WWW.KNIGI.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     || 2 | 3 | 4 |

«Теплообмен в поршневых двигателях Научное направление теплообмен в поршневых двигателях в России имеет вековую историю и опирается на фундамент, первый камень в который ...»

-- [ Страница 1 ] --

Теплообмен в поршневых двигателях

Научное направление «теплообмен в поршневых двигателях» в России имеет вековую историю и опирается на фундамент, первый камень в который заложен трудами профессоров МГТУ (тогда еще ИМТУ) им. Н.Э. Баумана В. И. Гриневецкого и Н.Р. Брилинга.

Кафедра «Поршневые двигатели» МГТУ им. Н.Э. Баумана и в настоящее время является

ведущей в этой актуальной и быстро развивающей области науки. К сожалению, не то что

отметить, но и перечислить в одной статье все достижения кафедры даже только в области теплообмена невозможно, поэтому ограничимся кратким анализом, прежде всего, тех пионерских работ, которых по истечению времени можно отнести к классическим, и более подробно остановимся на достижениях последних лет.

Объем статьи не позволяет также подробно проанализировать работы кафедры в области теплонапряженности и термоупругости, теплообмена в процессе испарения капель, теплообмена во вспомогательных системах двигателя и др. Поэтому в статье упоминается только о некоторых из них, при этом особое внимание уделено работам по теплообмену в цилиндре двигателя, выполненным в МГТУ и сотрудниками МГТУ.

Разумеется, что список литературы, приведенный в конце статьи, не может быть полным.

Первые работы в области теплообмена в двигателях. Поршневой двигатель внутреннего сгорания - одно из самых величайших достижений техники – стал широко внедряться в различные области промышленности и транспорта еще с конца 19-го столетия прежде всего благодаря стараниям создателей первых работоспособных машин француза Ж. Ленуара (1860 г.), немцев Н.А. Отто (1867 г.) и Р. Дизеля (1893 г.). Их разработкам предшествовали классические исследования С. Карно (1824 г.) и Р. Стирлинга (1816 г.), в которых четко было показано, что основной путь к увеличению КПД теплового двигателя – это расширение температурных пределов его цикла, что реальнее всего можно осуществить увеличением значения максимальной температуры. Определяющая роль охладителей и теплообменников, предсказанная С. Карно и Р. Стирлингом, нашли практические подтверждения в первых же конструкциях Ленуара, Отто и Дизеля, жизнеспособность которых, как оказалось, непосредственно зависела от интенсивности охлаждения рабочей полости. Р. Дизель в своей знаменитой книге [1] скрупулезно проанализировал термодинамические принципы работы нового двигателя, названного позже в его честь дизелем. В частности, им выдвигался принцип медленного (буквальнопостепенного») сгорания, при котором сохраняется температура конца сжатия Tc. Стараясь практически реализовать такой цикл, Р.Дизель предполагал минимизировать тепловые потери, увеличить КПД двигателя и упростить ее конструкцию, отказавшись от системы охлаждения. Принцип, предложенный им, по существу предвосхитил идею «адиабатного»

двигателя. Но опыт создания и экспериментального исследования первого образца нового двигателя по патенту Дизеля заставил отказаться от первоначальной формулы изобретения и ввести водяное охлаждение цилиндра. Из первых же работ Дизеля стало ясно, что увеличение мощности двигателя требует интенсификацию его охлаждения в целях обеспечения необходимой долговечности конструкции и что чем меньше отводится теплоты от рабочего тела, тем больше КПД двигателя.

Очевидно, что решение этих противоположных вопросов требовало пристального изучения тепловых процессов в двигателях, в частности процесса теплообмена между высокотемпературным рабочим телом и стенками камеры сгорания, определяющего теплонапряженные состояния основных деталей (поршень, гильза, крышка цилиндра, клапаны).

Однако изучению и прогнозированию процессов теплообмена в цилиндре двигателя, прежде всего, определению отведенной от рабочего тела теплоты, мешало отсутствие знаний о внутрицилиндровых процессах, в частности, отсутствие метода теплового расчета двигателя. Блестящая работа профессора МГТУ (ИМТУ) В. И. Гриневецкого «Тепловой расчет рабочего процесса», опубликованная в 1907 в переводной книге Г. Гюльднера, как дополнение от редактора [2], стала тем прочным фундаментом, на котором оказалось возможным строить теорию теплообмена для поршневых двигателей. В заключительной части своей работы В.И. Гриневецкий писал: «желательны исследования лабораторного характера по вопросам о неполноте сгорания и о теплоотдаче за разные периоды рабочего процесса, а также о догорании. Исследования этого рода представляют весьма тонкие экспериментальные задачи и почти не могут производиться вне лаборатории.

Практическое значение подобных исследований, однако, довольно велико, независимо от их ценности для расчета рабочего процесса. Вопросы о неполноте сгорания и о теплоотдаче к стенкам представляются весьма важными для конструктора, которому их приходится решать до сих пор ощупью» [2].

Вопросы теплообмена в поршневых двигателях «в чистом виде» в первые начал изучать В. Нуссельт (1882-1957) – один из крупнейших теплофизиков прошлого столетия, создатель теории подобия в теплопередаче. Обрабатывая опытные данные, полученные на калорической бомбе, а также опыты Д. Клерка по тепловому балансу тихоходного газового двигателя, В. Нуссельт получил и в 1923 г. опубликовал формулу для коэффициента теплоотдачи в цилиндре поршневого двигателя [3]:

(T / 100) 4 (TW / 100) =1,16 (1+1.24cm). T1/3. P2/3 +0.421, (1) T TW где T,P – текущая температура (К) и текущее давление (бар) рабочего тела в цилиндре, TW –температура (К) поверхности камеры сгорания, cm – средняя скорость поршня (м/с).

Следует отметить, что В. Нуссельт был автором 11 опубликованных работ по актуальным вопросам двигателестроения, а на кафедре термодинамики Мюнхенского технического университета, которой он руководил, только в области поршневых двигателей его докторантами были защищены 24 диссертации! В теории поршневых двигателей В. Нуссельт известен, прежде всего, как автор формулы (1).

Основополагающие работы Н.Р. Брилинга и его последователей. МГТУ (МВТУ) им. Н.Э. Баумана был первым высшим учебным заведением страны, где еще в 20х годах ХХ века стали проводить глубокие исследования процессов теплообмена в поршневых двигателях. Руководителем и автором этих работ был выдающиеся ученый, профессор Н.Р. Брилинг (1876-1961) – впоследствии член-корреспондент АН СССР. Он –ученик и соратник В.И. Гриневецкого, получивший инженерное образование в Германии и был знаком с работами немецких ученых в области двигателестроения.

Н.Р. Брилинг в 1931г. издал монографию [4], тем самым заложил основы в создании отечественной школы по теплообмену в поршневых двигателях. Проведя опыты по определению тепловых потерь в цилиндре малооборотного (n =200 мин-1) компрессорного дизеля, он обнаружил, что интенсивное вихреобразование, обусловленное пневматическим распыливанием топлива, интенсифицирует теплообмен в цилиндре, и предложил свой вариант формулы Нуссельта (T / 100) 4 (TW / 100) =1,16 (1+1.45+0.185. cm).(TP 2)1/3+0.421, (2) T TW имеющий, как и (1), аддитивную структуру = 0 + + + R, где 0 – коэффициент теплоотдачи, соответствующий в целом неподвижному газу в камере сгорания (его выражение Нуссельт получил на сферической бомбе при наличии в ней свободной конвекции); К- то же, соответствующее условиям вынужденной конвекции со скоростью, пропорциональной средней скорости cm поршня; R-коэффициент теплоотдачи излучением и его значение было определено Нуссельтом в результате экспериментов с применением позолоченной, а также выкрашенной в черный цвет поверхностей бомб. Коэффициент теплоотдачи =1.45.(T. P 2 )1/3 Н. Р. Брилинг связывает с «теплоотдачей от вихрей» [4], указывая при этом, что в быстроходных дизелях теплообмен «следует тому же закону, какой был нами найден для стационарного двигателя Дизеля, с той лишь разницей, что в теплопередаче отсутствует постоянный член, выражающий тепло от вихревых движении, вызванных искусственно в процессе распыливания топлива». Поэтому в расчетах быстроходных дизелей бескомпрессорного типа полагается, что = 0.

Заслуга Н. Р. Брилинга очевидна: сохранив структуру нуссельтовской формулы (1), он совершенно недвусмысленно доказал, что в каждом конкретном случае (способ смесеобразования, быстроходность, уровень форсирования) коэффициенты должны уточняться по результатам прямых экспериментов. Этот вывод Н. Р. Брилинга нашел развитие в работах других выдающихся представителей научной школы МГТУ - Н. Н. Брызгова и Н.В.

Иноземцева [5, 6], содержащих конкретизацию выражении 0,,K для отдельных типов двигателей.

Н. Н. Брызгов [5] уточнил значения для предкамерных двигателей. Согласно его экспериментам в случае обычных предкамер первый член в скобках в формуле Нуссельта – Брилинга меняется и -формула принимает вид - (1+3.5+0.185.cm), а в случае предкамерных двигателей с так называемой акро-камерой - (1+4.2+0.185.cm). Интенсификацию теплообмена Н.Н. Брызгов объясняет наличием акро-камеры, представляющей собой углубление дуговой формы на огневой поверхности поршня, расположенное навстречу вытекающих из предкамеры горячих газов. В конце сжатия в углубление остается слой воздуха, который принимает на себя тепловой поток от высокотемпературного рабочего тела и служит как тепловая защита для поршня. Форма акро-камеры способствует вихревому движению движения заряда в основной камере и интенсифицирует теплообмен со стенками.

Н.В. Иноземцев (1902-1956), выпускник МГТУ (МВТУ) им. Н.Э. Баумана 1927 г., ставший впоследствии крупным ученым в области тепловых двигателей, лауреатом Сталинской премии, заведующим кафедрой «Термодинамика» и ректором МАИ, модифицировал -формулу Нуссельта – Брилинга, заменив первый член в скобках для двухтактных быстроходных дизелей на (1+5+0.185.cm), а для четырехтактных дизелей с непосредственным впрыскиванием топлива – на (1+2.2+0.185.cm) [6]. Огромный авторитет В. Нуссельта, как теплофизика, и Н.Р. Брилинга, как двигателиста, привело к тому, что предложенную ими структуру -формулы вплоть до конца 60-их годов прошлого века принимали как догму, меняя в них только коэффициенты в выше указанном члене. В качестве примера можно привести работы как советских исследователей - И.А. Трактовенко (1947 г.), А.Н. Гнездилова (1952), Н.И. Цветкова (1953), Л.М. Белинкого (1955), А.Г. Морозова (1957), И.М. Ленина и А.В. Кострова (1963), так и зарубежных H.W. van Tyen (1959), A.

Stambuleanu (1966).

Заслуги Н.Р. Брилинга в развитии теории теплообмена применительно к тепловым двигателям не ограничиваются введением уточненной -формулы (2). Он и дальше активно занимался исследованием теплообмена в поршневых двигателях, в частности, исследованием влияния отношения хода поршня к диаметру S/D на тепловую напряженность дизеля. Этот вопрос стал особенно актуальным при создании форсированных дизелей и был затронут Н.Р. Брилингом в 1957 г. [7]. Позже к нему неоднократно возвращались и другие исследователи, используя идею Н.Р. Брилинга о том, что тепловая напряженность поршня соответствует общей отдаче теплоты в стенки камеры сгорания. Количество этой теплоты оценивается так называемой поршневой мощностью N порш ~ p e c m, где p e - среднее эффекSn тивное давление, c m = - средняя скорость поршня. Очевидно, что короткоходный двигатель обеспечит меньшую отдачу теплоты в стенку, чем двигатель с S/D=1. Так как поршневая мощность короткоходного двигателя при частоте вращения n=idem будет меньше, чем у двигателя с S/D=1, то это позволяет повысить давление наддува, не опасаясь тепловой напряженности поршня.

Теплообмен в процессе смесеобразования. Теплонапряженное состояние деталей двигателя. Среди фундаментальных исследований из области теплообмена в поршневых двигателях достойное место занимает работа [8] Д.Н. Вырубова (1900-1978)– профессора МГТУ (МВТУ) им. Н.Э. Баумана, основоположника научной школы по смесеобразованию и сгоранию в поршневых двигателях. До выхода этой работы для расчета теплоотдачи сферических капель дизельного топлива обычно использовались результаты Л.Г.



Pages:     || 2 | 3 | 4 |
 


Похожие работы:

«ПАТРИАРХ РОССИЙСКОЙ ПСИХОЛОГИИ Москва, Ярославль, 2010 2 Институт Психологии Российской Академии Наук Ярославский государственный университет им. П.Г.Демидова Международная Академия Психологических Наук ПАТРИАРХ РОССИЙСКОЙ ПСИХОЛОГИИ (Краткий справочник результатов творческой, научной и учебной деятельности профессора Ярославского государственного университета В.В. Новикова) Москва, Ярославль, 2010 3 УДК 159.98 ББК 88.4 К592 Козлов В.В. Патриарх российской психологии. Краткий справочник...»

«И. А. ШИШОВА РАННЕЕ ЗАКОНОДАТЕЛЬСТВО И СТАНОВЛЕНИЕ РАБСТВА В АНТИЧНОЙ ГРЕЦИИ ЛЕНИНГРАД Н А У К А ЛЕНИНГРАДСКОЕ О Т Д Е Л Е Н И Е 1991 Книга посвящена одному из наиболее сложныхп д о и в р е в истории древней Греции, когда закладывались основы грече­ ского полиса. Она вносит существенный вклад в изучение ос­ новных закономерностей развития рабовладельческого общества. Рассматриваются результаты деятельности древних законодате­ лей, заложивших основы полисной государственности, а также связь...»

«Содержание Предисловие к русскому изданию 9 О книге Владо Дамьяновски 10 Об авторе 11 Введение 12 Вступление 15 1. Единицы измерения СИ 19 Основные единицы 19 Производные единицы 20 Метрические приставки 21 2. Свет и телевидение 23 23 Немного истории 24 Основы теории света и глаз человека 29 Световые единицы 33 Измерение освещенности с помощью экспонометра 37 Вычисление количества света, падающего на фотоприемник 41 Цвет и телевидение 43 Цветовая температура и источники...»

«Алтайская краевая универсальная научная библиотека им. В. Я. Шишкова ВРЕМЯ ЧИТАТЬ! Издательские проекты Алтайского края Сборник методических материалов Барнаул 2013 Сборник издан в рамках реализации проекта Время читать! Издательские проекты Алтайского края на средства гранта Губернатора Алтайского края УДК 024 ББК 78.373.8 В 818 Составители: Л. А. Медведева, С. А. Самарина ВРЕМЯ ЧИТАТЬ! Издательские проекты Алтайского края : В 818 сб. метод. материалов / Упр. Алт. края по культуре и арх. делу...»

«Юдовин Рами Библейские исследования Исход Исход из Египта - это важнейшее событие в истории израильского народа. До сих пор потомки израильтян празднуют Песах -день, посвящённый исходу из Египта. В 3 книге Царств 6:1 написано: В четыреста восьмидесятом году по исшествии сынов Израиля из земли Египетской, в четвёртый царствования Соломонова над Израилем, в месяце Зиф, который есть второй месяц начал строить храм. Храм строился примерно в 970 г. до н. э., получается, что Исход состоялся в 1450 г....»

«Глава 1. Раздел 1.2. Начало. Первые иммигранты и развитие отношений между двумя странами Вступление В этом разделе, как понятно из его названия, собраны материалы, охватывающие события, начиная с начала прошлого (20-го) столетия, и рассказывающие о судьбах иммигрантов, приехавших в те, уже далекие, времена в Новую Зеландию. Как было решено членами редакции, в нашей книге материалы о людях расположены в алфавитном порядке. А открывает раздел очерк о первой Дипломатической Миссии СССР в Новой...»

«ГАЛЛЬI Москва Ве ч е УДК 94(3)(091) ББК 63.3(0)32 Б89 Изда1iuе осущесmвде'Н,О nри nоддерЖ1Се На'Циоиалъиого 'Цe'limра 1Cиигu Мииисmepсmва 1Сулъmуры Фра1i'ЦUU Ouvrage publie ауес le concours du Ministere franr;ais charge dR la culture - Centre National du Livre перевод с Фра1i'ЦУЗС1Сого А.А. Родиоиова Брюно,Ж.-Л. Галлы / Жан-Луи Б рюно. - М. : Ве ч е, 201 1. Б89 400 с. : ил. - ( Гиды цивилизаций). ISBN 978-5 -9533-4656-6 Галлы ДЛЯ греков и римлян были варварами, европей­ ским романтикам они...»

«ЗЕЙНАЛОВ Х. Азербайджанский Государственный Университет Культуры и Искусств Б.В. ВЕЙМАРН И ТВОРЧЕСТВО ПЕТРА САБСАЯ Summary In article it is spoken about research by the Russian critic B.V.Veymarn of creativity of the Azerbaijan sculptor Pyotr Sabsay, one of founders of monumental art in republic. Article is written in a view of studying history of AzerbaijaniRussian cultural and scientific mutual relations. The author emphasizes, Veymarn’s works, devoted to art of Azerbaijan, take the important...»

«Самарская Лука: Бюл. 2007. - Т. 16. - № 1-2(19-20). - С. 208-234. ©2007 В.В. Соловьева*, С.В. Саксонов** ФИТОМОНИТОРИНГ ПРУДОВ БОТАНИЧЕСКОГО САДА г. САМАРЫ Solov’eva V.V., Saksonov S.V. PHYTOMONITORING OF THE SAMARA BOTANICAL GARDEN PONDS. The hydrological characteristic of the Samara botanical garden ponds and the analysis of the change tendencies of the reservoirs vegetative complex under influence of natural and anthropogenic factors for 1977are resulted. Keywords: a botanical garden,...»

«Энтони Гидденс, профессор Кэмбриджского университета — один из наиболее крупных социологов в современном мире. Несмотря на свою молодость (р. в 1938 г.), опубликовал порядка 15 книг, показывающих чрезвычайно широкий спектр интересов ученого. Здесь и историкосоциологическая проблематика (работы о М. Вебере, Э. Дюркгейме, марксизме и историческом материализме), и социологический анализ капитализма, и исследования теории социального действия, социальной организации и социальных структур. Одна из...»






 
© 2013 www.knigi.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.