Теория ДВС. Вопросы/ответы

Манилов

Я люблю строить самолеты!
telekast сказал(а):
с ростом температуры поверхности растёт и тепловой поток через неё, т.е. теплопотери, я ничего не путаю?
В процессах теплообмена обычно играет роль не температура, а разность температур. ;)

"ТЕПЛОВОЙ ПОТОК
- вектор, направленный в сторону, противоположную градиенту темп-ры и равный по абс. величине кол-ву теплоты, проходящему через изотермич. поверхность в единицу времени. Измеряется в ваттах или ккал/ч (1 ккал/ч=1,163 Вт). Т. п., отнесённый к единице изотермич. поверхности, наз. плотностью Т. п. или уд. Т. п., в технике - т е п л о в о й н а г р у з к о й. Единицами измерения уд. Т. п. служат Вт/м 2 и ккал/(м 2 • ч)."


telekast сказал(а):
вопрос звучал предельно просто: "Каковы будут сравнительные теплопотери в ДВС1 если, при прочих равных условиях, площадь стенок его КС составляет 30% от площади стенок КС прототипа?".
В случае, когда площадь стенок КС двух ДВС отличается на 30% , эти двигатели не могут иметь «прочих равных условий» и будут отличаться своими рабочими процессами. У них по разному будут изменяться давления и температуры в цилиндре и без дополнительных данных невозможно оценить теплопотери даже приблизительно.

telekast сказал(а):
Я примерный ответ знаю ещё со школы: "Сферическая форма сосуда обеспечивает наименьший возможный при данном объёме тепловой поток. 
Сферическая форма обеспечивает минимальную площадь поверхности для сосуда заданного объема и только поэтому, при одинаковой разности температур внутри и снаружи сосуда и одинаковом материале стенок получим наименьшую при данных условиях величину теплового потока.
 

JohnDoe

Усы-то сбрею, а умище-то куда дену? )))
BSM сказал(а):
При теплоизоляции КС повышается Т отработавших газов и они весело покидают цилиндр.
унося всю температуру с собой!
BSM сказал(а):
Тепловые потери уменьшатся в трое. 
А вот тут уже проблемма преобразования этой "лишней" температуры в работу. Методов несколько. Один из них, например, турбина, компаунд и пр. У меня предполагается свой, вполне оригинальный.
Kim сказал(а):
но теперь прошу прощения за собственное мнение.

неработоспособно
Мнение любого человека само по себе ценно, так что извиняться не за что. Что до работоспособности, то Вас видимо сбило с толку, что описывается роторный вариант да ещё и с таким "экзотическим" механизмом преобразования возвратно-поступательного движения. Там же я писал,. что вполне возможен вариант использования КШМ, хотя Владимир Александрович высказывал сомнения на данный счёт ;). Так вот, я прошу рассматривать пока вариант с КШМ, не роторный. А ещё лучше пока рассматривать только систему "Цилиндр-поршень"(назовём их условно так, "чтоб не нарушать отчётности"). Будем двигаться постепенно. :)
Zelo сказал(а):
В процессах теплообмена обычно играет роль не температура, а разность температур.
Ну, сие мне известно, просто предполагалось, что наружная температура одинакова. Да и на академичность я не претендовал.
Zelo сказал(а):
В случае, когда площадь стенок КС двух ДВС отличается на 30% , эти двигатели не могут иметь «прочих равных условий» и будут отличаться своими рабочими процессами. У них по разному будут изменяться давления и температуры в цилиндре и без дополнительных данных невозможно оценить теплопотери даже приблизительно. 
Площадь стенок отличается не на 30%, а в ДВС1 площадь стенок составляет 30% от площади стенок ДВС2, т.е. различаются площади втрое. "Прочие равные условия" приняты теоритически  предполагают одинаковое изменение объёма(а следовательно и температуры и давления) во времени. На практике ессно будут оказвать влияние многие факторы, но пока речь про "первое приближение", так сказать. :)
Zelo сказал(а):
Сферическая форма обеспечивает минимальную площадь поверхности для сосуда заданного объема и только поэтому, при одинаковой разности температур внутри и снаружи сосуда и одинаковом материале стенок получим наименьшую при данных условиях величину теплового потока.
Ну дык я про это же и говорю. ;)
 

Андрей Миллер

Я люблю строить самолеты!
Заблокирован
telekast сказал(а):
проблемма преобразования этой "лишней" температуры в работу. Методов несколько. Один из них, например, турбина, компаунд и пр. У меня предполагается свой, вполне оригинальный.
Это центральная проблема для двигателей с высокими Т в КС. Проблема не решена до сих пор. Все что Вы перечислили - известные вещи. Их можно применять хоть сейчас.  Но почти не применяют, и это не зря. Выигрыш почти на грани погрешности измерений, а затраты...
Даже интеркулер (охлаждение наддувочного воздуха) применяют чаще!
 

JohnDoe

Усы-то сбрею, а умище-то куда дену? )))
BSM сказал(а):
Это центральная проблема для двигателей с высокими Т в КС. Проблема не решена до сих пор. Все что Вы перечислили - известные вещи. Их можно применять хоть сейчас.Но почти не применяют, и это не зря. Выигрыш почти на грани погрешности измерений, а затраты...
Потенциально я её решил(несколько нагло так ;) ) Не применяют часто на ТС по причине возрастающей сложности СУ, ибо всё это - костыли, а вот в стационарных установках применяют вполне, достаточно вспомнить ГТУ работающие по комбинированному циклу с КПД 60 и даже выше процентов.
У меня же костыли не требуются(опять же - потенциально. Пока) всё "лишнее" тепло, так сказать, утилизируется на месте.
И ещё. Поправте меня, если я ошибаюсь. Снижение теплопотерь ведёт к росту средней температуры цикла(оставим пока в стороне окислы азота и прочую экологию) и, соответственно, к росту среднего индикаторного давления, а это ведёт к росту КПД.
 

Андрей Миллер

Я люблю строить самолеты!
Заблокирован
telekast сказал(а):
Снижение теплопотерь ведёт к росту средней температуры цикла(оставим пока в стороне окислы азота и прочую экологию) и, соответственно, к росту среднего индикаторного давления, а это ведёт к росту КПД. 
Все правильно.
 

Андрей Миллер

Я люблю строить самолеты!
Заблокирован
telekast сказал(а):
ГТУ работающие по комбинированному циклу с КПД 60 и даже выше процентов.
60% процентов нет даже в стационарной энергетике. Там повышение КПД при парогазовом цикле не более 1,5 %.
На транспорте в парогазовый цикл надо встраивать еще и утилизационный котел.
Наиболее экономичная установка - установка ко - генерации с выработкой электроэнергии и тепла для локального энерготеплоснабжения домов. Там КПД может быть примерно такой - 60%....
 

JohnDoe

Усы-то сбрею, а умище-то куда дену? )))
BSM сказал(а):
Все правильно. 
Спасибо, значит я на правильном пути(потенциально) :)
BSM сказал(а):
60% процентов нет даже в стационарной энергетике. Там повышение КПД при парогазовом цикле не более 1,5 %.
На транспорте в парогазовый цикл надо встраивать еще и утилизационный котел.
Я примерно о том же. Т.е. газовая турбина работает на генератор, суммарный КПД ~32%, выхлопом греется паровой котёл, пар высокого давления из которого срабатывает в паровой турбине, работающей на второй генератор(плюс ещё ~30% КПД), мятый пар идёт на нагрев воды в теплосети. Итого общий КПД может быть до 70-80%%. При общей же монструозности установки. Вместо паровой можно поставить теплообменник и воздушную турбину, КПД будет ещё повыше(есть у меня и по этому поводу мыслишка, но это в другом разделе ;) ).
 

Андрей Миллер

Я люблю строить самолеты!
Заблокирован
telekast сказал(а):
Т.е. газовая турбина работает на генератор, суммарный КПД ~32%, выхлопом греется паровой котёл, пар высокого давления из которого срабатывает в паровой турбине, работающей на второй генератор(плюс ещё ~30% КПД), 
Я говорил о когенерации с ДВС. А ДВС экономичненее ПТУ и ГТУ.
Просто ПТУ - 32%, ГТУ + ПТУ еще 1,5 % (таков КПД Северо - Западной ТЭЦ в Питере), а потом теплофикация.
Так что все не так радужно....
 

JohnDoe

Усы-то сбрею, а умище-то куда дену? )))
BSM сказал(а):
Так что все не так радужно.... 
Не сомневаюсь. Ну да ладно, мы несколько отдалились. Продолжим... :)
Правильно ли я понимаю, что среднее индикаторное давление есть выражение силы, приложенной к поршню(сила давления газов * на площадь поршня)?
 

Bиктор

Моя интерпретация Вашего текста - зависит и от Вас
telekast сказал(а):
среднее индикаторное давление есть выражение
Вячеслав, - это довольно-таки абстрактная величина давления, принятая условно для достижения хоть какой-то сравнимости двигателей, имхо.
Суть абстракции, как я это усвоил, - площадь индикаторной диаграммы отдельного цилиндра отнести не к одному такту - рабочему ходу, а отнести ко всем тактам полного цикла ДВС (например, ко всем 4 тактам, т.е. двум оборотам).

Причем условность этой абстракции проявляется в том, что диаграмма среднего индикаторного давления из фигурной формы преобразуется в прямоугольник РАВНОЙ же площади, основание которого растягивается на все такты одного цикла.
Т.е. на практике средняя величина - это высота абстрактного прямоугольника. Она относительно мала, по сравнению с пиком давления индикаторной диаграммы при рабочем ходе.

А родственное этому понятию - понятие среднего эффективного давления: это тоже прямоугольник, но его высота еще меньше, так как от полезного давления уже вычтены насосные и механические потери ДВС.
 

JohnDoe

Усы-то сбрею, а умище-то куда дену? )))
Bиктор, это понятно, но меня интересовало оказывает ли влияние на величину ср.инд.давления величина площади поршня. Видимо нет, точнее площадь поршня влияет на поршневую мощность, та зависит от эффективной мощности, которая связанна с ср.эфф.давлением, а оное - со ср.инд.давлением. "В доме, который построил Джек..." ;D
 

OXOTHIK

У каждого человека есть крылья,но не каждому дано
Тема была б наверно интересна.НО.....
ТС поставил задачу решить уранение со всеми неизвестными.так что не одну формулу под это не подгонишь.
Не прозвучало :
1 Какой ДВС 2Т или 4Т
2Если 2Т какой тип продувки
3Ход и диаметр поршня
4Что собсно относится и к 4Т
5Способ охлаждения
....................
....................
.................
.................
И ещё масса вопросов о которых просто нет ни времени не сил крапать
И самое главное не видно конечной цели.Какие задачи или каким задачам должен соответствовать двигатель
Вообщем хорошая тема для флуда,не более

Курочка в гнезде,яичко в п..зде ,а мы теплопотери считаем
Удачи всем
 

JohnDoe

Усы-то сбрею, а умище-то куда дену? )))
OXOTHIK сказал(а):
ТС поставил задачу решить уранение со всеми неизвестными.так что не одну формулу под это не подгонишь.
Мда. А соотношения, озвученные в постановке задачи какбЭ не считаются?
OXOTHIK сказал(а):
Прозвучало: "Двигатели идентичны по объёму, степени сжатия, оборотам". Соотношения были озвучены. Задан вопрос: "На сколько изменятся теплопотери если..." Пока чисто теоритически, не учитывая тактность, смесеобразование, фазы газораспределения и т.д. Сие стОит рассматривать позже, после ответа на основополагающие вопросы. Может до нюансов дело и не дойдёт, по причине бессмысленности.
"Пирог едят кусками"(с) Жорж
OXOTHIK сказал(а):
И самое главное не видно конечной цели.Какие задачи или каким задачам должен соответствовать двигатель
Конечная цель - понять, как повлияют на потребительские качества ДВС(мощность, экономичность, массу в конце концов) изменение соотношений, озвученных в постановке задачи. И стоит ли овчинка выделки.
 

OXOTHIK

У каждого человека есть крылья,но не каждому дано
Это пирог кусками едят,а ДВС нужно рассматривать вцелом.
Неизвестно и то на каком топливе он работает,(диз.керосин.бензин с каким октаном.спирт .газ. закись азота.или угольный порошок наконец)а от топлива как известно очень много зависит
Вообще тема бестолковая.Очень трудно понять ЧЁ ТЫ ХОШЬ.

....а вам не подсказать ,как пройти в библиотеку :question :STUPID
 

JohnDoe

Усы-то сбрею, а умище-то куда дену? )))
OXOTHIK сказал(а):
Это пирог кусками едят,а ДВС нужно рассматривать вцелом.
Ага, видимо поэтому сначала рассматривают теоритические циклы, затем действительные, а уж потом заморачиваются нюансами.
OXOTHIK сказал(а):
Вообще тема бестолковая.Очень трудно понять ЧЁ ТЫ ХОШЬ.
ИМХУ, я выразился предельно ясно: "Как изменится среднее индикаторное давление в двигателе, в котором площадь теплопередющих поверхностей(стенок) состаляет 30% в ВМТ, 85% в НМТ (т.е. среднее - 73%) от площади стенок ДВС-прототипа". Знаете ответ, отличный от ответа Андрея Миллера?
А библиотека у меня есть. Дома.
 

georgii-2

ЗРИ В КОРЕНЬ !!!
А,  что если Вам попробовать ещё больше упростить условия  задачи? Глядишь, поменьше будет гуляний в трёх соснах?
Пусть, например, и температура будет одинаковая в обоих двигателях, допустим в 10грд после ВМТ.
 

JohnDoe

Усы-то сбрею, а умище-то куда дену? )))
georgii-2 сказал(а):
Пусть, например, и температура будет одинаковая в обоих двигателях, допустим в 10грд после ВМТ.
Температура не может быть одинаковой, по определению, т.к. оная связанна с давлением. При росте ср.инд.давления пропрционально вырастет и ср.температура, если упрощённо, как в идеальных циклах, пренебречь ростом теплоёмкости с температурой и пр.
Т.е. в моём случае напрашивается следующая грубая аналогия: снижение теплопередающих поверхностей эквивалентно применению нагнетателя даюшего примерно 0,3 избытка, но без увеличения расхода топлива. :)
 

Bиктор

Моя интерпретация Вашего текста - зависит и от Вас
telekast сказал(а):
"Как изменится среднее индикаторное давление в двигателе, в котором площадь теплопередющих поверхностей(стенок) состаляет 30% в ВМТ, 85% в НМТ (т.е. среднее - 73%) от площади стенок ДВС-прототипа"
Вячеслав, уменьшение доли теплоотводящих поверхностей при неизменном объеме должно сказываться так же, как увеличение расчетного рабочего объема, - с выводами, уже озвученными Андреем. Возрастет теплонапряженность деталей ДВС и отчасти КПД.  Индикаторная диаграмма изменит форму, - видимо, будет спадать не так резко. Сама площадь диаграммы возрастет в незначительной степени (значит и ср. инд. давление).
Но температура газов ДВС сильно зависит и от скорости нарастания объема при расширении. В Вашем случае она, кажется, выше "традиционной". Значит, спадание кривой замеренного давления диаграммы будет значительным в противовес эффекту уменьшенного теплоотвода. Диаграмма "похудеет" больше, нежели "потолстеет", - ее площадь уменьшится по сравнению с традиционным ДВС (и ср.инд.давление уменьшится, имхо)
 

Манилов

Я люблю строить самолеты!
telekast сказал(а):
Площадь стенок отличается не на 30%, а в ДВС1 площадь стенок составляет 30% от площади стенок ДВС2, т.е. различаются площади втрое.
ОК, буду внимательней. ;)

telekast сказал(а):
"Прочие равные условия" приняты теоритически предполагают одинаковое изменение объёма(а следовательно и температуры и давления) во времени.
Сравним, например, процессы в цилиндрах нижнеклапанного ДВС с КС в виде щели и верхнеклапанного ДВС с шатровой или полусферической КС. При одинаковой степени сжатия и одинаковом изменении объема, совершенно по разному изменяются температуры и давления, а площади ограничивающих КС поверхностей отличаются далеко не втрое.

BSM сказал(а):
JohnDoe писал(а) 23.10.11 :: 07:11:32:
проблемма преобразования этой "лишней" температуры в работу. Методов несколько. Один из них, например, турбина, компаунд и пр. У меня предполагается свой, вполне оригинальный.

Это центральная проблема для двигателей с высокими Т в КС.

Наверное, всё-таки для ДВС с высокими Т в КС основная проблема – "грязный" особенно по окислам азота выхлоп.

telekast сказал(а):
Не применяют часто на ТС по причине возрастающей сложности СУ,
Не применяют именно на ТС скорее в силу вышесказанного. Когда необходимо, спокойно "заморачиваются" и перепуском, и рециркуляцией и последовательными и силовыми турбинами, и прочими "излишествами нехорошими" :D

telekast сказал(а):
Андрей Миллер писал(а) 23.10.11 :: 21:04:33:
60% процентов нет даже в стационарной энергетике. Там повышение КПД при парогазовом цикле не более 1,5 %.
На транспорте в парогазовый цикл надо встраивать еще и утилизационный котел.

Я примерно о том же. Т.е. газовая турбина работает на генератор, суммарный КПД ~32%, выхлопом греется паровой котёл, пар высокого давления из которого срабатывает в паровой турбине, работающей на второй генератор(плюс ещё ~30% КПД), мятый пар идёт на нагрев воды в теплосети. Итого общий КПД может быть до 70-80%%. При общей же монструозности установки. Вместо паровой можно поставить теплообменник и воздушную турбину, КПД будет ещё повыше
Добавим в цикл тепловой насос и КПД «скаканет» как ни странно выше 100%.  :D
 
Вверх