Расчетно-экспериментальная методика косвенного измерения толщины слоя нагара на поверхностях камер сгорания тепловых двигателей
Аннотация
В статье в общем виде разработан расчетно-экспериментальный метод исследования косвенного измерения толщины слоя нагара на поверхностях камер сгорания тепловых двигателей. Метод имеет подтверждение существующим экспериментальным материалом.
Ключевые слова
Нагар; толщина; слой; расчетный; экспериментальный; теоретический; измерение; камера сгорания; тепловой двигатель; теплообмен; поверхность
Методика косвенного измерения толщины слоя нагара на поверхностях камер сгорания быстроходных дизелей заключается в измерении локальных тепловых нагрузок на этих поверхностях при поршневом сжатии-расширении с помощью датчика теплового потока с дополнительной стенкой, как при наличии слоя нагара, так и без него при последующей обработке результатов этих измерений с помощью обратных и сопряженных методов теплопроводности.
Таким образом, методика косвенных измерений толщины слоя нагара сводится к измерению нестационарных локальных температур на соответствующих поверхностях при поршневом сжатии-расширении, что и будет преимущественно образом рассматриваться ниже.
Конструкция датчика было рассмотрено в [1], поэтому можно непосредственно перейти к методике измерения тепловых нагрузок с помощью вышеупомянутого датчика.
При установке датчика на объект исследования измеряется переменная и постоянная составляющие температуры на тепловоспринимающей поверхности константановой пластины и разность температур между тепловоспринимающей и теплоотдающей поверхностями этой пластины, что позволяет определить мгновенные значения температур на поверхностях константановой пластины с погрешностью измерения переменной составляющей этих температур [1].
Т. к. определение теплового потока основывается на решении обратной краевой задачи теплопроводности, измерения должны выполняться таким образом, чтобы обеспечить максимальную точность решения именно этой задачи.
Очевидно, что температуры на наружной поверхности теплометрического элемента Т1(t) и на поверхности, обращенной внутрь датчика Т2(t), близки между собой, т. к. расстояние между ними равно ?1 мм.
В методике измерения поверхностных температур принято во внимание, что при решении задач теплопроводности (прямых и обратных) температурное поле детали определяется с точностью до постоянной составляющей.
В связи с этим, в качестве постоянной составляющей можно принять ориентировочное значение осредненной температуры наружной поверхности теплометрического элемента [1]:
Толщина нагар сгорание дизель
(1)
Поэтому температура наружной поверхности может быть представлена, как
(2)
Teмпература внутренней поверхности теплометрического элемента может быть описана с помощью температуры наружной поверхности и разности температур:
(3)
Из выражений (2)--(3) следует, что в эксперименте могут быть измерены значения:
Первая величина необходима для определения постоянной составляющей температурного поля и используется для отыскания зависимых от температуры физических констант [1].
Остальные величины могут быть измерены с достаточно высокой точностью [1].
На основании вышесказанного решается обратная задача теплопроводности с целью определения мгновенных значений плотности теплового потока и температуры поверхности. При этом задача сводится к решению уравнений Вольтерры и рассчитывается с помощью специально разработанной программы [2].
Рассмотрим схему измерения этих трех величин, необходимых для определения плотности теплового потока.
Здесь достаточно рассмотреть схему подключения к измерительным приборам одного датчика (рис.1).
Рис. 1. Схема подключения датчика к измерительным приборам.
Источник Е1 соответствует датчику на наружной поверхности теплометрического элемента, а Е2 -- на поверхности, обращенной внутрь датчика. Усилитель канала К1 усиливает сигнал Е1 и осуществляет компенсацию постоянной составляющей с помощью регулируемого источника напряжения (РИН).
Усилитель канала К2 выполняет масштабное преобразование сигнала Е1, усилитель канала К3 формирует сигнал, пропорциональный разности сигналов Е1и Е2 .
Таким образом, рассмотрены все аспекты методики косвенного измерения толщины слоя нагара на поверхностях камер сгорания двигателей внутреннего сгорания.
Методика обработки результатов измерения заключается в том, чтобы детерминировать локальные нестационарные граничные условия -- локальные нестационарные температуру и плотность теплового потока на внешней поверхности датчика.
В данном случае необходим учет теплоизолирующего действия слоя нагара. Следовательно, обработка результатов измерения сводится к определению граничных условий на поверхности слоя нагара, которые являются частным случаем теплового состояния слоя, исследуемого в дальнейших исследованиях.
Основные выводы
Анализируя результаты измерения локальных нестационарных тепловых нагрузок на основные детали камер сгорания тепловых двигателей с помощью датчика теплового потока на основе дополнительной (вспомогательной) стенки после обработки результатов измерения можно сделать следующие основные выводы:
- А) детерминированы граничные условия локального нестационарного теплообмена с учетом слоя нагара. Локальные нестационарные тепловые нагрузки определены по обеим граничным поверхностям слоя (как частные случаи нестационарного теплового поля слоя нагара). Б) по результатам измерений нестационарной температуры и плотности теплового потока при поршневом сжатии-расширении с нагаром и без него определена толщина слоя нагара. В) разработанный метод позволяет надежно определить количественные (локальные нестационарные поля температур и плотностей тепловых потоков) и качественные показатели теплоизолирующего и блокирующего действия слоя нагара, в частности, подтверждена его высокая теплоизолирующая способность.
Библиографический список
- 1. Лобанов И. Е. Локальный радиационно-конвективный теплообмен в турбулентном пограничном слое в камерах сгорания быстроходных дизелей: Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. -- М., 1998. -- 173 с. 2. Страдомский М. В., Максимов Е. А. Оптимизация температурного состояния деталей дизельных двигателей. -- Киев: Наукова думка, 1987. -- 168 с. 3. Кавтарадзе Р. З., Лапушкин Н. А., Лобанов И. Е. Исследование теплоизолирующего действия слоя нагара на поверхностях КС дизеля с использованием обратных и сопряженных методов теплопроводности // Изв. вузов. Машиностроение. -- 1997. -- № 4--6. -- С. 70--76. 4. Бургграф О. Р. Точное решение обратной задачи в теории теплопроводности и ее приложениях. // Труды американского общества инженеров-механиков. Серия С, Теплопередача. -- 1964. -- № 3. -- С. 94--106. 5. Бек Дж., Блакуэлл Б., Сент-Клэр Ч., мл. Некорректные обратные задачи теплопроводности. -- М.: Мир, 1989. -- 312 с. 6. Нuber K. Der Wrmebergang schnellaufender direktein-spritzender Diesel-motoren: Dissertation. -- Mnchen: TU, 1990. -- 130 s. 7. Крейт Ф., Блэк У. Основы теплопередачи. -- М.: Мир, 1983. -- 512 с. 8. Макарчук А. А., Николаенко А. В. Результаты сравнительных ускоренных испытаний по влиянию сорта топлива на закоксовывание распылителей и деталей камеры сгорания высокооборотного дизеля // Двигателестроение. -- 1991. -- № 7. -- С. 52--54. 9. Папок К. К., Виппер А. Б. Нагары, лаковые отложения и осадки в автомобильных двигателях. -- М.: ГНТИМЛ, 1956. -- 156 с.
Похожие статьи
-
Толщина теплоизоляционного слоя дИЗ для теплоизоляционных конструкций здания холодильника, м Диз = лиз{Rн-[1/?н+?(дi/лi ) + 1/ ?в]} Где...
-
=; = = = Выбираем по ГОСТ D1 =250мм и D2 =250мм Расчет и выбор тепловой изоляции Целью расчета тепловой изоляции является определение толщины слоя...
-
Определение толщины слоя термоизоляции аппарата - Ректификационная установка
Учитывая значительные габариты промышленной ректификационной колонны, ее и часть теплообменного оборудования монтируют вне помещения. Определим толщину...
-
ПРОЦЕСС СГОРАНИЯ В БЕНЗИНОВЫХ ДВС - Сгорание топлива в поршневых ДВС с внешнем смесеобразованием
Двигатель сгорание топливо Развитие процесса горения в ДВС с внешним смесеобразованием. Процесс сгорания топлива представляет собой химическую реакцию...
-
Целью данного исследования было изучение шероховатости поверхности напыленных дисков. В качестве объектов исследования были взяты пять образцов дисков -...
-
Механическая обработка На предприятия питания субпродукты поступают в охлажденном и замороженном состоянии. Мороженые субпродукты размораживают на...
-
Обозначенная поверхность Возможный дефект Способ устранения дефекта Номинальный размер по чертежу Способ устранения дефекта Технические требования к...
-
Применяемые в производстве вещества и материалы, даже очень чистые, за частую имеют некоторое количество чужеродных атомов, оказываясь на поверхности,...
-
Тепловой расчет установки - Ректификационная установка
Теплой поток, отводимый в дефлегматоре при конденсации пара, найдем по формуле: КВт, Где кДж/кг, Здесь rБ и rТ- удельные теплоты конденсации бензола и...
-
3.1. Ящики со средствами измерений следует транспортировать в крытых транспортных средствах или контейнерах. Транспортирование средств измерений должно...
-
Любое нагретое тело теряет тепло в окружающую среду, что существенно увеличивает затраты на данный процесс. Для снижения этих затрат и соблюдения...
-
ЗАКЛЮЧЕНИЕ, СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ - Сгорание топлива в поршневых ДВС с внешнем смесеобразованием
В реферате была представлена классификация бензиновых двигателей внутреннего сгорания, рассмотрено топливо для данного типа двигателя, а так же кратко...
-
6.1. Измерения показателей микроклимата в целях контроля их соответствия гигиеническим требованиям должны проводиться в холодный период года - в дни с...
-
Рис. 16.8. Установка кронштейна На стенку Сечение стенки увеличивается по мере приближения к проушине. Из соображения технологичности стенку выполняют...
-
Методика проведения эксперимента Объектами настоящего исследования были мишени, напыленные при различных температурах. Нанесение покрытия на молибденовые...
-
Ответственность за создание здоровых и безопасных условий труда для работников моторного цеха несут начальник цеха и мастер отделения. Рабочие,...
-
Особенностью проявления естественной тяги является то, что энергия разности гидростатических давлений передается потоку не в какой-либо одной точке, а по...
-
Методика расчета дуговой печи (для плавки черных металлов). - Дуговая печь косвенного действия
Определяем мощность трансформатора, кВА, Где Wтеор -- удельный расход электроэнергии на расплавление, кВт-ч/т; П -- производительность печи, т/ч; -- КПД...
-
Сварка корневого слоя шва выполняется сварщиками в количестве не менее 3-х. Сварка заполняющих и облицовочного слоев шва выполняется двумя сварщиками....
-
КИСЛОРОДНО-ФЛЮСОВАЯ РЕЗКА - Газовая резка нержавеющей стали
При обычной кислородной резке высоколегированная хромистых и хромоникелевых нержавеющих сталей на поверхности реза образуется пленка тугоплавких окислов...
-
Я, как будущий моряк, хочу больше узнать о таком профильном предмете как СЭУ и о работе двигателя в частности поэтому я и выбрал эту тему и этот предмет...
-
В настоящей дипломной работе была изучена научно-техническая литература по созданию тонкопленочных покрытий. Изучение литературных источников показало,...
-
Введение, Режим резания и геометрия срезаемого слоя - Режимы резания
Резание технологический трение От современных машин требуются высокие эксплуатационные и технико-экономические характеристики, надежность работы. Проходя...
-
ТОПЛИВО - Сгорание топлива в поршневых ДВС с внешнем смесеобразованием
Топлива, применяемые в автомобильных и тракторных ДВС, соответствовать ряду требований, которые в свою очередь определяются: Типом двигателя и его...
-
Материальный и тепловой балансы - Технология переработки нефти
Основой материального баланса является закон сохранения материи, согласно которому количество материала, поступающего в процесс (приходные статьи...
-
ВВЕДЕНИЕ - Сгорание топлива в поршневых ДВС с внешнем смесеобразованием
Особенности процесса горения топлива в поршневых ДВС зависят от двух факторов: Типа смесеобразования; Способа воспламенения топливо-воздушной смеси...
-
Плоскопараллельные концевые меры длины (ГОСТ 9038-90) предназначены для передачи размеров от эталона к изделию. Они используются для хранения и передачи...
-
Электростанции, Тепловые электрические станции - Назначение и типы электростанций
Электростанциями называются предприятия или установки, предназначенные для производства электроэнергии. Топливом для электрических станций служат...
-
Рис. Общий вид основной вакуумной камеры: 1. Светофор 2. Кронштейн для подъема крышки 3. Крышка технологической камеры 4. Технологическая камера 5....
-
Камерные двигатели., Расчет камерных двигателей - Пневматические двигатели
В этом двигателе зажимное усилие создается резиновой камерой, раздуваемой сжатым воздухом. Под давлением воздуха камера, вложенная в полость в корпусе...
-
Рис. 2. Последовательность стадий роста пленки Образование покрытия начинается с возникновения зародышей. На первом этапе происходит столкновение атомов...
-
1. Плоскостность. Требование, означающее строгую параллельность лицевой стороны, куда наносят пленку, к тыльной стороне. Это необходимо как для...
-
Санитарные требования к тепловой обработки продуктов - Приготовление горячего блюда "Гуляш"
В результате тепловой обработки в продуктах происходят различные процессы, изменяющие их консистенцию, вкус, запах. Физиологический эффект такой...
-
В этом двигателе обмотка возбуждения включена последовательно в цепь якоря (рис. 29.9, а), поэтому магнитный поток Ф в нем зависит от тока нагрузки. При...
-
Прочностные расчеты выпарного аппарата и его элементов Конструктивный расчет греющей камеры Определение количества трубок , Где - средний диаметр трубок;...
-
Заключение, Список литературы: - Общие сведения об измерениях температуры
Температурой называют величину, характеризующую тепловое состояние тела. Согласно кинетической теории температуру определяют как меру кинетической...
-
Расчет тепловой схемы ИТП на максимально - зимний режим Расчет тепловой схемы приведен в таблице 2.1 Таблица № 2.1. Исходные данные Обозн. Величина...
-
Для снижения давления в подающем трубопроводе наружной теплосети предусмотрена установка дроссельной шайбы. Контур отопления Для поддержания оптимального...
-
Для получения пленок SiC использовалась вакуумная установка типа УРМ3, модернизированная с учетом особенностей предполагаемой методики получения....
-
В исследовании применяли химико-аналитические методы, для чего использовали следующие средства измерений: 1) термостат жидкостный (с механической...
Расчетно-экспериментальная методика косвенного измерения толщины слоя нагара на поверхностях камер сгорания тепловых двигателей