Bilanțul termic al motorului diesel

Bilantul termic al unui motor exprima modul de repartitie a energiei termice (caldurii disponibile), intre energia echivalenta lucrului mecanic efectiv si diferitele pierderi care apar (fig.21.1).

<>

Fig. 21.1 Schema fluxurilor de caldura intrate si iesite dintr-un motor cu ardere interna cu piston.

Din analiza termenilor bilantului termic, rezulta daca energia termica este utilizata eficient, corespunzator mersului economic al motorului, contribuind la gasirea si indepartarea cauzelor care duc la folosirea neeconomicoasa a energiei termice. Bilantul termic este util in calcule de dimensionare a suprafetelor de racire, calculul instalatiei pentru recuperarea gazelor evacuate, etc.

Ecuatia bilantului termic se scrie pe baza ecuatiei conservarii energiei, sub forma:

[kW] (21.1)

unde:

este fluxul de energie termica obtinut prin arderea combustibilului consumat de motor (energie disponibila), in kW;

- energia termica transformata in energie mecanica efectiva (lucru mecanic efectiv), in kW;

- fluxul termic cedat fluidului de racire, in kW;

- fluxul termic pierdut prin gazele de ardere, prin evacuare, in kW;

- fluxul termic pierdut datorita arderii chimice incomplete, in kW;

- restul bilantului termic, in kW.

dezvoltat prin arderea combustibilului in cilindrii motorului, se determina cu relatia:

(21.2)

unde:

Ch este consumul de combustibil, in kg/s;

Qi - caldura de ardere inferioara a combustibilului, in kJ/kg.

Fluxul termic , echivalent lucrului mecanic efectiv este:

[kW] (21.3)

unde:

Pe este puterea efectiva a motorului, in kW.

Raportul:

[-] (21.4)

reprezinta randamentul efectiv al motorului.

Fluxul termic pierdut prin fluidul de racire, la motoarele racite cu lichid se determina prin masurarea debitului apei de racire in kg/s, si a temperaturii acestuia la intrare si iesire din motor, in ?C, obtinandu-se:

[W] (21.5)

unde:

este debitul apei de racire, in kg/s;

- caldura specifica medie a apei, in kJ/(kgK);

- temperaturile apei la intrare, respectiv la iesire din

motor, in ?C.

Fluxul termic pierdut prin gazele evacuate se determina facand diferenta dintre entalpia gazelor arse evacuate si entalpia incarcaturii proaspete care intra in motor; aceasta deoarece la umplerea cilindrului incarcatura proaspata poseda o entalpie care nu intra in primul membru al ecuatiei bilantului termic:

[kW] (21.6)

unde:

este debitul gazelor evacuate in kg/s;

- debitul de aer in kg/s;

- caldurile specifice ale gazelor evacuate si aerului, in kJ/(kg.K) ;

- temperatura gazelor in racordul de evacuare, in ?C;

- temperatura aerului la admisie, in ?C.

Admitand ca , rezulta:

[kW] (21.7)

Debitul de gaze se determina din relatia:

[kg/s] (21.8)

unde:

S este aria sectiunii tevii de evacuare, in m2;

w - viteza gazelor in teava de evacuare, in m/s;

? - densitatea gazelor evacuate, in kg/m3.

Viteza gazelor se obtine, masurand presiunea dinamica pd, cu ajutorul unui tub Pitot, cuplat cu un micromanometru, din relatia:

[m/s] (21.9)

unde: pd este presiunea dinamica, in N/m2.

Densitatea trebuie adusa la conditiile de lucru.

Fluxul termic pierdut datorita arderii chimice incomplete, se determina prin analiza gazelor evacuate si determinarea pe aceasta cale a componentilor care mai