Исследование охлаждения надувочного воздуха автомобильного двигателя на безмоторном стенде - Дипломная работа

Актуальность работы определяется продолжающейся тенденцией форсирования поршневых двигателей внутреннего сгорания (ДВС) по среднему эффективному давлению цикла ре на фоне ужесточения экологических требований, требований экономичности при установленных ресурсах работы. С ростом ре, или иначе - литровой мощности, возрастает нагрузка на теплообменные устройства (ТОУ), применяемые в ДВС, такие как, охладитель надувочного воздуха (ОНВ), радиатор системы охлаждения, масляный радиатор и т.д. Процесс проектирования важный этап создания ТОУ, так как от точности конечных результатов проводимых при этом расчетов зависит трудоемкость и время процесса доводки. Метод исследования: В работе применены методы расчетно-теоретического исследования, экономического анализа реализации проекта . 2. проведена оценка максимально возможного уровня потерь давления во внутренних (по надувочному воздуху) каналах ОНВ типа «воздух-воздух»;В процессе предварительного сжатия воздуха в компрессоре его давление и температура повышаются, повышается плотность. Повысить плотность на входе в цилиндры двигателя можно не только в компрессоре, но и за счет его охлаждения после компрессора. Вопросам исследования процессов теплообмена и гидродинамики посвящены работы авторов М.А.Михеева, В.П.Исаченко, Жукаускаса А.А., Лыкова А.А., Леонтьева А.И., Щукина В.К., Гортышева Ю.А., Идельчика И.Е., Кутателадзе С.С., Луканина В.Н., Кейса В.М., Лондона А.Л. и др. Повышение массового наполнения цилиндров при постоянных параметрах подачи (впрыска) топлива влияет на значение индикаторного к.п.д. Наиболее часто в ДВС применяют рекуперативные (поверхностные) охладители, в которых теплота от воздуха в охлаждающую его среду происходит через разделяющую их поверхность.Прикладные программы численного анализа, реализованные в виде коммерческих пакетов, широко внедряются в промышленность как инструмент проектирования различных энергетических устройств. Точность результатов численного анализа зависит от точности задания (расчета) граничных условий [6, 14, 30]. В основе поверочных тепловых расчетов любого теплообменника лежат эмпирические данные, полученные в результате опытных исследований и обобщенных в виде уравнений подобия теплообмена [4, 12, 13, 17]. Блок-схема теплового расчета приведена на рис 1.1. В работе [26] отмечается о взаимном влиянии тепловых и гидравлических характеристик течения воздуха в каналах охлаждения сопловых дефлекторных лопаток высокотемпературных газотурбинных двигателей (ГТД).Тепловой эффективностью ОНВ называют отношение действительного количества теплоты, отведенного от наддувочного воздуха в реальном процессе Qd, к количеству теплоты, соответствующему максимальной разнице температур между теплоносителями Qt [19, 24 и др.]. В соответствие с данным определением и схемой на рис.2.1, запишем: (5) где GГ, СРГ - соответственно расход и удельная теплоемкость при постоянном давлении наддувочного («горячего») воздуха; ТГ1, ТГ2 - соответственно температуры наддувочного воздуха на входе и на выходе из ОНВ; ТХ1-температура охлаждающего (атмосферного) воздуха или охлаждающей жидкости (в зависимости от выбранной системы).Гидравлическое совершенство охладителей наддувочного воздуха характеризуется относительной потерей давления теплоносителей - это отношение разности (перепада) давлений на входе и на выходе к давлению на входе [5, 7]: - для наддувочного воздуха ?Г = ? РГ / РГ1; (7) индекс «г» относится к наддувочному воздуху, индекс «х» - к охлаждающему теплоносителю; 1,2 - соответственно сечение на входе и выходе. Для наддувочного воздуха вводится понятие коэффициента гидравлической эффективности ?Г, представляющему собой отношение давлений на выходе и на входе в теплообменник: ?Г = РГ2 / РГ1 = 1 - ?РГ / РГ1 = 1-? Г. Гидравлическое совершенство внешних и внутренних каналов оценивают по значению коэффициента энергетической эффективности [11]: Е = Q / (N1 N2), (10) где N1и N2 - мощность, затрачиваемая на прокачку охлаждаемого и охлаждающего теплоносителей. Следует отметить, что оценку совершенства охладителей по значению Е (метод академика М.В.Кирпичева) проводят в том случае, если нет жестких ограничений по габаритам.И хотя эксперимент предполагает под собой наличие средств измерения, собранных в одну систему и методик проведения эксперимента, что само по себе дорого и достаточно длительно - отказаться от эксперимента нельзя.Как показывает анализ работ отечественных и зарубежных специалистов [2, 3, 8, 18 и др.], совершенствование удельно-массовых и экологических показателей поршневых КДВС будет сопровождаться реализацией повышенных значений среднего эффективного давления цикла ре с применением комплексных мероприятий по снижению выбросов вредных веществ (ВВВ). Рост значений ре связан с ростом значений степени повышения давления воздуха в компрессоре ?К агрегата наддува. Однако специфика центробежных компрессоров, а именно их рассматривают в качестве нагнетателей, заключается в том, что рост значений ?К возможен при всех равных прочих условиях, при повышенн

СОДЕРЖАНИЕ гидравлический охладитель воздухоснабжение

Введение

Глава I. Обзор способов определения тепловых и гидравлических характеристик ОНВ

1.1 Влияние ОНВ на показатели работы комбинированного дизеля

1.2 Обзор и анализ расчетных методов определения тепловых и гидравлических характеристик ОНВ

1.3 Экспериментальное определение тепловых характеристик ОНВ

1.4 Экспериментальное определение гидравлических характеристик ОНВ

Выводы по главе I

Глава II. Расчетный анализ влияния характеристик элементов системы воздухоснабжения на наполнение цилиндров ДВС

2.1 Влияние эффективности компрессорной ступени ТКР на наполнение цилиндров ДВС

2.2 Влияние тепловой эффективности ОНВ на наполнение цилиндров ДВС

2.3 ОНВ в системе двуступенчатого наддува

Выводы по главе II

Глава III. Опытный стенд для исследования тепловых и гидравлических характеристик теплообменников

3.1 Состав стенда

3.2 Средства измерения, метрологический анализ

3.3 Планировка и размещение стенда на площадях кафедры

3.4 Экономический анализ реализации проекта

Заключение

Список литературы

Исходя из вышеизложенного можно сказать, что хотя расчеты при проектировании очень важны, они не отменяют необходимость эксперимента. Это связано с несовершенством алгоритмов постановки задач и средствами их решения (пакеты программ). И хотя эксперимент предполагает под собой наличие средств измерения, собранных в одну систему и методик проведения эксперимента, что само по себе дорого и достаточно длительно - отказаться от эксперимента нельзя.

Поэтому своей задачей исследования считаю разработку принципиальной

Схемы стенда, принципа его работы, проведения анализа средств измерений.