بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله متغیرهاي کارکردي موتور بر انتقال حرارت نظیر: سرعت موتور، بار و فشار متوسط موثر ترمزي و نسبت تراکم مورد مطالعه قرار گرفت. با افزایش سرعت موتور،ماکزیمم سرعت جریان گازها در نسبت تراکم 20 در بار کامل بیشتر بوده است. با افزایش بار موتور، جریان جرمی کل داراي تغییر اندکی بود و لذا آزمایشات نشان داد ضریب انتقال حرارت جابجایی در داخل موتور مستقل از بار موتور بود.
افزایش نسبت تراکم، انتقال حرارت به سیال خنک کننده را به میزان بسیار اندکی تغییر داد و گازهاي خروجی خنک تر بودند. در مجموع با افزایش نسبت تراکم و کار کردن موتور در بار کامل مصرف سوخت ویژه کاهش یافت . مصرف سوخت ویژه ترمزي با تلفات حرارتی کل داراي همبستگی از نوع درجه 2 بود که نشان داد داراي نقطه بهینه اي در کاهش مصرف سوخت ویژه بر اساس تلفات حرارتی کل است.
مقدمه
با توجه به قانون دوم ترمودینامیک که - - ممکن نیست که یک ماشین بتواند کل انرژي گرمایی داده شده به آن را، به کار تبدیل نماید. - - می توان گفت فرآیند عملی 100% موثر وجود ندارد . گازي را در فشار و دماي بالا به طور ایزوتروپیک - یعنی به طور برگشت پذیر و با هیچگونه انتقال گرما به دیواره هاي محیط - به فشار و دماي پایین تر انبساط می یابد.
چنین فرایندي معرف ضربه قدرت یک موتور است. حال اگر گاز بدون هیچگونه دفع انرژي متراکم شود فرایند تراکم، فرایند انبساط را در جهت مخالف دنبال خواهد کرد ، - یعنی دو منحنی تراکم و انبساط روي هم قرارمی گیرند - در نتیجه مساحت محصور نمودار P-V به دست نخواهد آمد ، و کار انجام یافته اي وجود نخواهد داشت.
براي اینکه مساحت محصوري در نمودار P-V به دست آید، باید گرما بعد از حالت 2 قبل از برگشت به حالت 1 از بین برود . بنابراین مسیر برگشتی در سمت چپ مسیر انبساط قرار می گیرد. فرایند مطلوب این است که تا جائیکه امکان داشته باشد انرژي در دماي پائین تري دفع گردد تا مساحت P-V محصور بزرگی به دست آید. در عمل، پائین ترین دماي متداول براي دفع انرژي، دماي محیط است. و همواره ملاحظات عملی معین می کنند که دماي دفع انرژي به طور چشمگیري بالاي دماي محیط باشد بنابراین، لازم است.
انرژي در گازهاي خروجی یک موتور دفع شود تا کار مفید به دست آید. بازده استاندارد هوا نشانگر حداقل مقدار دفع انرژي براي یک چرخه معینی است. هم چنین بازده استاندارد هوا نشان می دهد که بدست آوردن دماي چرخه حداکثر بالایی مورد نظر است. این بدین معنی است که دیواره هاي سیلندر، سر سیلندر، امثال آن بایستی خنک کاري شوند تا از روغنکاري قطعات در حال حرکت و مقاومت مکانیکی خوب حاصل گردد، چون راندن یک موتور در دماي ماکزیمم بالایی و از میان برداشتن قسمتی از انرژي آزاد شده با سیستم خنک کاري خیلی موثر تر از راندن یک موتور بدون خنک کاري با دماي پایین است
تلفات دیگر در یک موتور واقعی از اصطکاك، مقاومت هوا در قطعات در حال حرکت، امثال آن ناشی می شود. قسمتی از این تلفات به آب سیستم خنک کاري انتقال و مقداري از ان به عنوان گرما به روغن انتقال می یابد این تلفات به وسیله تابش و همرفت گرمایی به بیرون از موتور انتقال داده می شود. بنا براین امکانپذیر است که یک موازنه گرمایی تنظیم شود که مشخص کند چقدر از انرژي تهیه شده از سوخت به کار مفید، به سیستم خنک کاري، به گازهاي خروجی تبدیل و چه قسمت از آن به صورت تابش و همرفت به محیط اطراف انتقال می یابد .
در تحقیقی، - چالن1 و همکاران - 1999 انتقال حرارت موتور به سیستم آب خنک بررسی شد وافزایش درجه حرارت موتور، خود را در افزایش مصرف سوخت نشان داد و ضخامت دیواره ./5 تا 2/1 میلیمتر در نظر گرفته شد نتایج نشان داد توان 13-7 درصد کاهش را در پی خواهد داشت و مصرف سوخت 10-4 درصد افزایش را نشان داد
در تحقیقی - موئیسیو2 و همکاران - 1971اثر دو سیستم خنک کاري مجزا و متفاوت روي موتورپرکینز154/4 پاشش مستقیم تست گرفته شد که در طول فاز خنک کاري تغییرات دماي سیستم خنک کاري کمتر از 1 درجه سانتی گراد بوده است و دماي سرسیلندر داراي توزیع حرارت یکنواختی بوده است فشار بخار در طی روش 2 فازي نسبت به سیستم تک فاز داراي افزایش بوده است لذا ماکزیمم فشار بخار در سیستم دو فازي توسط راهکاري محدود شد و نتیجه بازیافت ./47 تا 5/1 کیلو وات انرژي بوده است .
در تحقیقی دیگر بر روي موتور دیزل چهار زمانه - حنیفی3 و کامگار - 1388 رابطه میان مصرف سوخت ویژه ترمزي و بار موتور بررسی شد که نشان داد در نسبت تراکم هاي بالاتر و بار بیشتر بر روي موتور مصرف سوخت ویژه ترمزي کاهش خواهد یافت.
مواد و روشها
براي بررسی چگونگی انرژي حاصل از احتراق سوخت بین کار مفید، اگزوز، خنک کن و تابش و امثال آن تقسیم می شود و چگونه این تقسیمات با سرعت و بار مفید تغییر میکند ، آزمایش موازنه انرژي براي یک موتور چهار زمانه دیزل انجام شد . فاکتورهاي مورد اندازه گیري عبارتند از :
الف- آهنگ جرمی جریان ورودي سوخت، خنک کن و هوا
ب- دماي سوخت ورودي ، ورودي مایع خنک کن و هوا
ج – دماي اگزوز
د– دماي خروجی خنک کن
ه – قدرت ترمزي
در صورتیکه لازم باشد که انتقال گرماي همرفتی و تابشی اندازه گیري شوند ، در اینصورت لازم است که موتور محصور گردد. اینگونه آرایش حجیم بوده ، و از نظر آب بندي هوا مشکل خواهد بود ودر این حالت بایستی مقداري براي تابش از مانیفولد اگزوز در نظر گرفته شود . لذا با محاسبه تلفات انرژي سیستم خنک کننده ،گازهاي خروخی و توان ترمزي می توانیم مقدار تلفات تابش را محاسبه نماییم . در این تحقیق اثر تلفات حرارتی بر مصرف سوخت ویژه موتور دیزل با مشخصات جدول 1 مورد بررسی قرار گرفت
جدول 1، مشخصات موتورتحت آزمایش.:
این موتور داراي سامانه نسبت تراکم متغیر می باشد که در شکل 1و 2 نشان داده شده است که با تغییر حجم محفظه اتاقک احتراق، نسبت تراکم نیز تغییر می یابد موتور به یک دینامومتر الکتریکی متصل می باشد این دینامومتر از نوع جریان مستقیم با سیم پیچی موازي می باشد که از طریق آن قادر به کنترل و بارگذاري روي موتور هستیم
شکل - 1 - . سامانه تغییر نسبت تراکم نصب شده شکل . - 2 - نماي برش خورده سامانه
نسبت تراکمهاي انتخابی براي تست با توجه به شرایط عملکرد موتور و حالت بدون خفگی انتخاب گردید
