6.3 Жылу балансы

 

Қ озғ алтқ ыштың нақ ты циклын талдау отын қ ызуының аз бө лігі ғ ана иінді біліктің пайдалы жұ мысына айналып, басым бө лігі шығ ын болатынын кө рсетеді. Отын қ ызуын пайдалы жылуғ а жә не шығ ын тү ріне бө луді жылу балансы деп атайды. Мұ ндай баланс жылуды пайдаланудың тиімділігін арттыру жолдарын сараптау ү шін жә не қ озғ алтқ ыштың салқ ындату жү йесін есептеп, жобалау кезінде керекті мә лімет алуғ а қ ажет. Жылу балансын қ озғ алтқ ыштың ә ртү рлі режимі ү шін белгілі бір мерзім аралығ ында жұ мсалатын отын мө лшерінің қ ызуына шақ тап, кө бінесе тә жірибелік тә сілмен анық тайды.

Жылу балансының жалпы тең деуі (Дж/с)

                       Q_ж= Q_е + Q_сал + Q_г + Q_шж + Q_м + Q_{қ ал},                            (92)

мұ ндағ ы Q_ж – белгілі бір мерзімде қ озғ алтқ ыш ішіне енген отын қ ызуына тең жалпы жылу мө лшері;

Q_е – қ озғ алтқ ыштың тиімді қ уатына барабар жылу мө лшері;

Q_сал – салқ ындату жү йесіне берілетін жылу мө лшері;

Q_г  – айналымнан шық қ ан газбен жоғ алатын жылу мө лшері;

Q_шж – отынның шала жануынан жоғ алатын жылу мө лшері;

Q_м  – майлау жү йесіне берілетін жылу мө лшері;

Q_{қ ал}  – жылу балансының ө зге шығ ын тү рлерін есепке алатын қ алдық бө лігі.

Жылу балансын зерделеу ү шін ә лдеқ айда қ олайлы ү лестік ө лшеммен (пайызбен) де есептеуге болады. Онда

                q_ж = q_е + q_сал + q_г + q_шж + q_м + q_{қ ал} = 100 %,                        (93)

бұ л арада q_е = 100 Q_е / Q_ж, q_сал = 100 Q_сал/ Q_ж тағ ы с. с.

Жылу балансының тең деуінде механикалық шығ ын ескерілмеген, ө йткені ү йкеліске шығ ындалғ ан энергия қ айтадан жылуғ а айналып, салқ ындату жә не майлау жү йесі арқ ылы сыртқ а шығ ады.

Жалпы жылу мө лшері. Жанар май жанғ анда бө лінетін жылу мө лшерін Q_ж отынның тө менгі қ ызуы Н_u (Дж/кг) мен белгілі бір мерзім ішіндегі отын шығ ыны G_от (кг/с) арқ ылы анық тайды

                                              Q_ж = Н_u * G_от  (Дж/с);                                          (94)

Тиімді жұ мысқ а сә йкес жылу 1 с ішінде қ озғ алтқ ыштың тиімді жұ мысына айналатын жылу мө лшері (Дж/с) Вт ө лшеміндегі тиімді қ уатқ а тепе-тең

                                  Q_е = N_е,    Дж/с (Вт);                                        (95)

Сонымен қ атар бұ л жылудың ү лестік мө лшері қ озғ алтқ ыштың тиімді ПӘ К-нің мағ ынасы болып табылады.

Салқ ындату жү йесіне берілетін жылу. Цилиндр жә не цилиндр тө бесі арқ ылы салқ ындату жү йесіне ө тетін жылу мө лшерін тө мендегі тең деу бойынша анық тауғ а болады

                             Q_сал = G_сал с_сз (t_ш - t_к), (Дж/с),                                  (96)

мұ ндағ ы G_сал – салқ ындатқ ыш заттың айналымдағ ы мө лшері, кг/с;

с_сз – салқ ындатқ ыш заттың жылу сыйымдылығ ы, Дж/(кмоль ⁰С);

t_ш  – салқ ындатқ ыш заттың қ озғ алтқ ыштан шығ ардағ ы температурасы, ⁰С;

t_к  – салқ ындатқ ыш заттың қ озғ алтқ ышқ а кірердегі температурасы, ⁰С.

Айналымнан шық қ ан газбен жоғ алатын жылу. Шығ ынның бұ л тү рін айналымнан шық қ ан газ қ ызуы мен цилиндрге енген жаң а заряд жылуының айырмасы ретінде анық тайды

                  Q_г = G_от [M₂ (μ c_р^" ) t_г – M₁ (μ c_р) t_о], Дж/с,                         (97)

мұ ндағ ы M₂ мен M₁ – жұ мыс істеп болғ ан газ жә не жаң а заряд мө лшері, кмоль/кг;

μ c_р^" мен μ c_р – жұ мыс істеп болғ ан газ жә не жаң а зарядтың жылу сыйымдылығ ы, Дж/(кмоль⁰С);

t_г  – айналымнан шық қ ан газдың ү рлеу қ ұ бырындағ ы температурасы, ⁰С;

t₀ – жаң а зарядтің енгізу қ ұ быры алдындағ ы температурасы, ⁰С;

Қ озғ алтқ ыштан шығ атын газбен жоғ алатын жылудың негізгі бө лігі – идеалды циклдың міндетті (термодинамиканың екінші заң ына сә йкес) жылу шығ ыны.

Шала жану шығ ыны. Бензин қ озғ алтқ ышының бірталай режимдерінде байытылғ ан (α < 1) жанғ ыш қ осынды пайдаланылады. Мұ ндай жағ дайда отынның толық жанбауынан (химиялық фактор) жану процесінде бө лінетін жылу мө лшері отын қ ызуына Н_u тең емес. Бұ л айырмашылық, яғ ни шала жану шығ ыны

                                Q_шж = Δ Н_u G_от, Дж/с,                                         (98) 

мұ ндағ ы Δ Н_u – толық жанбау себебінен бө лінбейтін жылу мө лшері. Бұ л шаманы мына тең деу арқ ылы табуғ а болады:

                      Δ Н_u = 119950 ·(1 - α ) · L₀, кДж/кг,                                (99)

мұ ндағ ы 119950 – айналымнан шық қ ан газ қ ұ рамындағ ы жанбай қ алғ ан сутегінің Н₂ кө міртегі тотығ ының СО мө лшеріне қ атынасын ескеретін тұ рақ ты шама, кДж/кмоль.

Тү рлі физикалық себептерден отынның толық жанбауы α > 1 болғ ан жағ дайында да мү мкін. Қ озғ алтқ ыштың қ алыпты режимінде бұ л шығ ын болмайды, ә детте оны баланс тең деуіндегі қ алдық шығ ынғ а қ осады.

Майлау жү йесіне беретін жылу. Майлау жү йесі арқ ылы сыртқ а шығ атын жылу шамасын май салқ ындатқ ышқ а тү сетін жылу бойынша анық тайды.

                             Q_м = G_м c_м (t_к – t_ш), Дж/с,                                     (100)

мұ ндағ ы G_м – майлау жү йесінің айналымындағ ы май мө лшері, кг/с;

с_м – салқ ындатқ ыш заттың жылу сыйымдылығ ы, Дж/(кг ⁰С);

t_ш – салқ ындатқ ыш заттың қ озғ алтқ ыштан шығ ардағ ы температурасы, ⁰С;

t_к – салқ ындатқ ыш заттың қ озғ алтқ ышқ а кірердегі температурасы, ⁰С.

Жылу балансының қ алдық бө лігі. Қ озғ алтқ ыштың негізгі жылу шығ ындарынан басқ а газ алмастыру, физикалық себептерден отынның толық жанбауы сияқ ты жә не ө зге де ескерілмеген (мысалы, Q_сал  мен Q_м ішіне енбеген ү йкеліс шығ ыны) қ осымша шығ ын тү рлері бар. Бұ л шығ ындардың ә рқ айсысы белгісіз болғ андық тан, олардың жиынтық шамасын жалпы жылу мө лшері мен негізгі жылу шығ ындарының айырмасына тең деп алады.

                       Q_{қ ал}= Q_ж – ( Q_е + Q_сал + Q_г + Q_м ), Дж/с.                     (101)

Қ озғ алтқ ыштың лайық талғ ан режиміне тә н жылу балансы отын қ ызуының басым бө лігі айналымнан шық қ ан газбен жә не салқ ындату жү йесі арқ ылы жоғ алатынын кө рсетеді. Сондық тан шығ ынның осы тү рлерін азайтудың маң ызы аса зор.

Тә жірибелік зерттеулерге қ арағ анда салқ ындатқ ыш заттың температурасын 10 ⁰С кө теру q_сал шамасын 3-4 % кемітеді, оғ ан қ оса ү йкеліс шығ ыны азаяды. Соң ғ ы жылдары шетелдік фирмалар қ олғ а алып жү рген керамикалық, яғ ни негізгі тетіктері қ ызуғ а берік жә не жылу ө ткізгіштігі тө мен керамикалық қ оспадан жасалғ ан қ озғ алтқ ышта салқ ындату жү йесіне ө тетін жылу мө лшері ө те аз. Бірақ, оның есесіне айналымнан шық қ ан газ қ ызуы кү рт ұ лғ аяды (мұ ндай жағ дайда газ турбиналық ү рлеу тә сілін қ олдану тиімді).

Айналымнан шық қ ан газ ішіндегі ө те мол жылу энергиясын пайдаланудың бірнеше тә сілі белгілі. Мысалы, иінді білікке тіркелген газ турбинасы моторғ а қ осымша қ уат қ осып, оның ПӘ К-ін ө сіреді. Тұ рақ ты (стационарлық ) ірі қ озғ алтқ ыштың газ жылуын ысытқ ыш қ азандық та, тағ ы с. с. қ ұ рал жабдық тарда іске асыруғ а болады. Дегенмен, q_г энергиясын пайдаланудың тиімді жолы – қ озғ алтқ ышты ү стеме толтыру мақ сатында газ турбиналық ү рлеумен ә дісі жиірек қ олданылады.

Жылу балансына қ озғ алтқ ыш режимінің ө згеруі ә сер етеді.

 

Ұ сынатын ә дебиеттер: 1 [144 – 147]; 3 [22 – 25, 177 – 182, 216 – 218]; 8 [145–149]; 4. 12 [93 – 97].

⇐ Предыдущая10111213141516171819Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: