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…..
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.
K̕ , K” – соотв. Коэф-т теплопередачи на входе и выходе из тепл.ап.
∆tб – max разность температур теплоносителей
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:
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
По способу регулирования мощности
По способу расположения цилиндров
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.