Тепловыделения от электродвигателей. Расчет тепловыделения двигателя


Тепловыделения от электродвигателей

Тепловыделения от электродвигателей насосов и вентиляторов, не имеющих принудительного охлаждения с отводом тепла за пределы помещения, ккал/ч:

, (4)

где: Ny- установочная или номинальная мощность электродвигателя, кВт;

η1 = Кп η - КПД электродвигателя при данной загрузке; здесь Кп - поправочный коэффициент, учитывающий загрузку двигателя: при Кзагр ≥ 0,8 значение Кп = 1, при Кзагр < 0,8 значение Кп принимается в следующих пределах:

Кзагр 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3

Кп 0,99 0,98 0,97 0,95 0,91

η - КПД электродвигателя при полной загрузке, определяемый по каталогу;

η = 0,8 - 0,95

Ксп – коэффициент спроса на электроэнергию, принимаемый по электротехнической части проекта, Ксп = 0,9;

 

Тепловыделения от нагретых поверхностей

При составлении баланса тепла для помещения должно учитываться поступление (удаление) тепла от нагретых (охлажденных) поверхностей воздуховодов вентиляции, местных отсосов, зонтов и укрытий оборудования. Теплоотдача от нагретых поверхностей, если известна их температура, ккал/ч:

, (5)

где : F - площадь нагретой поверхности, м2;

tпов и tв - температура соответственно нагретой поверхности и воздуха в помещении, °С;

a - коэффициент теплоотдачи от поверхности к воздуху помещения, ккал/(чм2 оС). Значения a определяют по формуле:

, (6)

где: v - скорость движения воздуха у наружной поверхности, м/с.

в зоне комфорта v = 0,5 м/с.

 

 

2.4. Тепловыделения от искусственного освещения

Принято считать, что вся энергия, затрачиваемая на освещение, переходит в тепло, нагревающее воздух помещения. Тепловыделения от освещения, ккал/ч:

(7)

где: N осв - суммарная мощность источников освещения, кВт.

 

Выделение тепла людьми

Выделение тепла и влаги людьми зависит от затрачиваемой ими энергии и температуры воздуха в помещении (табл.5). В табл. 5 приведены средние данные для мужчин. Принято считать, что женщины выделяют 85%, а дети, в среднем - 75% тепла, выделяемого мужчинами.

 

Таблица 5

Количество тепла, выделяемого взрослыми людьми (мужчинами)

Показатели Количество тепла, ккал/ч., выделяемого людьми при температуре воздуха в помещении, °С
  При легкой работе    
Тепло:            
явное
скрытое
полное  
  При работе средней тяжести    
Тепло:            
явное
скрытое
полное
  При тяжелой работе    
Тепло:            
явное
скрытое
полное

 

Выбор кондиционера

Необходимый воздухообмен для всего помещения в целом:

, (8)

 

где: n – число работающих в данном помещении;

L1 – расход воздуха на одного работающего, м3/ч.

Когда неизвестно количество выделяющихся вредных веществ количество воздуха определяется по кратности вентиляционного воздухообмена. Кратность воздухообмена k (час-1) показывает, сколько раз в час меняется воздух в помещении (принимается по СНиП 2.04.05-91):

, (9)

где: L – объем воздуха, подаваемого или удаляемого из помещения, м3/ч;

V – объем вентилируемого помещения, м3.

Величина k обычно составляет значения от 1до10.

 

Таблица 6

studopedya.ru

Тепловыделения от электродвигателей — Студопедия.Нет

Тепловыделения от электродвигателей насосов и вентиляторов, не имеющих принудительного охлаждения с отводом тепла за пределы помещения, ккал/ч:

,                         (4)

где: Ny- установочная или номинальная мощность электродвигателя, кВт;

η1 = Кп η - КПД электродвигателя при данной загрузке; здесь Кп - поправочный коэффициент, учитывающий загрузку двигателя: при Кзагр ≥ 0,8 значение Кп = 1, при Кзагр < 0,8 значение Кп принимается в следующих пределах:

Кзагр 0,7       0,6     0,5    0,4     0,3

Кп          0,99     0,98  0,97   0,95   0,91

η - КПД электродвигателя при полной загрузке, определяемый по каталогу;

η = 0,8 - 0,95

Ксп – коэффициент спроса на электроэнергию, принимаемый по электротехнической части проекта, Ксп = 0,9;

 

Тепловыделения от нагретых поверхностей

При составлении баланса тепла для помещения должно учитываться поступление (удаление) тепла от нагретых (охлажденных) поверхностей воздуховодов вентиляции, местных отсосов, зонтов и укрытий оборудования. Теплоотдача от нагретых поверхностей, если известна их температура, ккал/ч:

,                                            (5)

где : F - площадь нагретой поверхности, м2;

tпов и tв - температура соответственно нагретой поверхности и воздуха в помещении, °С;

a - коэффициент теплоотдачи от поверхности к воздуху помещения, ккал/(чм2 оС). Значения a определяют по формуле:

,                                                                  (6)

где: v - скорость движения воздуха у наружной поверхности, м/с.

 в зоне комфорта  v = 0,5 м/с.

 

 

2.4. Тепловыделения от искусственного освещения

Принято считать, что вся энергия, затрачиваемая на освещение, переходит в тепло, нагревающее воздух помещения. Тепловыделения от освещения, ккал/ч:

                                                                      (7)

где: N осв - суммарная мощность источников освещения, кВт.

 

Выделение тепла людьми

Выделение тепла и влаги людьми зависит от затрачиваемой ими энергии и температуры воздуха в помещении (табл.5). В табл. 5 приведены средние данные для мужчин. Принято считать, что женщины выделяют 85%, а дети, в среднем - 75% тепла, выделяемого мужчинами.

 

Таблица 5

Количество тепла, выделяемого взрослыми людьми (мужчинами)

Показатели

Количество тепла, ккал/ч., выделяемого людьми при температуре воздуха в помещении, °С

10 15 20 25 30 35
 

При легкой работе

   
Тепло:            
явное 130 105 85 55 35 5
скрытое 25 30 45 70 90 120
полное 155 135   130 125 125 125
 

При работе средней тяжести

   
Тепло:            
явное 140 115 90 60 35 5
скрытое 45 65 85 110 135 165
полное 185 180 175 170 170 170
 

При тяжелой работе

   
Тепло:            
явное 170 140 110 80 45 10
скрытое 80 110 140 170 205 240
полное 250 250 250 250 250 250

 

Выбор кондиционера

Необходимый воздухообмен для всего помещения в целом:

,                                                       (8)

 

где: n – число работающих в данном помещении;

L1 – расход воздуха на одного работающего, м3/ч.

Когда неизвестно количество выделяющихся вредных веществ количество воздуха определяется по кратности вентиляционного воздухообмена. Кратность воздухообмена k (час-1) показывает, сколько раз в час меняется воздух в помещении (принимается по СНиП 2.04.05-91):

,                                                                  (9)

где: L – объем воздуха, подаваемого или удаляемого из помещения, м3/ч;

V – объем вентилируемого помещения, м3.

Величина k обычно составляет значения от 1до10.

 

Таблица 6

studopedia.net

rgr

ВВЕДЕНИЕ

Расчет теплового баланса промышленного и помещения для зимнего периода года

Для составления теплового баланса помещения необходимо определить все поступления и потери тепла в помещении.

В помещениях различного назначения действуют две основные категории тепловых нагрузок:

  • тепловые нагрузки, возникающие снаружи помещения (наружные)

  • тепловые нагрузки, возникающие внутри зданий (внутренние)

Наружные тепловые нагрузки представлены следующими составляющими:

  • теплопоступления или теплопотери в результате разности температур снаружи и внутри здания через стены, потолки, полы, окна и двери. Разность температур снаружи здания и внутри него летом является положительной, в результате чего имеет место приток тепла снаружи во внутрь помещения; и наоборот - зимой эта разность является отрицательной и направление потока тепла меняется

  • теплопоступления от солнечного излучения через застекленные площади; данная нагрузка проявляется в форме ощущаемого тепла; солнечное излучение всегда создает положительную нагрузку как летом, так и зимой. Летом эта нагрузка должна быть компенсирована, а зимой она незначительная и интегрируется с теплом, вырабатываемым установкой искусственного климата

  • наружный вентиляционный воздух и проникающий в помещения воздух (за счет инфильтрации) может иметь также различные свойства, которые, однако, почти всегда контрастируют с метеорологическими требованиями помещений: летом горячий и влажный (в некоторых широтах наоборот - сухой) наружный воздух существенно влияет на работу установки, охлаждающей и осушающей воздух; зимой холодный и сухой (или наоборот -влажный) наружный воздух должен быть подогрет и увлажнен. И только в промежуточный период между двумя этими временами года наружный воздух может в какой-то мере быть использован в форме бесплатного охлаждения помещений

Следует отметить, что наружные тепловые нагрузки могут обладать различными свойствами, то есть могут быть положительными и отрицательными в зависимости от времени года и времени суток. Внутренние тепловые нагрузки в жилых, офисных или относящихся к сфере обслуживания помещениях слагаются в основном из:

  • тепла, выделяемого людьми

  • тепла, выделяемого лампами и осветительными приборами, электробытовыми приборами: холодильниками, плитами и т. д. (в жилых помещениях)

  • тепла, выделяемого работающими приборами и оборудованием: компьютерами, печатающими устройствами, фотокопировальными машинами и пр. (в офисных и других помещениях

В производственных и технологических помещениях различного назначения дополнительными источниками тепловыделений могут быть:

  • нагретое производственное оборудование

  • горячие материалы, в том числе жидкости и различного рода полуфабрикаты

  • продукты сгорания и химических реакций

Все перечисленные внутренние тепловые нагрузки являются всегда положительными, и поэтому в летний период они должны быть устранены, а зимой за их счет снижается нагрузка на установки обогрева.

Поступления теплоты и влаги в помещения.

При составлении теплового и влажностного балансов помещения учитывают: 1) поступления теплоты от производственного оборудовании, электродвигателей, искусственного освещения, отопительных приборов, а также поступление (удаление) теплоты от нагретых (охлаждённых) материалов или полуфабрикатов и от химических реакций; 2) выделение теплоты и влаги людьми; 3) поступления (потери) теплоты через внешние и внутренние ограждения; 4) поступления теплоты солнечной радиации через ограждения; 5) выделение или поглощение влаги, что во многих случаях сопровождается поглощением или выделением теплоты.

Поступление теплоты в помещение:

1) Тепловыделения от электродвигателей и при переходе механической энергии в тепловую. 2) Тепловыделения от оборудования и материалов. 3) Тепловыделения от искусственного освещения.

4) Выделение теплоты и влаги людьми. 5) Поступления теплоты с инфильтрующимся воздухом. 6) Поступления теплоты через внутренние ограждения. 7) Поступления теплоты через заполнение световых проёмов. 8) Поступления теплоты через массивные наружные ограждения.

Поступления влаги в помещение: 1) Влага испаряющаяся в воздух помещения с открыто расположенной поверхности некипящей воды. 2) Вода испаряющаяся с мокрых поверхностей ограждений здания и оборудования. 3) Вода испаряющаяся со смоченной поверхности пола. 4) Вода испаряющаяся с мокрой поверхности пола, на котором она находилась длительное время. 5) Испарение влаги с влажных поверхностей материалов и изделий. 6) Влаговыделения через неплотности в оборудовании и коммуникациях. 7) Пары вода образующиеся при сжигании газов. 8) Влага испарающаяся при с поверхности кипящей воды. 9) Влаговыделения от человека.

На основе этих данных составляются тепловой и влажностный баланс помещения. Тепловой баланс помещения составляется отдельно для каждого периода года: Qизб=Qтв–Qогр–Qинф–Qтп+Qрад, где Qизб– избыточное выделение внутри помещений;

Qрад– тепловыделения за счёт солнечной радиации, учитываются только для тёплого периода года;

Qинф– теплопотери на инфильтрацию;

Qприборов – теплопотери на нагрев транспортынх средств (конвейеров), станков, компьютеров, металлургических печей и нагрев сырья и материалов;

Qтв– тепловыделения внутри помещений, к которым относятся: солнечная радиация и т.д.

На расчёты влияют следующие факторы:

  • Толщина стен и перекрытий,

  • Высота потолка,

  • Регеональные средние температуры воздуха,

  • Скорость ( время ) охлаждения, нагрева помещения,

  • Скорость потока воздуха по СНиП для промышленных объектов,

  • Количество нагревательных приборов их суммарная мощность КВт,

  • Количество окон, ветраж окон, дверей, их размеры и частота открытия,

  • Температура в помещении необходимая для хранения продуктов, нахождения в помещении оборудования и обслуживающего персонала согласно нормам СНиП,

  • Расположения здания относительно сторон света,

  • Количество людей в помещении и т.д.

Исходные условия

Рассчитать систему отопления для лаборатории, застройки 1980 года в г .Воронеж. Если площадь стен 435,6 м2, площадь пола равна площади потолка 2772 м2. Площадь окон 217,8 м2. Стены выполнены из бетонных блоков, толщина стен 20 мм. Мощность машины контактной сварки 10,5 кВт,сплит системы N=1,5 кВт-10 штук, компьютеры N=0,3 кВт-30 штук, печь сопротивления проходная N=32 кВт, В лаборатории работает 12 человек. Выполнить отопление.

Составим тепловой баланс для зимнего времени года

  1. Найдем теплопотери через ограждающие конструкции:

    1. Потери через наружные стены

Стена - один слой

- выбирается по приложению из таблицы № 4

По СНИП 2003 теплопередача -

α [Вт/м2∙град] – коэффициент теплоотдачи.

- 8,7 Вт/ м2 град - коэффициент теплоотдачи с внутренней стороны стенки жилого дома

- 23 Вт/ м2 град - коэффициент теплоотдачи с наружной стороны стенки жилого дома

tв=18 °С – выбирается по степени тяжести труда

tн= - 25 °С – Воронеж

n=1,1 – выбирается в зависимости от ориентации здания по сторонам света

    1. Потери через окна

к – коэффициент теплопередачи для окон выбирается из лекции

Заполнение проемов Одинарное остекление без утеплителя .……. 0,35

Одинарное остекление с утеплителем 0,39

Двойное остекление (спаренные переплеты) …………………..……0,44

Двойное остекление (раздельные переплеты) ……………………… 0,49

Тройное остекление в раздельных переплетах 0.75

Двойное остекление с утеплителем Rо=0,44 м2∙гр/Вт

с. Потери через неплотности оконных рам

G – рассчитывается в зависимости от экспериментальных данных

Где q кг/м час – плотность потока поступающего воздуха через щель в оконных и дверных проемах через 1 погонный метр длины, для зимнего времени зависит от скорости ветра.

Для ширины щели 1 мм и скорости ветра 5 м/с q =11, 8 кг/м час ( перевести в кг/ м с ) разделить на 3600

l – размер щели, м

а – поправочный коэффициент:

для одинарных рам -1

для двойных рам - 0,4

для ворот и дверей без

м

a=0,4

    1. Потери через потолок и пол

Qпол – расчет по зонам. Расчерчивается пол на сегменты. Расчет в лекциях

Qкоовли – расчет приведен на а лекциях

Принимаем коэффициент теплопередачи через пол и кровлю равными, т,е к= 0,8

Сумма потерь составляет:

  1. Расчет тепловыделений

а) Расход тепла на нагрев стали

Теплоемкость стали берется из таблицы №3 0,45кДж/кг∙

б)

теплота парообразования - r для воды 2500кДж/кг

в) выделения теплоты от горячей поверхности печи

г) тепловыделения от горячих продуктов

д) количество теплоты от горячих газов

Теплоемкость воздуха кДж/кг∙°С

Массовый расход горячих газов

е) тепловыделения от работы электродвигателя и механизмов (станков):

Энергия, подводимая к механизмам, может полностью переходить в теплоту и нагревать воздух помещения, мо­жет расходоваться на нагрев обрабатываемого продукта, жидкости или воздуха и уходить из помещения.

Тепловыделения от оборудования, приводимого в действие электродвигателями, кВт,

,

где Nу — номинальная установленная мощность электродвигателей, кВт; — коэффициент загрузки двигате­ля, равный отношению средней мощности двигателя к номинальной;— коэффициент одновременности работы оборудования;— коэффициент тепловыделения данного оборудования с учетом уноса теплоты из поме­щения с материалами, водой, воздухом и т. д.;,,определяются для конкретного производства по нормативным ведомственным материалам;0,5-0,8;0,5-1,0;=0,1-1,0 (для насосов и вентиляторов=0,1-0,3; для ткацких и металлорежу­щих станков = 1,0).

к одновременности, к загрузки и к теплоты – берутся из паспорта цеха

ж) тепловыделения от освещения

Тепловыделения от освещения определяют по формуле

, кВт

где: — суммарная мощность источников освещения, кВт.

Если осветительная аппаратура и лампы находятся вне помещения (на чердаке, за остеклением и т, п.), ко­личество тепловыделений в помещение (видимая и не­видимая теплота) составляет, кВт,

,

где — коэффициент, учитывающий долю теплоты от освещения, поступающую в помещение. Для люминес­центных ламп=0,55, для ламп накаливания=0,85.

Часовой расход энергии на 1 кв. м.производственной площади составляет 35 Вт.

Норматив освещенности для бытовых и служебных помещений может быть принят в расходу энергии 10 Вт /м. кв. Для освещения производственных,вспомогательных и бытовых помещений цеха норматив 2100 ч., для лабораторий,конструкторских бюро и служебных помещений. пользующихся в значительной степени естественным светом через окна здания, 500ч. Осветительная нагрузка от дежурного освещения может быть учтена коэффициентом 1,02-1,03 .

з) тепловыделения от людей

Тепловыделения от людей определяются отдельно по количеству явной, скрытой и полной теплоты. При =35° С выделения явной теплоты не учитываются. Скры­тая теплота, выделяемая людьми (теплота, при­шедшая с влагой, выделяемой человеком), кВт;

;

;

;

где n —количество людей в помещении; , и — удельные количества явной, скрытой и полной теплоты, выделяемой одним работающим, Вт (определяется из условий тепло - и влагообмена человека с окружаю­щей средой и приводится в справочниках [19]).

Период года

Категория работ по уровню энергозатрат, Вт

Скорость движения воздуха, м/с

оптимальная

Скорость движения воздуха, м/с

Допустимая выше оптимальных величин

Холодный

Iа (до 139)

0,1

0,1

 

Iб (140-174)

0,1

0,2

 

IIа (175-232)

0,2

0,3

 

IIб (233-290)

0,2

0,4

 

III (более 290)

0,3

0,4

Теплый

Iа (до 139)

0,1

0,2

 

Iб (140-174)

0,1

0,3

 

IIа (175-232)

0,2

0,4

 

IIб (233-290)

0,2

0,5

 

III (более 290)

0,3

0,5

q на одного человека по справочнику в зависимости от труда по таблице

q=170 Вт

n=34 (по условию)

Общий баланс

Уравнение теплового баланса составит:

Просчитаем теплопотери через стенки с учетом утепления.

Утепляем минеральными блоками с с

Сумма потерь после утепления:

Определяем диаметр трубопровода отопления, исходя из того, что

, где

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.Агапитов Е.Б., Семенова Т.П., Матвеева Г.Е,, Лемешко М.А. Энергетические системы обеспечения жизнедеятельности человека – ГОУ ВПО МГТУ, 2010- 105 с.

М.Б. Хрусталев, Ю.Я. Кувшинов, В.М. Копко Теплоснабжение и вентиляция М. Издательство Ассоциации строительных вузов, 2010.- 783 с.

2. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети. - М.: Издательский Дом МЭИ, 2006.-472 с.

3. Проектирование систем теплоснабжения промышленных узлов / Роз-кин М.Я., Козуля И.Э., Русланов Г.В. и др. - Киев: Будивильник, 1978. -128 с.

4. СНиП П-33-75. Отопление, ветиляция и конденсирование воздуха. -М.: Стройиздат, 1976. - 111с.

5. СНиП-А 6-72. Строительная климатология и геофизика. - М.: Стройиз­дат, 1973.-320 с.

6. Промышленная теплоэнергетика и теплотехника: справочник/ под общ. ред. В.А. Григорьева и В.М. Зорина. - М.: Энергоиздат, 1983. - 552 с.

7. Панин В.И. Справочное пособие по теплоэнергетике жилищно-кому-нального хозяйства. - М.: Стройиздат

studfiles.net

Техническое перевооружение малярного отделения пассажирского вагонного депо Юдино, страница 22

Qпот.зимн. = 1,3 . 0,8 . 1492 х(18 – (-32)) = 77584 (кДж)

Qпот.летн. = 1,3 . 0,8 . 1492 х(18 – 22) = -6206,72 (кДж)

Qпот.перех. = 1,3 . 0,8 . 1492 х(18 – 10) = 12413,24 (кДж)

02-П/В-37346.ВВХ.ДП.08.ПЗ

Лист

Изм

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

               Расчет теплопоступлений от искусственного освещения

Принято считать, что вся энергия, затрачиваемая на освещение, переходит в тепло, нагревающее воздух помещения.

                                           Qосв. = 3600 . Nосв.     ,                      (7.2)

где: Nосв. – суммарная мощность источников освещения, кВт;

      Nосв =  13,76 кВт

Qосв. =3600 х 13,76 кВт = 49536 (кДж)

Выделение тепла и влаги людьми.

При работе средней тяжести тепловыделение одного работника (мужчины) составляет 525 кДж/час, влагоотделение 140 г/час.

Штатное расписание предусматривает работу 2-х операторов в течении 6 часов при дробеструйке, соответственно тепловыделение составляет 1050 кДж/час, а влагоотделение – 280 г/час.

Тепловыделение от электродвигателей

Тепловыделение от электродвигателей, не имеющих принудительного охлаждения с отводом тепла за пределы камеры

                                   Qэл. = 3600 . Nз. n     ,                                    (7.3)

где: Nз  –  номинальная мощность электродвигателя, кВт;  Nз = 30,6 кВт

                                                                     (7.4)

       n1  –  коэффициент загрузки;

       n2  –  коэффициент одновременной работы электродвигателей;   

       n3   –    коэффициент использования установленной мощности 

       n4   –   коэффициент перехода механической энергии в тепловую

02-П/В-37346.ВВХ.ДП.08.ПЗ

Лист

Изм

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Для приближенного определения температуры при работе приводов камеры без охлаждения       

 (кДж/час)

Тепловой баланс камеры

Все потери с теплопритока сводим в таблицу 7.1 тепловых балансов для

определения избытка или недостатка тепла в помещении камеры, для каждого периода года.

      Таблица 7.1 – Тепловой баланс для определения избытка или недостатка тепла в помещении камеры

Период

Расход тепла кДж/час

Теплопоступления

КДж/час

Избыток

тепла

кДж/час

от обо-

рудования

от осве-

щения

от людей

Всего

Зимний

77584

27540

49536

1050

78126

542

Летний

- 6206,7

27540

49536

1050

78126

84332

Переходный

12413

27540

49536

1050

78126

65713

Поскольку удаление тепла сложнее провести в теплый период, то расчет проведем именно для него, приняв tпр=220 С. Температура удаляемого воздуха определяется по формуле:

                            tуд= tрз + a (h-2) ,                          (7.5)

tрз – температура в рабочей зоне;  tрз =180С;

а – нарастание температуры на каждый метр высоты; а=10С/м;

h – высота помещения; h=8м3

tуд=18+(8-2)=240С

Объем воздуха, необходимого для поглощения и удаления тепла избытков

                                              ,                  (7.6)

Qизб – выделение тепла в помещении;  Qизб=84332 кДж/час;

С- теплоемкость воздуха; С=1,005 ;

удельный вес удаляемого воздуха;  =1,19кг/м3

tуд – температура удаляемого воздуха; tуд  =240С;

tпр – температура приточного воздуха;  tпр=220С;

Gвыт=

Так как в камере должно быть равновесие воздушного потока, то количество воздуха подаваемое в камеру должно быть  

Отсюда следует (м3/ч)

Количество воздуха

                                                 Lвыт= Gвытуд   ,                               (7.7)

Gвыт- объем воздуха; Gвыт=35257,3 м3/ч;

 удельный вес удаляемого воздуха;   

Lвыт=41956,2 кг/ч

                                                   Lпр= Gпр  ,                                    (7.8)

Lпр=35257,3

Полученные результаты сводим в единую таблицу 7.2 воздушных балансов для последующих расчетов и подбора вентиляционного оборудования.

02-П/В-37346.ВВХ.ДП.08.ПЗ

Лист

Изм

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Разр.

Гараева О.Н..

02-П/В-37347.ВВХ.ДП.08.ПЗ

Лист

Пров.

Новиков В.Е.

Изм

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

      Таблица 7.2 - Сводные воздушные балансы

Кратность

24

 

Приточная механическая вентиляция

Плотность, кг/м3

1,2

 

Масса, кг

42308,8

 

Объем воздуха, м3/ч

35257,3

 

Вытяжная механическая вентиляция

Плотность, кг/м3

1,19

 

Масса, кг

41956,2

 

vunivere.ru

2.3. Тепловой расчет двигателя

Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) являются основными энергетическими установками, используемыми при заготовке, транспортировке и, в определенной мере, переработке древесины. На практике приходится иметь дело как с эксплуатацией ДВС, так и с созданием новых машин для лесозаготовительного комплекса. При этом, исходя из назначения машины и условий работы (трелевочный трактор, лесовозная машина, тепловоз и т. д.), а также производительности (грузоподъемность, скорость движения), необходимо подобрать определенный тип двигателя (дизельный или карбюраторный) с соответствующей внешней скоростной характеристикой, определяющей его мощностные, скоростные, тяговые и экономические свойства.

Для теплового расчета можно выбрать один из приведенных в табл. 1 и 2 Приложений прототипов тракторных и автомобильных двигателей или спроектировать новый двигатель, исходя из намерений по его использованию.

Рассмотрение отдельных процессов в двигателях и их расчет позволяют определить предполагаемые показатели цикла, мощность и экономичность двигателя, а также давление газов, действующих в надпоршневом пространстве цилиндра, в зависимости от угла поворота коленчатого вала. По данным расчета можно установить основные размеры двигателя (диаметр цилиндра и ход поршня) и произвести прочностной расчет его основных деталей.

При проведении теплового расчета необходимо правильно выбрать исходные данные и опытные коэффициенты, входящие в некоторые формулы. При этом нужно учитывать скоростной режим и другие показатели, характеризующие условия работы двигателя.

Пример теплового расчета

Принятые обозначения:

  • Коэффициент наполнения………………………….

  • >> избытка воздуха…………………….

  • >> использования тепла……………….

  • >> неполноты диаграммы……………..

  • Степень повышения давления……………………..

  • Температура окружающей среды, К………………

  • >> подогрева воздуха от стенок……….

  • >> остаточных газов …………………...

  • Давление окружающей среды, МПа……………….

  • >> остаточных газов в начале впуска……..

  • >> в конце впуска…………………………..

  • Показатель политропы сжатия……………………..

  • >> >> расширения……………….

Задание: провести тепловой расчет двигателя (дизельного или карбюраторного). По данным расчета определить основные параметры двигателя, предполагаемую экономичность, построить индикаторную диаграмму и скоростную характеристику.

Сравнить полученные результаты с характеристиками прототипа.

Выбрав прототип для теплового расчета, необходимо указать его исходные данные: номинальную мощность двигателя – Nе(кВт), частоту вращении вала –n(об/с), число цилиндров –i, степень сжатия –ε, коэффициент избытка воздуха –α, химический состав 1 кг топлива (содержание углерода –С, водорода –Н, кислорода –OТ), низшую теплоту сгорания топлива –Нu. Значение низшей теплоты сгорания топлива можно проверить по формуле Д. И. Менделеева:

. (2.8)

Принимаем содержание серы S=0 и содержание влаги в топливеW=0;С,Н,OТ– соответственно количество углерода, водорода, кислорода в 1 кг топлива (по исходным данным).

Химический состав топлива и коэффициент избытка воздуха могут быть определены по табл. 3.

Далее переходят непосредственно к расчету, который начинают с процесса газообмена. Параметры данного процесса приведены в табл. 4.

Коэффициент остаточных газов

. (2.9)

Температура в конце впуска, К

. (2.10)

Коэффициент наполнения

. (2.11)

Таблица 3. Химический состав топлива, коэффициент избытка воздуха

Двигатель

Марка

топлива

Химический состав топлива

Ни, кДж/кг

Коэффициент избытка воздуха, α

Молекулярный вес, mT

С

Н

Дизельный

ДЗ, ДЛ, ДТ,

ГОСТ 305-82

0,87

0,126

0,004

42000

1,2–1,7

180–200

Карбюраторный

А-80, А92,

А-95

0,855

0,145

0

44000

0,85–0,95

110–120

Таблица 4. Параметры процесса газообмена

Параметры

Тип двигателя

дизельный

карбюраторный

Подогрев воздуха от стенок цилиндра , К

10–25

10–40

Температура остаточных газов , К

700–900

900–1100

Давление остаточных газов , МПа

0,105–0,120

0,105–0,125

Давление в конце впуска , МПа

0,75–0,95

0,7–0,9

Процесс сжатия.

Давление в конце сжатия, МПа

. (2.12)

Температура конца сжатия, К

. (2.13)

Процесс сгорания.

Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива, кмоль/кг топл.

. (2.14)

Для дизельного двигателя действительное количество воздуха и свежего заряда, кмоль/кг топл.

. (2.15)

Количество отдельных компонентов продуктов сгорания для дизельного двигателя, кмоль/кг топл.:

;(2.16)

; (2.17)

; (2.18)

. (2.19)

Общее количество продуктов сгорания

. (2.20)

Количество горючей смеси для карбюраторного двигателя, кмоль/кг топл.:

. (2.21)

Количество отдельных компонентов продуктов сгорания:

;(2.22)

;(2.23)

; (2.24)

  • количество

; (2.25)

  • количество

. (2.26)

Общее количество продуктов сгорания

. (2.27)

Коэффициент молекулярного изменения горючей смеси для дизельного двигателя

. (2.28)

Изменение количества моль при сгорании для карбюраторных двигателей, кмоль/кг топл.

. (2.29)

Коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси

. (2.30)

Средняя мольная теплоемкость горючей смеси в конце сжатия в интервале температур 273 … 1800 К, кДж/кмоль·град:

. (2.31)

Средняя мольная теплоемкость продуктов в конце сгорания в интервале температур 1800 … 3000 К, кДж/кмоль·град:

– для дизельного двигателяпри постоянном давлении

+ 8,314.

Подставляем полученные цифровые значения в уравнение сгорания для смешанного цикла

, (2.32)

где ζ= 0,8 (для дизельного двигателя).

В результате подстановки получаем квадратное уравнение, решая которое, определяем величину

– для карбюраторного двигателя

.

Количество тепла, потерянное вследствие неполноты сгорания, кДж/кг

. (2.33)

Подставляем цифровые значения в уравнение сгорания и получаем квадратное уравнение, решая которое определяем величину

, (2.34)

где ζ= 0,9 (для карбюраторного двигателя).

Давление газов в цилиндре в конце сгорания:

. (2.35)

Степень предварительного расширения

; (2.36)

.(2.37)

Степень повышения давления

. (2.38)

Процесс расширения.

Для дизельногодвигателя степень последующего расширения

. (2.37)

Давление в конце расширения, МПа

. (2.38)

Температура в конце расширения, К

. (2.39)

Для карбюраторногодвигателя, МПа.

Температура газов, К

. (2.40)

Параметры, характеризующие цикл и работу двигателя

Среднее индикаторное расчетное давление:

;(2.41)

. (2.42)

Действительное среднее индикаторное давление

. (2.43)

Значение коэффициента полноты индикаторной диаграммы для четырехтактных двигателей следует принять 0,9 … 0,97. Для карбюраторных двигателейимеет более высокие значения, чем для дизелей.

Индикаторный КПД

. (2.44)

Индикаторный удельный расход топлива, г/(кВт·ч)

. (2.45)

Среднее давление, затрачиваемое на трение и привод вспомогательных агрегатов:

;(2.47)

.(2.48)

Среднее эффективное давление

.(2.49)

Механический КПД

.(2.50)

Эффективный КПД

.(2.51)

Эффективный удельный расход топлива, г/(кВт·ч)

.(2.52)

Основные размеры двигателя.Литраж двигателя, л

. (2.53)

Задаваясь числом цилиндров двигателя i, определим рабочий объем одного цилиндра

. (2.54)

Диаметр цилиндра, мм

, (2.55)

где ,– ход поршня и диаметр цилиндра соответственно (по техническойхарактеристике двигателя-прототипа– табл. 1, 2 Приложений).

Ход поршня, мм.

. (2.56)

studfiles.net