. Шала жану шығыны. Бензин қозғалтқышының бірталай режимдерінде байытылған (α<1) жанғыш қосынды пайдаланылады. Мұндай жағдайда отынның толық жанбауынан (химиялық фактор) жану процесінде бөлінетін жылу мөлшері отын қызуына Нu тең емес. Бұл айырмашылық, яғни шала жану шығыны Qшж = ΔНu Gот, Дж/с, (98) мұндағы ΔНu – толық жанбау себебінен бөлінбейтін жылу мөлшері. Бұл шаманы мына теңдеу арқылы табуға болады: ΔНu = 119950 ·(1 - α) · L0, кДж/кг, (99) мұндағы 119950 – айналымнан шыққан газ құрамындағы жанбай қалған сутегінің Н2 көміртегі тотығының СО мөлшеріне қатынасын ескеретін тұрақты шама, кДж/кмоль. Түрлі физикалық себептерден отынның толық жанбауы α>1 болған жағдайында да мүмкін. Қозғалтқыштың қалыпты режимінде бұл шығын болмайды, әдетте оны баланс теңдеуіндегі қалдық шығынға қосады. Майлау жүйесіне беретін жылу. Майлау жүйесі арқылы сыртқа шығатын жылу шамасын май салқындатқышқа түсетін жылу бойынша анықтайды. Qм = Gм cм (tк – tш), Дж/с, (100) мұндағы Gм – майлау жүйесінің айналымындағы май мөлшері, кг/с; см – салқындатқыш заттың жылу сыйымдылығы, Дж/(кг 0С); tш – салқындатқыш заттың қозғалтқыштан шығардағы температурасы, 0С; tк – салқындатқыш заттың қозғалтқышқа кірердегі температурасы, 0С. Жылу балансының қалдық бөлігі. Қозғалтқыштың негізгі жылу шығындарынан басқа газ алмастыру, физикалық себептерден отынның толық жанбауы сияқты және өзге де ескерілмеген (мысалы, Qсал мен Qм ішіне енбеген үйкеліс шығыны) қосымша шығын түрлері бар. Бұл шығындардың әрқайсысы белгісіз болғандықтан, олардың жиынтық шамасын жалпы жылу мөлшері мен негізгі жылу шығындарының айырмасына тең деп алады. Qқал= Qж – ( Qе + Qсал + Qг + Qм ), Дж/с. (101) Қозғалтқыштың лайықталған режиміне тән жылу балансы отын қызуының басым бөлігі айналымнан шыққан газбен және салқындату жүйесі арқылы жоғалатынын көрсетеді. Сондықтан шығынның осы түрлерін азайтудың маңызы аса зор. Тәжірибелік зерттеулерге қарағанда салқындатқыш заттың температурасын 10 0С көтеру qсал шамасын 3-4 % кемітеді, оған қоса үйкеліс шығыны азаяды. Соңғы жылдары шетелдік фирмалар қолға алып жүрген керамикалық, яғни негізгі тетіктері қызуға берік және жылу өткізгіштігі төмен керамикалық қоспадан жасалған қозғалтқышта салқындату жүйесіне өтетін жылу мөлшері өте аз. Бірақ, оның есесіне айналымнан шыққан газ қызуы күрт ұлғаяды (мұндай жағдайда газ турбиналық үрлеу тәсілін қолдану тиімді). Айналымнан шыққан газ ішіндегі өте мол жылу энергиясын пайдаланудың бірнеше тәсілі белгілі. Мысалы, иінді білікке тіркелген газ турбинасы моторға қосымша қуат қосып, оның ПӘК-ін өсіреді. Тұрақты (стационарлық) ірі қозғалтқыштың газ жылуын ысытқыш қазандықта, тағы с.с. құрал жабдықтарда іске асыруға болады. Дегенмен, qг энергиясын пайдаланудың тиімді жолы – қозғалтқышты үстеме толтыру мақсатында газ турбиналық үрлеумен әдісі жиірек қолданылады. Жылу балансына қозғалтқыш режимінің өзгеруі әсер етеді. жүктеу/скачать 1,12 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|