 |
Выделим в каком-то теле бесконечно малый параллепипед
|
|
|
|
Будем считать, что в нем остается постоянным 
в направлении оси X
dQ/ - бесконечно малое количество теплоты входящ в параллепипед по направлении к Х
dQ// - -/- выходит в направлении оси X
Воспользовавшись законом Фурье и уравнением термодинамики получим уравнение Фурье – Кирхгофа:
а- коэффициент температуропроводности – характерезует скорость изменения температуры в К
Условия однозначности для решения уравнения Фурье-Кирхгофа.
1)Геометрические условия однозначности(форму и размеры тела определяются однозначно)
2)Физические условия однозначности(однозначность определ теплофизич харак-ки тела)
3)Временные условия однозначности (описывает зависимость температуры от времени или её распределения в нач. момент времени)
4)Граничные условия:
А) 1- ого рода – определяют распределение температуры на поверхности тела
Б)3 – ого рода – описывают особенности теплообмена на границе тела
Стационарная теплопроводность однородной плоской стенки при граничных условиях первого рода. Термическое сопротивление.
27. Стационарную теплопроводность многослойной плоской стенки при граничных условиях первого рода. Термическое сопротивление многослойной стенки.
Теплоотдача. Уравнение Ньютона-Рихмана. Коэффициент теплоотдачи, влияющие на него факторы.
Теплоотдача – понимается частный случай конвекции, представляющий собой процесс переноса теплоты между подвижной средой и поверхностью твердой стенки.
Уравнение описывающее конвективную теплоотдачу уравнение Ньютона-Рихмана:
Теплопередача через плоскую стенку. Выражение для термического сопротивления и коэффициента теплопередачи.
|
|
|
Теплопередача через цилиндрическую стенку. Выражение для термического сопротивления и коэффициента теплопередачи.
Методика решения задачи по интенсификации теплопередачи. Оребрение поверхностей.
1) определяются все термические сопротивления, входящие в формулу для определения коэффицента теплопередачи 
2) Выбираются наибольшие термические сопротивления (Отличающееся от остальных, как минимум на порядок = 10)
3)Принимаются меры для его снижения
4) Если все термические сопротивления одного порядка, то нужно принимать меры для их…..
Оребрение поверхности
Особенности тепловой изоляции цилиндрических труб. Понятие «критический диаметр» изоляции.
dкр - диаметр изоляции, отвечающий минимальномузначению термическому сопротивлению называют критическим диаметром изоляции
Основные положения теории подобия. Теоремы подобия. Общая методика определения коэффицента теплоотдачи при помощи уравнения подобия.
Теорема подобия.
1) У подобных явлений числа подобия одинаковые
2) Решение системы дифф-ных уравнений, описывающих конвективную теплоотдачу, может быть представлено в виде уравнения подобия, составленного из чисел подобия.
3) Подобны те явления, условия однозначности которых подобны, и числа подобия, составленные из условий однозначности, численно равны.
Сходственные точки – точки пространства, координаты которых относящихся друг к другу как некоторые постоянные числа
Сходственные моменты времени – моменты времени, отмерянные от одного начала и относящиеся друг к другу как некоторые постоянные числа.
Физические явления считаются подобными, если в сходные моменты времени в сходных точках отношение одинаковых величин есть некоторое постоянные числа.
Методика определения коэффициента…
1) Исходя их анализа особенностей из справочной литературы выбираются конкретные уравнения подобия.
|
|
|
2) Определяются числа подобия, входящие в правую часть уравнения подобия.
3) Определяется Nu по уравнению подобия
4) Находятся коэффициент теплоотдачи
34. Основные числа подобия. Определяющий размер и опр. Температура.
35. Классификация теплообменных аппаратов. Характер изменения температур в …
36. Основные уравнения для расчета рекуперативных теплообменных аппаратов.
Q=K̄̄F∆t̄
K̄=(K̕ + K”) / 2
K̕, K” – соотв. Коэф-т теплопередачи на входе и выходе из тепл.ап.
∆t̄=(∆tб-∆tM) / ln (∆tб/∆tM) – среднелогарифмич. температура
∆tб – max разность температур теплоносителей
∆tM – min ----------//-----
Прямоток: ∆t̄=(t1̓+t2̓)-(t1̋-t2̋) / ln (t1̓-t2̓)/ (t1̋-t2̋)
Противоток: ∆t̄=(t1̓-t2̓)-(t1̋-t2̋) / ln (t1̓-t2̓)/ (t1̋-t2̋)
37. Тепловое излучение (определение, основные понятия). Основные законы теплового излучения.
38. Тепловые экраны как средство защиты от теплового излучения.
39. Теплообмен излучение двух тел, произвольно расположенных в пространстве. Анализ частных случаев (тело и оболочка, две параллельные пластины бесконечной длины).
40. Общие сведения о топливе (элементарный состав, теплота сгорания).
41. Определение необходимого количества воздуха, требуемого для горения.
42. Классификация двигателей внутреннего сгорания.
По способу осуществления рабочего цикла: По способу воспламенения:
- четырехтактные, - двухтактные -двигатели легкого топлива, - дизели
По способу воспламенения: По способу смесеобразования:
-двигатели легкого топлива, -дизели - внешнее, - внутреннее
По способу смесеобразования: По роду используемого топлива:
- внешнее, - внутреннее - ДВС легкого топлива, - ДВС тяжелого топлива
По способу охлаждения: По способу регулирования мощности:
- жидкостное, - воздушное - количеств., - качественное, - смешанное
По способу распределения цилиндров: По назначению:
- рядное, - V-образное, - оппозитное -стационарные,-транспортные,-судовые, -авиац.
43.Классификация двигателей внутреннего сгорания.
По способу осуществления рабочего цикла:
1. Четырехтактный
2. Двухтактный
По способу воспламенения
1. От внешнего источника – бензиновые
|
|
|
2. От сжатия – дизельные
По роду используемого топлива
1. ДВС легкого топлива – бензин, керосин
2. ДВС тяжелого топлива – дизель, мазут
По способу охлаждения
1. Жидкостная система
2. Воздушная
По способу регулирования мощности
1. Количественная
2. Качественная
3. Смешанная
По способу расположения цилиндров
1. Рядные
2. V-образные
3. Оппозитные
По назначению
1. Стационарные
2. Транспортные
3. Судовые
4. Авиационные
44.Отличие действительных циклов ДВС от теоретических. Основные понятия и определения (рабочий объем, полный объем, степень сжатия, коэффициент избытка воздуха, коэффициент наполнения, коэффициент остаточных газов). Индикаторная диаграмма ДВС.
Отличия. Те допущения, которые делаются для упрощения действительных циклов
1. В цилиндре находится постоянное несменяемое количество рабочего тела.
2. Рабочее тело – идеальный газ.
3. Процессы сжатия и расширения считаются адиабатными.
4. Процессы горения и выпуска заменяются подводом и отводом теплоты из вне в определенные моменты цикла.
5. Теплоемкость рабочего тела считается постоянной. С=const.
Когда поршень достигает верхней мертвой точки, над ним остается небольшое свободное пространство, которое называется камерой сжатия, или сгорания.
Рабочий объем цилиндра — объем между мертвыми точками.
Полный объем – объем камеры сгорания + рабочий объем.
Степень сжатия – отношение полного объема к объему камеры сгорания.
Отношение количества воздуха, действительно подаваемого в цилиндр, к теоретически необходимому называют коэффициентом избытка воздуха αт = Vвд / Vв.
Коэффициент наполнения – отношение количества свежего заряда, действительно поступившего в цилиндр двигателя к тому заряду, которое могло бы заполнить объем цилиндра если бы были неизменными P и t окружающего атмосферного воздуха.
Коэффициент остаточных газов – отношение числа молей остаточных газов к числу молей свежего заряда, поступившего в цилиндр в течении впуска. Чем выше, тем меньше КПД.
|
|
|
45. Анализ основных процессов в четырехтактном ДВС
Рабочий цикл в поршневых двигателях внутреннего сгорания состоит из пяти процессов: впуска, сжатия, сгорания, расширения и выпуска. В двигателе рабочий цикл может быть осуществлен по следующей широко применяемой схеме:
1. В процессе впуска поршень перемещается от верхней мертвой точки (в.м.т.) к нижней мертвой точке (н.м.т.), а освобождающееся надпоршневое пространство цилиндра заполняется смесью воздуха с топливом. Из-за разности давлений во впускном коллекторе и внутри цилиндра двигателя при открытии впускного клапана смесь поступает (всасывается) в цилиндр в момент времени, называемый углом открытия впускного клапана φа.
Воздушно-топливная смесь и продукты сгорания (всегда остающиеся в объеме пространства сжатия от предыдущего цикла), смешиваясь между собой, образуют рабочую смесь.
2. В процессе сжатия оба клапана закрыты и поршень, перемещаясь от н.м.т. к в.м.т. и уменьшая объем надпоршневой полости, сжимает рабочую смесь (в общем случае рабочее тело). Сжатие рабочего тела ускоряет процесс сгорания и этим предопределяет возможную полноту использования тепла, выделяющегося при сжигании топлива в цилиндре.
3. В процессе сгорания происходит окисление топлива кислородом воздуха, входящего в состав рабочей смеси, вследствие чего давление в надпоршневой полости резко возрастает.
В рассматриваемой схеме рабочая смесь в нужный момент вблизи в.м.т. поджигается от постороннего источника с помощью электрической искры высокого напряжения (порядка 15 кв). Для подачи искры в цилиндр служит свеча зажигания, которая ввертывается в головку цилиндра.
Для двигателей с воспламенением топлива от тепла, выделяющегося от предварительно сжатого воздуха, запальная свеча не нужна. Такие двигатели снабжаются специальной форсункой, через которую в нужный момент в цилиндр впрыскивается топливо под давлением в 100 ÷ 300 кГ/см² (≈ 10—30 Мн/м²) и более.
4. В процессе расширения раскаленные газы, стремясь расшириться, перемещают поршень от в.м.т. к н.м.т. Совершается рабочий ход поршня, который через шатун передает давление на шатунную шейку коленчатого вала и проворачивает его.
6. В процессе выпуска поршень перемещается от н.м.т. к в.м.т. и через второй открывающийся к этому времени клапан, выталкивает отработавшие газы из цилиндра. Продукты сгорания остаются только в объеме камеры сгорания, откуда их нельзя вытеснить поршнем. Непрерывность работы двигателя обеспечивается последующим повторением рабочих циклов.
46. Индикаторные и эффективные показатели ДВС.
|
|
|
Индикаторные показатели характеризуют эффективность рабочего процесса ДВС.
Индикаторная работа характеризуется положительной площадью индикаторной диаграммы и представляет собой работы, которую совершают газы в цилиндре ДВС в течении одного рабочего цикла.
Среднее индикаторное давление – величина условного постоянного давления, которое действует на поршень в течении такта расширения, совершая работу, равную индикаторной работе цикла.
Индикаторная мощность – мощность, которая развивается рабочим телом внутри цилиндра двигателя.
Расход топлива, который приходится на единицу индикаторной работы = индикаторный удельный расход топлива.
Индикаторное КПД определяется как отношение индикаторной работы, равной 1 кВт*ч, к соответствующей затраченной теплоте топлива.
Эффективные показатели ДВС
Совокупность того, как хорош двигатель.
Среднее эф. Давление – разность сред. Индикаторного давления и среднего давления механических потерь на трение.
Отношение среднего эф.давления к среднему индик.давлени. – механический кпд двигателя.
Эффективная мощность – мощность, снимаемая с вала двигателя, представляет собой произведении индикат мощности на механическое КПД.
|
|
|
