Удельный расход топлива двигателя: Удельный расход топлива — это… Что такое Удельный расход топлива?

Содержание

Удельный расход топлива — это… Что такое Удельный расход топлива?

Удельный расход топлива — единица измерения, используемая в грузопассажирских перевозках и обозначающая расход единицы топлива на единицу мощности на расстояние в один километр или в час (или секунду) — например − 166 г/л.с.ч., «Удельный расход топлива на крейсерском режиме: 0,649 кг/кгс.ч.»

Примеры

Бензиновый двигатель является довольно неэффективным и способен преобразовывать всего лишь около 20-30 % энергии топлива в полезную работу. Стандартный дизельный двигатель, однако, обычно имеет коэффициент полезного действия в 30-40 %, дизели с турбонаддувом и промежуточным охлаждением свыше 50 % (например, MAN S80ME-C7 тратит только 155 гр на кВт (114 г/л.с. х ч.), достигая эффективности 54,4 %).[1]

авиационные двигатели

  • АШ-82 — удельный расход топлива 0,381 кг/л.с.ч. в крейсерском режиме;
  • АМ-35А — удельный расход топлива 0,285—0,315 кг/л.с.ч.;
  • М-105 — удельный расход топлива 0,270—0,288 кг/л.
    с.ч.;
  • АЧ-30 — дизельный авиационный двигатель, удельный расход топлива составляет 0,150-0,170 кг/л.с.ч.

газотурбинные двигатели

  • газотурбинный агрегат МЗ с реверсивным редуктором (36 000 л.с., 0,260 кг/л.с.ч., ресурс 5000ч.) для больших противолодочных кораблей;
  • двигатели второго поколения М60, М62, М8К, М8Е с повышенной экономичностью (0,200—0,240 кг/л.с.ч.) [2].

Дизельные двигатели

  • Беларус-1221- на тракторе установлен шестицилиндровый рядный дизельный двигатель с турбонаддувом. Удельный расход топлива при номинальной мощности — 0,166 кг/л.с.ч.;
  • К-744 (трактор) — удельный расход топлива при номинальной мощности — 0,174 кг/л.с.ч.

Гражданская авиация

Для нужд гражданской авиации часто применяется другой критерий расхода топлива — граммы на пассажиро-километр

  • Сравнение аналогов среднемагистральных пассажирских самолётов
Источник:
[3]
Ту-204 Аэробус A321 Боинг 757-200 Ту-154М
Пассажировместимость, чел. 212 199 216 176
Максимальная взлётная масса, т 107,5 89 108,8 102
Максимальная коммерческая нагрузка, т 21 21,3 22,6 18
Крейсерская скорость, км/ч 850 900 850 950
Требуемая длина ВПП, м 2500 2500 2500 2300
Топливная эффективность, г/пасс.км 19,3 18,5 23,4 27,5
Стоимость, млн. дол. США 35 (2007 год) 87-92 (2008 год) 80 (2002 год) 15 (1997 год)

См. также

Примечания

Эффективный удельный расход топлива и эффективный двигателя

ЭФФЕКТИВНЫЙ УДЕЛЬНЫЙ РАСХОД ТОПЛИВА И ЭФФЕКТИВНЫЙ К. П. Д. ДВИГАТЕЛЯ  [c.126]

Значения средних эффективных давлений р и удельных расходов топлива ge танковых двигателей  [c.192]

Зависимость средних эффективных давлений Pg и удельных расходов топлива gg ряда двигателей с вихревыми камерами при полной нагрузке от числа оборотов показана на фиг. 71. Высокие значения pg, несмотря на значительные гидравлические и тепловые потери, указывают на то обстоятельство, что процесс смесеобразования и сгорания в этих двигателях протекает эффективнее, чем в двигателях с разделёнными камерами при иных процессах смесеобразования. Высокие удельные расходы топлива, соответствующие номинальному скоростному режиму, получились в результате больших необратимых потерь и развитых поверхностей камер сгорания, охлаждаемых непосредственно водой. Как показывают кривые протекания удельных расходов, наименьшие значения получаются в двигателе AEG с камерой Комета III при достаточно удовлетворительном среднем индикаторном давлении.

[c.250]


Основными показателями работы ДВС являются мощность и крутящий момент на коленчатом валу часовой и удельный расход топлива, характеризующие экономичность двигателя эффективный КПД, характеризующий совершенство конструкции ДВС. Удельным расходом топлива называют отношение его часового расхода к мощности на коленчатом валу. Под эффективным КПД понимают отношение указанной выше мощности к затраченной теплоте использованного топлива. Дизели обладают более высоким эффективным КПД (0,35. .. 0,45) по сравнению с карбюраторными двигателями (0,26. .. 0,32), а также более низким удельным расходом топлива — 190. .. 240 г/кВт-ч при 280. .. 320 г/кВт-ч у карбюраторных двигателей. В выхлопных газах дизелей содержится меньше токсичных веществ. К недостаткам дизелей относятся затрудненный запуск при низких температурах, высокая чувствительность к перегрузкам, а также большая масса  
[c.29]

Определить удельный эффективный расход топлива и эффективный к. п. д. двигателя по результатам испытания, если известно, что сила тока и напряжение трехфазного электрического генератора, непосредственно соединенного с двигателем, соответственно равны 170 А и 330 В при os

Коэффициент полезного действия генератора 0,89. Часовой расход топлива двигателем 21,3 кг. Низшая теплота сгорания топлива 42 300 кДж/кг.  

[c.187]

В том же 1940 г. была признана необходимость создания истребителя-перехватчика с ЖРД. Идею создания такого истребителя впервые предложил С. П. Королев еще в 1938 г. в процессе работы над ракетопланом РП-218. Он предполагал, что ЖРД с его огромным удельным расходом топлива (4 — 6 кг топлива в секунду при тяге двигателя 1000 — 1500 кгс) может быть наиболее эффективно использован на истребителе-перехватчике противовоздушной обороны, взлетающем из положения дежурства на аэродроме при визуальном обнаружении самолета противника в районе охраняемого объекта. Малый вес и большая тяга ЖРД обеспечивали максимальную скорость горизонтального полета ракетного перехватчика 800 — 850 км/ч. Но самое главное, такой перехватчик имел бы громадную по тому времени скороподъемность, почти в 10 раз превышавшую скороподъемность лучших истребителей с поршневыми Двигателями. Благодаря большой скорости и скороподъемности ракетный перехватчик на активном этапе полета с работающим ЖРД мог бы быстро настигнуть самолет противника, с ходу атаковать его и сбить мощным пушечным огнем. После прекращения работы двигателя перехватчик должен был выйти из боя и выполнить посадку с неработающим двигателем как планер, что не должно было представить трудности, учитывая значительное уменьшение массы самолета после выработки топлива и израсходования боезапаса. Основным недостатком такого самолета С. П. Королев считал малую продолжительность полета. Военные специалисты положительно оценили предложение С. П. Королева и в своем заключении подчеркивали, что небольшая продолжительность полета допускает практическое использование таких самолетов [8].
[c.404]
О 0,4 и М — 1720. При значениях 150 рабочего цикла. При ф == 380 4-450 достигается минимальная величина удельного расхода топлива, т. е. двигатель работает с наибольшей эффективностью.  [c.125]

Задача 5.26. Определить индикаторную мощность и расход топлива восьмицилиндрового карбюраторного двигателя, если среднее эффективное давление p = 6,56 10 Па, диаметр цилиндра D = Q, 1 м, ход поршня 5″=0,1 м, частота вращения коленчатого вала л = 70 об/с, механический кпд >/ = 0,82 и удельный индикаторный расход топлива Z>, = 0,265 кг/(кВт ч).  [c.168]

В соответствии с этим испытание двигателя заключается в снятии внешней характеристики, т. е. в определении эффективной мощности при полном открытии дросселя на всем диапазоне оборотов и получении кривой удельного расхода топлива.  [c.621]

К величинам, позволяющим оценить экономичность работы двигателя в целом, относятся 1) удельный расход топлива в граммах на 1 э.

л. с. н и 2) эффективный к. п. д. двигателя  [c.16]

При работе двигателя без нагрузки Л/j = О (холостой ход) эффективный к. п. д. двигателя также равен нулю, поэтому при любом числе оборотов gg= o. Следовательно, рассматриваемая нагрузочная характеристика не соприкасается с осью ординат, как это показано на фиг. 75 (кривая /). При увеличении нагрузки (мощности) удельный расход топлива понижается за счет увеличения механического к. п. д. и, следовательно, эффективного к. п. д.  [c.85]

Какими основными показателями характеризуют работу двигателей внутреннего сгорания Что такое удельный расход топлива эффективный КПД Каковы значения этих величин для дизелей и карбюраторных двигателей  [c.75]

Экономичность двигателей принято оценивать непосредственно величиной удельных расходов топлива, представляющих расход топлива на единицу произведенной индикаторной и эффективной работы и определяемые соответственно следующими соотношениями  

[c. 316]

Основными параметрами, характеризующими двигатель и силовую установку, считают эффективную мощность уУе, крутящий момент Мкр и удельный расход топлива. Между мощностью, крутящим моментом и частотой вращения Лд коленчатого вала существует зависимость  [c.76]

Характеристикой экономичности двигателя является удельный расход топлива—отношение часового расхода топлива к эффективной мощности ge = Qт/Ne. Так же как и в случае мощности, используют оценку топливной экономичности по удельному расходу собственно двигателя и по удельному расходу в объектовых условиях (когда часовой расход топлива относится к мощности силовой установки). При этом получила распространение оценка и по минимальному значению ge, соответствующему частоте вращения, при которой крутящий момент достигает максимума, и по значению соответствующему максимальной мощности. Последнее всегда больше.  

[c.76]

Если обозначить через количество тепла, отводимое через поверхности, ограничивающие рабочее пространство цилиндра, то для двигателей с одинаковым средним эффективным давлением и удельными расходами одного и того же топлива будет справедлива зависимость  [c. 19]

В двигателях КамАЗ благодаря применению эффективной очистки топлива, воздуха и масла, тщательно подобранной надежной системы питания и выпуска отработавших газов, тороидальной камеры сгорания и высокой степени сжатия достигнута высокая литровая мощность и минимальный удельный расход топлива.  [c.31]

Описанный двигатель очень экономичен при полной нагрузке при среднем эффективном давлении в 7 кг/см удельный расход топлива составляет 170 г/э. л. с.-час минимальный расход топлива доходит до 165 г/э. л. с.-час. Вес двигателя примерно равен 29—30 кг/л. с. Конструкция его достаточно проста. Он может служить неплохим образцом двигателя для мелкой промышленности и для судов.  [c.261]


На фиг. 293 показан двухтактный бескомпрессорный двигатель 4ДР-24/38 конструкции завода Русский дизель . Мощность двигателя Л/д = 240 л. с. при п = 375 об/мин. Блок цилиндра отлит заодно с картером и прикреплен к фундаментной раме анкерными болтами. Продувка выполняется через наклонные ряды окон, перекрытые автоматическими клапанами. Охлаждение поршня — шарнирное, масляное. Продувочный насос — поршневого типа, двойного действия, с автоматическими всасывающими и нагнетательными клапанами. Двигатель имеет среднее эффективное давление, равное 4,2 кг/слС при удельном расходе топлива 187 г/э. л. с.-час. Вес двигателя составляет 27—30 кг/л. с.  [c.263]

Эффективный к. п. д. и эффективный удельный расход топлива. Эффективный к. п. д. г д и эффективный удельный расход топлива характеризуют экономичность работы двигателя.  [c.67]

Более высокие значения эффективного к. п. д. ti у дизелей по сравнению с карбюраторных двигателей являются, в основном, следствием повышенных значений у них коэффициентов избытка воздуха, а следовательно, и более полного сгорания топлива. Эффективный удельный расход [г/(кВт-ч)] жидкого топлива  [c.68]

К основным параметрам двигателя относят цилиндровую мощность, частоту вращения коленчатого вала, конструктивное исполнение (тактность, наличие наддува), среднее эффективное давление, число цилиндров. Кроме того, учитывают удельный расход топлива, расход масла на угар и удельную массу двигателя. В табл. 5 приведены типы и основные параметры дизелей (стационарных, судовых, тепловозных и промышленных).  [c.25]

Двигатели с воздушными камерами характеризуются высокими средними эффективными давлениями и умеренными удельными расходами топлива (около 200 г/э.л.с.ч.), мягкостью работы и невысокими давлениями впрыска. Пусковые качества этих двигателей низкие, поэтому применяются специальные приспособления, облегчающие получение первых вспышек.  [c.233]

При уменьшении нагрузки удельный эффективный расход топлива у карбюраторных двигателей резко возрастает, так как значения коэффициентов и t]m при этом уменьшаются. Если двигатель работает на холостом ходу, то коэффициент равен нулю, а эффективный расход топлива g — бесконечности.  [c.53]

Основными эксплуатационными показателями работы двигателя являются развиваемая им эффективная мощность при определенном числе оборотов коленчатого вала и удельный расход топлива.[c.16]

Основные показатели, характеризующие эксплуатационные качества двигателя, — мощность и экономичность. Экономичность двигателя оценивают по удельному расходу топлива, то есть по расходу топлива, приходящемуся на единицу эффективной мощности.  [c.42]

Изменение влажности воздуха не оказывает существенного влияния на показатели, поэтому при испытании двигателя не учитывается. Полученные значения приведенных показателей сравнивают со значениями, указанными в технических требованиях. Допускается увеличение эффективной мощности на 3…4 кВт и удельного расхода топлива на 3…5%. В случае больших отклонений обнаруживают и устраняют неисправности. При необходимости подвергают проверке топливный насос и форсунки.  [c.266]

Характеристиками двигателей внутреннего сгорания называются связи между эффективной мощностью Ng. средним крутящим моментомЛ/ ,средним эффективным давлением Ре, числом оборотов коленчатого вала п, часовым и удельным расходом топлива и gg. Эти связи, представляемые обычно в форме графиков, характеризуют двигатель с точки зрения мощности и экономичности.  [c.24]

Возможность изменения степени двухконтурности и расхода воздуха через двигатель в достаточно широком диапазоне при сохранении высоких КПД узлов позволяет согласовать расходные характеристики воздухозаборника, двигателя и реактивного сопла и тем самым снизить внешнее сопротивление и улучшить эффективные параметры двигателя — Яуя.эф и Суд.эф. В частности, по сравнению с двигателем типа ТРДФ GE4/J6, предназначавшегося для американского СПС1 В.2707-300 , двигатель GE21 на дозвуковом режиме полета-имеет расчетный эффективный удельный расход топлива на 23% меньше вследствие наличия степени двухконтурности и меньшего внешнего сопротивления, а на сверхзвуковом крейсерском режиме полета (Мп = 2,4)—на 9% меньше таклстепени двухконтурности, большей степени повышения давления и несколько лучших КПД узлов.  [c.232]

Скоростная характеристика двигателя представляет собой график зависимости эффективной мощности Л в двигателя, удельного расхода топлива и крутящего момента Л1кр от частоты вращения коленчатого вала двигателя при постоянно открытой дроссельной заслонке или постоянном положении рейки топливного насоса.[c.18]

Состав сдтеси, соответствующий минимальному эффективному удельному расходу топлива на данном режиме работы двигателя, называется экономичным. В современных автомоби.льных двигателях со степенью сжатия около 8 ири открытии дроссельной заслонкп, близком к ИО.ЛНОЛ1У, значения з,, прп экономичном составе смесп обычно колеблются в пределах 1,15 — 1,2.  [c.115]


Задача 5.60. Шестидилиндровый четырехтактный карбюраторный двигатель эффективной мощностью jV = 50,7 кВт работает на топливе с низшей теплотой сгорания Q S = 44 ООО кДж/кг при эффективном кпд ti — 0,26. Определить удельный эффективный расход топлива и расход охлаждающей воды, если количество теплоты, потерянное с охлаждающей водой, 2o i=62 кДж/с и разность температур выходящей из двигателя и входящей воды А/=12 С.  [c.179]

Удельные расходы топлива [в кгДкВт-ч)] при работе на номинальной мощности изменяются примерно в следующих пределах = 0,240- 0,340 и = 0,2704-0,355 для карбюраторных двигателей = 0,150- 0,218 и ge = = 0,160-г 0,285 для дизелей. Теплота сгорания газообразных топлив колеблется в щироких пределах в зависимости от их состава. Поэтому удельные ин-дика,торный и эффективный расходы газового топлива не показательны, и вместо них обычно пользуются удельными индикаторным q и эффективным qe расходами теплоты ориентировочно [c.247]

Характеристикой по числу оборотов называется диаграмма зависимости мощности двигателя Ng, крутящего момента (или среднего эффективного давления pg) и удельного расхода топлива gg от числа оборотов коленчатого вала п при постоянном положении органа, управляющего количеством поступающих в цилиндры топлива или горючей смеси. Изменгние числа оборотов достигается изменением внешнего тормозного момента. Пределы изменения числа оборотов — от минимального устойчивого до нормального (или максимального). При снятии характеристики по числу оборотов устанавливаются наивыгоднейшие углы опережения зажигания или впрыска топлива. Различают а) характеристики максимальной мощности б) нормальные характери-  [c. 28]

Теплотворная способность большинства жидких топлив для двигателей внутреннего сгорания почти одинакова и составляет обычно QP 10000 ккал кг. Поэтому эконо1Мичность двигателей, работающих н а жидком топливе, можно- оценивать по удельным расходам топлива (bj или be, представляющим собой соответственно количество израсходованного топлива, отнесенное к единице индикаторной или эффективной работы.  [c.279]

Экономичность двигателей оценивается удельным расходом топлива, т. е. количеством топлива, расходуемым на 1 л. с. эффективной мощности за 1 час работы- г1э-л. с.-час) и часовым расходом топлива кг1час).  [c.7]

Есди автомобильные двигатели работают на различных сортах топлива, экономические характеристики, устанавливающие зависимость удельных расходов топлива от скорости и дорожных сопротивлений, не дают достаточного материала для сравнения между собой топливной экономичности двигателя. В этом случае измерителем для оценки топливной экономичности должен быть взят эффективный к.пд. Используя уравнение (53), при заданных значениях теплотворности топлива Ни легко перестроить имеющиеся экономические характеристики двигателей. Экономическая характеристика двигателя, выраженная через эффективный к.п.д., имеет вид, приведенный на рис. 62.  [c.108]

Паспортные данные трактора, являющиеся комплексными показателями его технического состояния, определяют по значению тягового усилия, эффективной мощности двигателя, массового и удельного расхода топлива, тормозных моментов и одновременности срабатывания тормозов, тягового усилия на гидроштоке цилиндра механизма навески. Показатели правильности функционирования трактора и его составных частей проверяют по легкости управления, усилию на рычагах и педалях,  [c.41]


Как посчитать расход топлива в час ?. Статьи компании «ООО Гидро-Максимум»

Вопрос расхода дизеля является самым основным при приобретении спецтехники с двигателями внутреннего сгорания.

Любое устройство необходимо изначально поставить на баланс. Топливо при этом списывается по существующим нормативным документам. Однако, для спецтехники нет четких показателей расхода на 100 км. Производители наоборот устанавливают расход на единицу мощности двигателя.

Для того чтобы рассчитать расход топлива за один моточас работы необходимо использовать соответствующую формулу: (N*t*G*%)/p.

Для определения и точного расчета формулы необходимо четко знать все нужные составляющие:

  • N — это мощность двигателя, измеряющаяся в кВт;
  • t – время расхода топлива, то есть 1 час;
  • G – удельный расход топлива машины, г/кВт-ч;
  • % – процент загруженности машины во время работы;
  • p – плотность топлива. Для дизеля плотность постоянная и составляет 850 грамм на литр.

Мощность двигателя в основном определяется в лошадиных силах. Для того чтобы узнать мощность в кВт необходимо посмотреть в документы о технике от производителя.

Удельный расход топлива представляет собой показатель сведений о потреблении двигателя при определенных нагрузках. Такие данные не найти в документах о технике, их необходимо уточнять при покупке или у официальных дилеров.

Главной составляющей в формуле расчета является процент загруженности техники. Под ним понимают сведения о работе ДВС на максимальных оборотах. Процент указывается производителем для каждого типа транспорта. Например, для некоторых погрузчиков на базе МТЗ из всех 100 % рабочего времени, на максимальных оборотах двигатель проработает примерно 30%.

Удельный расход топлива

Вернемся к удельному расходу. Выражается он в отношении израсходованного горючего на 1 единицу мощности. Таким образом, чтобы рассчитать всё в теории, для максимального значения необходимо использовать формулу Q=N*q. Где Q является искомым показателем расхода горючего за 1 час работы, q – удельный расход топлива и N – мощность агрегата.

 

Например, имеются данные о мощности двигателя в кВт: N = 75, q = 265. За один час работы такой агрегат будет потреблять почти 20 кг соляры. При таком расчете стоит помнить о том, что агрегат не будет на протяжении всего времени работать непосредственно на максимальных оборотах. Также расчет ведется в литрах, поэтому чтобы не переводить все по таблицам и не ошибиться в следующих расчетах, необходимо использовать усовершенствованную формулу расчета Q = Nq/(1000*R*k1).

В данной формуле искомый результат Q определяет расход топлива в литрах за один час работы. k1 – является коэффициентом, указывающим на работу двигателя при максимальных оборотах коленчатого вала. R – постоянная величина, соответствующая плотности топлива. Остальные показатели остаются прежними.

Коэффициент максимальной работы двигателя равен 2,3. Рассчитывается по формуле 70% нормальной работы / на 30% работы на повышенных оборотах.

Стоит помнить о том, что на практике, расходы по теории всегда выше, так как двигатель лишь часть времени работает на максимальных оборотах.

Расчет расхода топлива мотоблока

Многие владельцы дачных участков и не только они зачастую задаются вопросом о том, каким же образом возможно произвести расчет потребления топлива у мотоблока при определенной работе.

Рассчитать потребление бензина у мотоблока можно только при непосредственной его работе. Для этого необходимо залить бачок топлива мотоблока по максимальному уровню бензином. Затем нужно производить вспашку земли. По завершении вспашки определенного участка необходимо замерить площадь вспаханного участка. После этого посчитать сколько горючего было потрачено на вспашку данного участка. Аналогично для всех других типов работ (уборка картофеля, мульчирование, покос и т.д.)

Рассчитывается это дело с использованием электронных весов. Берется простая тара с топливом и измеряется ее удельный вес. Затем на весах устанавливается тарирование. После этого нужно в бак долить бензина до прежнего уровня и тару с топливом обязательно вновь установить на весы. Электронные весы покажут разницу между канистрами топлива. Данная разница и будет итоговым показателем расхода горючего на площадь земли, с которой была произведена работа. В отличие от первого случая со спецтехникой, здесь потребление горючего ведется в килограммах.

При этом стоит помнить о том, что скорость работы мотокультиватора примерно должна составлять от 0,5 до 1 км за один час работы. На основании этого, производится общий расчет расхода топлива по часам. По установленным нормативам, от производителей мотоблоков имеются данные о среднем расходе топлива за один час работы. Для маломощных мотоблоков мощностью 3,5 л.с. расход колеблется в пределах от 0,9 до 1,5 кг за один час работы.

Мотоблоки средней мощности потребляют в среднем от 0.9 до 1 кг/час. Самые мощные устройства расходуют на один час от 1,1 до 1.6 кг.

Нормы расхода топлива за один моточас для дизельных двигателей

Нормы потребления дизельного топлива для спецтехники составляют в среднем при простом транспортном режиме 5,5 л на 1 час работы. При экскавации грунтов по первой или второй степени расход снижается до 4,2 литра за 1 час работы.

Если производить дополнительно погрузку или разгрузку данных грунтов, то для всех экскаваторов на базе МТЗ расход будет равен 4,6 литрам за 1 час работы.

Методика оценочного расчета удельного расхода топлива двухконтурного турбореактивного двигателя | Кузнецов

Определение предельно достижимого уровня технического совершенства для дви­гателя с выбранной конструктивной схемой на начальном этапе проектирования позволяет заранее оценить его конкурентоспособность по сравнению с аналогами. Для оценки уровня технического совершенства силовой установ­ки летательного аппарата (ЛА) используются два параметра: удельный расход топлива CR и удельный вес двигателя γдв [1]. Определение удельных параметров проектируемого двигате­ля начинается с термодинамического расчета «исходного» режима работы. При этом КПД основных узлов и уровень потерь по газовоз­душному тракту двигателя задаются из пред­шествующего опыта проектирования (данные аналогов или предшествующих модификаций) или определяются в ходе отдельных расче­тов компрессора, турбины и камеры сгора­ния. Прямая аналитическая взаимосвязь па­раметров термодинамического цикла и КПД основных узлов для конкретного двигателя невозможна. Поэтому процесс выбора термо­динамических параметров, таких как температура газа в камере сгорания Тг*, суммарнаястепень сжатия πΣ*, степень двухконтурности y и последующий анализ зависимостей CR = f(Тг*, πΣ*, y,…), выполняется при постоянных значениях потерь и КПД узлов.

При определении предельно возможного технического уровня двигателя связь между параметрами Тг*, πΣ*, y и максимально возможным КПД узлов может быть установлена.
Основой метода является использование зависимостей максимально возможного политропного КПД ступени компрессора или турбины  от величины нагрузки на ступень, предварительно полученных на основе стати­стических данных. Далее выполняется расчет адиабатического КПД всего компрессора ηк* или турбины ηт* с использованием параметров термодинамического цикла. Подробно метод расчета максимально возможного КПД основ­ных узлов двигателя изложен в [2].

Для рассматриваемой методики расчета установлены следующие допущения и огра­ничения:

  • процесс в двигателе рассматривается как термодинамически равновесный и адиа­батический;
  • приняты постоянные гидравлические потери по газовоздушному тракту;
  • принято равномерное распределение нагрузки (напорности) между ступенями ком­прессора;
  • область применения методики огра­ничивается малоразмерными ТРДД, которые устанавливаются в основном на беспилотные летательные аппараты.

Исходными данными для определения максимально возможного ηк* осевого ком­прессора являются следующие параметры: приведенный расход воздуха GВПР 0, пол­ная температура на входе в компрессор Твх, а также степень повышения полного давле­ния в компрессоре πк* и выбранное количе­ство ступеней компрессора z. В начале рас­чета определяется величина нагрузки на одну ступень Δi*ст0 и степень повышения давления в ступени π*ст0 в первом приближении с ис­пользованием равенств:

где Δiк*ад, ккал/кг — адиабатическое измене­ние энтальпии за компрессором, определяе­мое с помощью термодинамических функций по величинам πк* и Твх*; Δiадст, кДж/кг — адиа­батическое изменение энтальпии ступени. За­висимость для максимально возможного КПД осевой ступени компрессора от измене­ния энтальпии Δiст* представлена на рисунке 1.

Для каждой ступени компрессора с по­рядковым номером s может быть определена напорность Δiст*(s) и максимальный политропный КПД  (s):

Здесь kα — поправка на потери напорно- сти в ступенях, а kн(s) — коэффициент, опреде­ляющий изменение напорности по ступеням. Для малоразмерных ТРДД число осевых сту­пеней в компрессоре обычно не более 2. В этом случае, в отличие от многоступенчатых ком­прессоров с заданным распределением напор- ности, можно принять kн(1) = kн(2) = 1.

Политропный КПД с учетом поправки на размерность ступени определяется урав­нениями:

где GВПР(s), кг/с — приведенный расход воздуха на входе в ступень s, Δηпол* — поправка на полит- ропный КПД, определяемая по графической зависимости, представленной на рисунке 2. Графические зависимости для  и Δηпол* представленные на рисунках 1 и 2, получены путем обработки статистических эксперимен­тальных данных по осевым и центробежным ступеням компрессоров на основе данных, за­имствованных из [1, 3, 4].

Адиабатический КПД ступени

Параметры воздуха на выходе из ступени:

где i*вх(s), S*вх(s) — энтальпия и энтропия возду­ха на входе в ступень; Δiст*ад(s) — адиабатиче­ский напор ступени; iст*ад(s), T*ст*ад(s), S*ст*ад(s) — энтальпия, температура и энтропия воздуха на выходе из ступени, рассчитанные с помо­щью термодинамических функций.

Общие параметры осевого компрессора определяются по соотношениям:

Совместное решение уравнений (1)-(11) позволяет определить адиабатический КПД, напорность каждой ступени компрессора и об­щий КПД компрессора.

Аналогичным образом, на основе при­веденных выше зависимостей, может быть составлена методика расчета для компрессо­ра, состоящего из нескольких центробежных или диагональных ступеней. В большинстве современных малоразмерных ТРДД приме­няется одиночная центробежная ступень. Для центробежной ступени следует исполь­зовать зависимость , представ­ленную на рисунке 1. Дополнительными исходными данными для расчета являются приведенный расход воздуха Gв прц и температура торможения Твх* на входе в ступень. Для одноступенчатого центробежного ком­прессора Gв прц = Gв прц0, Твх * — задано. Для за­мыкающей ступени осецентробежного ком­прессора Gв прц = Gв пр(z), Твх*= Тст*(z). При этом расчет адиабатического КПД ступени суще­ственно упрощается:

Изменение энтальпии и параметры воз­духа на выходе из центробежной ступени:

где i*вх, S*вх — энтальпия и энтропия воздуха на входе в ступень, определяемые по Твх*; Δiц*ад — адиабатический напор ступени; iц ад, Tц*ад, Sц*ад — энтальпия, температура и энтропия воздуха на выходе из центробежной ступени.

Для одноступенчатого центробежного компрессора параметры ступени одновремен­но являются параметрами компрессора. Общие параметры осецентробежного компрессора определяются с учетом параметров осевой части:

Методика определения максимально воз­можного адиабатического КПД для турбины компрессора составлена с учетом отбора воз­духа на охлаждение соплового аппарата (СА) и рабочего колеса (РК) для одной или несколь­ких ступеней. В качестве исходных данных используются следующие параметры из рас­чета исходного режима: изменение энталь­пии в компрессоре Δiк*, приведенный расход воздуха Gв пр0, температура торможения Т*г и полное давление Рг* газа на входе в турбину, энтальпия воздуха за компрессором iк*, отно­сительный расход топлива в камере сгорания qт кс = Gт / (3600 · Gв кс). Зависимости для опре­деления механического КПД ηmK = f(Gв пр0) на валу турбины компрессора с учетом при­вода агрегатов и зависимость для определе­ния относительной величины отбора воздуха Δ охл ст(s) = f (Твх*) на охлаждение одной ступе­ни турбины приведены в [2]. Относительный отбор воздуха на охлаждение диска корпуса и дисков турбины Δ охл к = 0,005…0,01.

Коэффициенты расхода воздуха и газа на входе в турбину компрессора:

Величины μв, μг, Δ охл Σ в начале расчета задаются в первом приближении.

Для определения изменения энтальпии газа в турбине компрессора Δi*тк и в отдельной ступени Δi*ст при заданном числе ступеней z (в соответствии с вариантом схемы на рис. 5) используются соотношения:

В сечениях за CA и РК турбины для каж­дой ступени s выполняется пересчет коэффици­ентов расхода с использованием соотношений:

Здесь j — 1 обозначает сечение на вхо­де в CA или РК; j — сечение на выходе из CA или РК; ψса, ψρκ — долевой коэффициент от­носительного расхода воздуха, расходуемого на охлаждение соответственно CA и РК.

Термодинамические параметры на выхо­де из CA определяются с помощью термоди­намических функций:

где iвх*'(s), Твх*'(s), Sвх*'(s) — соответственно эн­тальпия, полная температура и энтропия газа за CA, т. е. на входе в РК; а cp, Rr, кг — соот­ветственно теплоемкость, газовая постоянная и показатель адиабаты этого же газа.

Политропный КПД ступени η*пол(s) опре­деляется с использованием зависимостей:

Δη*пол = f(Аст), если Аст ≤ 40, Δη*пол = 0, если Аст > 40.

Здесь η*maxпол — максимально возмож­ный политропный КПД, определяемый по зависимости, представленной на рисун­ке 3, Δη*пол — поправка на политропный КПД ступени в зависимости от величины пропуск­ной способности Аст, определяемая по зависи­мости на рисунке 4, P*вх(S) — полное давление газа на входе в рабочее колесо ступени. Зависи­мости для η*maxпол получены при обработке стати­стических данных, взятых из [3]. Зависимость для η*пол заимствована из работы [4].

 

Рис. 3. Максимально возможный политропный КПД ступени турбины компрессора

 

 

Рис. 4. Поправка на политропный КПД ступени турбины

 

Aдиабатические параметры за РК и адиа­батический КПД ступени η*ад(s) определяются с использованием уравнений:

где i*ст ад(s), T*ст ад(s), S*ст ад(s) — соответственно адиабатическая энтальпия, полная температу­ра и энтропия газа на входе из РК, определя­емые с помощью термодинамических функ­ций; Δi*ст ад(s) — адиабатический перепад на РК ступени; π*ст (s) — степень понижения полного давления в РК.

Энтальпия газа на выходе из ступени определяется по теплоперепаду в РК и величи­не расхода охлаждающего воздуха

где i*ст (s)- энтальпия газа на выходе из РК.

Рис. 5. Охемы ТРДД: а) первая конструктивная схема, б) вторая конструктивная схема 1 — вентилятор (вар. а), двухступенчатый вентилятор (вар. б), 2 — осевая ступень компрессо­ра ВД (вар. а), двухступенчатая подпорная осевая ступень (вар. б), 3 — центробежная ступень компрессора ВД, 4 — камера сгорания, 5 — турбина ВД, 6 — турбина НД (вар. а), двухступен­чатая турбина НД (вар. б), 7 — сопло второго контура, 8 — сопло первого контура, CA — сече­ние на выходе из соплового аппарата, РК — сечение на выходе из рабочего колеса

Полная температура и давление газа на выходе из ступени турбины:

Tст*(s) = f (qт(j), iст*(s), Pст*(s) = Pвх*(s) / πст*(s) .      (32)

Поскольку для многоступенчатой тур­бины имеют место равенства i*вх (s + 1) = iст*(s) и Pвх*(s + 1) = Pст*(s), приведенные выше урав­нения позволяют выполнить расчет основных параметров для каждой из z ступеней турбины при их совместном решении.

Далее определяются общие параметры турбины компрессора — степень понижения полного давления в турбине π*тк и адиабатиче­ский КПД η*тк:

Турбина низкого давления, связанная вентилятором, рассчитывается аналогичным образом, при этом для определения величин η*maxпол и Δη*пол используются зависимости на ри­сунках 3, 4. В случае если температура на вхо­де в турбину или ступень T*вх(s) < 1200 К, при­нимается Δохлс(s) = 0.

Предложенные процедуры расчета адиа­батического КПД компрессора и турбины ис­пользуются в данном случае как составные части термодинамического расчета исходно­го режима двигателя, выполненные в виде отдельных подпрограмм.

Остальные параметры, характеризующие потери по газовоздушному тракту и полноту сгорания топлива в камере, имеют, как прави­ло, узкие интервалы возможных значений. Их количество и численные значения определяют­ся типом двигателя (ТРД, ТРДД и др.), могут быть заимствованы из [5, 7]. При определе­нии предельно достижимого уровня техниче­ского совершенства двигателя с минимально возможным CR параметры, характеризующие потери по газовоздушному тракту, могут быть заданы в виде постоянных величин. Методи­ка термодинамического расчета исходного ре­жима является общеизвестной, поэтому она исключается из рассмотрения. Для расчета термодинамических функций воздуха и газа в диапазоне температур от минус 50 до 1500 °С используются данные [6], для температур свы­ше 1500 °С — аппроксимирующие зависимости по стандарту NASA sp-273.

Для апробации разработанной методики были выполнены расчеты минимально воз­можных CR применительно к малоразмерным ТРДД. Расчеты выполнены для стандартных атмосферных условий на входе в двигатель Н = 0, М = 0, TH = 288,15 К. Диапазон варьи­руемых основных параметров термодинами­ческого цикла выбран исходя из статистических данных для ТРДД производства Teledyne CAE, Williams International [8]: πΣ* = 10-13,8, Тг* = 1150-1400 К, у = 1. Во всех случаях при­веденный расход воздуха через первый контур был задан равным СВПР 0 = 2,5 кг/с. Исходя из постановки задачи, вместо значений тяги двигателя для всех вариантов рассчитана ве­личина усредненной удельной тяги двигателя I = (Rуд1 + Rуд2 · y)/ (1 + У), где Rуд1 Rуд2 — удель­ная тяга сопел первого и второго контура со­ответственно.

Результаты вариативных расчетов исход­ного режима ТРДД с максимально возможны­ми КПД узлов представлены на рисунках 6, 7. На рисунке 6 представлены расчетные зави­симости CR = (Тг*, πΣ*, I) для первой конструк­тивной схемы ТРДД с одноступенчатым вен­тилятором, компрессором высокого давления (ВД), состоящим из осевой и центробежной ступени, кольцевой прямоточной камерой сгорания, одноступенчатой турбиной высо­кого и низкого давления (НД). Первая схема представлена на рисунке 5 а. Нанесенные ли­нии представляют собой результаты расче­тов множества вариантов исходного режима ТРДД при выбранных постоянных величи­нах термодинамического цикла Тг* = const или πΣ* = const. Каждая точка диаграммы представляет собой минимально возможное значение Cr, достижимое при заданных Tг* , πΣ*, у и внешних условиях.

 

 

Аналогичные зависимости по CR пред­ставлены на рисунке 7 для второй схемы ТРДД с двухступенчатым вентилятором, двумя под­порными ступенями каскада НД, компрессо­ром ВД, состоящим из центробежной ступени, кольцевой прямоточной камерой сгорания, од­ноступенчатой турбиной ВД и двухступенча­той турбиной НД. Вторая схема представлена на рисунке 5б. Дополнительно на рисунке 7 на­несены данные по двигателям семейства мало­размерных ТРДД WR-19 компании Williams In­ternational и расчетные данные этих двигателей, полученные при тех же параметрах термодина­мического цикла с максимально возможными величинами КПД ступеней компрессоров и тур­бин (точки отмечены одинаковыми маркерами). Анализ представленных данных показывает возможность снижения CR для данных двига­телей на 7-10 % при увеличении политропного КПД составляющих ступеней до максималь­но возможного современного уровня (данные на рис. 1, 3). Необходимо учесть, что линия совместной работы в поле характеристик ком­прессора, с учетом обеспечения достаточного уровня запасов газодинамической устойчиво­сти, может быть смещена в область, где КПД на 1-2 % ниже линии максимальных значений. Поэтому максимальный потенциал снижения Cr для окончательно спроектированного и изго­товленного двигателя в данном случае следует уменьшить до 5-8 %.

Из опыта проектирования известно, что при модернизации существующего дви­гателя без существенных изменений газовоз­душного тракта технические риски успешного завершения ОКР считаются минимальными. Однако заказчик может поставить перед раз­работчиком ТРДД задачу снизить удельный расход топлива на величину δCR > 7-10 % с условием сохранения параметров термоди-намического цикла y, Tг*, π*Σ и неизменны­ми габаритно-массовыми характеристиками. В рассмотренном случае задача будет практи­чески не выполнимой, так как существующие методы проектирования и технологические возможности производства не позволят до­стичь требуемого уровня политропного КПД компрессора и турбины. Потребуются дли­тельные НИР по улучшению характеристик основных узлов двигателя. Таким образом, результаты расчета по данной методике мо­гут быть важным дополнительным критерием оценки задаваемых в ТЗ требований по эконо­мичности ТРДД при выполнении поисковых НИР для перспективных ЛА.

Методика может также использоваться для сравнения ТРДД различных схем и с раз­личными параметрами термодинамического цикла. Зависимости, показанные на рисунках 6 и 7, могут быть представлены в виде области с ограничивающими линиями для фиксирован­ного диапазона значений Tг*, π*Σ. В этом случае наложение двух таких областей, полученных для ТРДД первой и второй схемы с одинаковы­ми диапазонами значений Tг*, π*Σ, у, позволяет наглядно их сопоставить по минимально дости­жимым значениям Cr, как показано на рисунке 8.

Может быть выполнен также количе­ственный анализ. Например переход от первой ко второй схеме ТРДД (см. рис. 8) при одина­ковых значениях Тг* = 1300 К, πΣ* = 12,25, у = 1 позволяет снизить удельный расход топлива на величину δCR = -1,2 % с одновременным увеличением суммарного удельного импульса δΐ = 1,0 %. Снижение Cr связано в основном с увеличением КПД турбины НД при переходе от одноступенчатой к двухступенчатой схеме.

Другим примером может быть сравнение ТРДД одной схемы (первая схема), но с раз­личной степенью двухконтурности у, пред­ставленное на рисунке 9. Увеличение степе­ни двухконтурности на 35 % при одинаковых значениях Тг* = 1300 К, πΣ* = 12,25 позволяет снизить минимально достижимый уровень удельного расхода топлива на величину δCR = -6,8 %. Однако данное снижение величины Cr сопровождается значительным снижением суммарного удельного импульса δI = -8,6 %.

Такое изменение оправдано в случае оптимиза­ции двигателя на крейсерский режим работы при снижении числа М полета. Примером ис­пользования ТРДД с увеличенной степенью двухконтурности можно считать JT15D-5C с у = 2 производства Pratt&Whitney, устанавли­ваемый на БПЛA “Barracuda” и X-47A. В обо­их случаях можно заранее оценить, насколько потенциал снижения δCr оправдывает затраты, необходимые на проведение ОКР по разра­ботке двигателя новой конструктивной схемы.

Преимуществом разработанной методи­ки, в сравнении с традиционным термодинами­ческим расчетом исходного режима, является возможность выполнять расчет минимально достижимых значений Cr двигателя с учетом взаимосвязи между изменением основных па­раметров термодинамического цикла π*Σ и T*г , изменением КПД узлов и величины отбирае­мого на охлаждение воздуха. Методика позво­ляет выполнить оценку имеющегося потенциа­ла улучшения экономичности существующего ТРДД, ограниченного достигнутыми техни­ческими характеристиками основных узлов. Для двигателя новой конструктивной схемы на начальном этапе проектирования можно вы­явить наличие или отсутствие преимущества по величине минимально возможного удельно­го расхода топлива с двигателями-аналогами в ожидаемых условиях эксплуатации.

Авто с ДВС, или электромобиль?

Недавно март 2018 нам пришлось прокатиться по Украине за инструментальным микроскопом. За 8 часов мы «пронеслись» 555 км по убитым обледенелым дорогам на Hyundai Tucson 2.0i Hyundai Tucson 2.0i с грузом снаряженная масса +190кг и на шипованой резине. Все электропотребители были включены: печка, кондиционер, подогревы сидений, полный привод, дворники, фары и противотуманки.

Уже по приезду домой в интернете попалась очередная статья на тему “Эра двигателей внутреннего сгорания близится к закату”. Вот и захотелось без эмоций разобраться «что есть что». В самом ли деле человечество достигло такого уровня, чтобы одним махом отказаться от ДВС и пересесть на электромобили?

Не став попадать пальцем в небо, как политологи и журналисты, а вооружившись простой математикой, знаниями из колледжа, и информацией из интернета решили сравнить наш бензиновый Hyundai Tucson 2.0i Hyundai Tucson 2.0i , электрический Nissan Leaf I Nissan Leaf I и дизельный Hyundai Tucson 2.0CRDI дизельный Hyundai Tucson 2.0 CRDI .

Наш пробег составил 555 км при средней скорости 100 км/ч, потратили 64,23 л (48,172 кг Плотность бензина 0,75г/см³ ) бензина.

Для сравнения характеристик автомобилей с ДВС и электродвигателем, воспользуемся таким показателем ДВС, как удельный расход топлива q [г/кВт⋅ч] (грамм топлива на единицу выполненной полезной работы).

q = Q / N, где:

q — удельный расход топлива, [г/кВт⋅ч]

Q — максимальный расход топлива в граммах за 1 час работы двигателя на номинальной мощности [г/ч]

N — мощность двигателя, [кВт]

Удельный расход топлива для бензиновых двигателей в номинальном режиме составляет в среднем 250-325 г/кВт⋅ч плотность бензина 750г/л , а дизельных 200–270 г/кВт⋅ч плотность дизтоплива 860 г/л .

Примем q для бензинового Hyundai Tucson 2.0i равным 280г/кВт⋅ч, а для дизельного Hyundai Tucson 2.0 CRDI — 240 г/кВт⋅ч.

  1. Подсчитаем механическую работу, выполненную ДВС за весь путь: (48,172 кг ⋅ 1000)/280 г/кВт⋅ч =172 кВтч
  2. На прохождение 1 км было выполнено 172 кВт⋅ч /555 км = 0.31 кВтч, значит на 100 км 0.31 кВт⋅ч ⋅100= 31 кВтч механической работы
  3. Дизельному Hyundai Tucson 2.0 CRDI потребовалось бы топлива:
    (172 кВт⋅ч ⋅ 240 г/кВт⋅ч )/ (0,86 г/см³ ⋅1000)= 48 л. То есть в дозаправке необходимости не было бы, и ещё осталось 10 литров топлива! (Объем бака 58 л).
  4. Вычислим коэффициент увеличения расхода топлива в наших жестких условиях относительно заявленных паспортных данных:
    α = 11,56 л / 7,4л= 1,56.
  5. Потребление энергии Nissan Leaf I на 100 км жестких условий составит: 15 кВт/100 км (паспортный расход) ⋅ 1,56 = 23,43 кВт/100км. (хотя паспортный расход, скорее всего, измерялся при 80 км/ч, а мы-то ехали в среднем 100 км/ч)
  6. В результате несложных расчетов получаем пробег Nissan Leaf I в наших условиях на полностью заряженном аккумуляторе при температуре окружающего воздуха от 5° до 35° 24кВтч (емкость штатной батареи) /23,43 кВт/100 км ⋅ 100= 102 км.
  7. Чтобы проехать без зарядки 555 км нам бы понадобился аккумулятор в 5.44 раза большей емкости (555 км / 102км), то есть 5,44 ⋅24 кВт⋅ч = 130,58 кВтч! При современных технологиях он весил бы 5.44 ⋅270кг = 1470 кг это при грузоподъемности Nissan Leaf I в 398 кг . Стоимость аккумулятора составила бы 130,58 кВт⋅ч ⋅ 225$ мировая стоимость аккумуляторной батареи $220-$230 кВт·ч = 29’250$ в 2007 году новый Hyundai Tucson 2.0i я приобрел за 28’000$ . Время зарядки аккумулятора 130 кВтч от сети 220V при 16А если в доме есть ограничение в 5 кВт, то зарядка будет происходить ещё дольше (3,52 кВт/ч): 130/24⋅8,5 = 46 часов. Для ориентира: заправка полного бака 51 л Hyundai Tucson 2.0i, на АЗС OKKO занимает 3 минуты !
  8. А теперь давайте посчитаем, сколько бы смог проехать Hyundai Tucson (бензиновый и дизельный), если заправить его 270 кг топлива (вес аккумуляторной батареи Nissan Leaf I). В объемных единицах это будет: 270кг / 0,75 г/см³ плотность бензина = 360 л бензина и 270кг / 0,86 г/см³ плотность дизтоплива = 313 л дизтоплива.
    • Бензиновый Hyundai Tucson 2.0i по нашему бездорожью проехал бы около 360 л / 11,56 л ⋅100 = 3114 км реальный расход энергоносителя по нашему бездорожью на 100 км , а по идеальной дороге: 360 л / 7,4 л паспортный расход топлива на 100 км ⋅100 = 4865 км.
    • Дизельный Hyundai Tucson 2.0 CRDI проехал бы по бездорожью 313 л / 8,64 л реальный расход энергоносителя по нашему бездорожью на 100 км ⋅100 = 3622 км, а по идеальной дороге 313 л / 5,8 л паспортный расход топлива на 100 км ⋅100 = 5396 км!
    • Nissan Leaf I проехал бы по бездорожью 102 км см п. 6 , а по идеальной дороге 160 км при температуре окружающего воздуха +5 … +35С°
  9. Ну и, раз уж мы разогнались сравнивать, подсчитаем, какая ёмкость аккумулятора была бы на Nissan Leaf I, если бы имела массу как бензобак Hyundai Tucson 2.0i, а весил бы электромобиль как обычный бензиновый: 1521 кг снаряженная масса – 270 кг вес аккумулятора + 43,5 кг вес 58 л бензина, хотя для такого класса достаточно и 40 л =1295 кг.
  10. 43,5 кг вес полного бензобака ⋅90 Вт∙ч/кг энергетическая плотность аккумулятора = 3,915 кВтч — вот ёмкость батареи весом с бензобак легковушки. На таком полностью заряженном аккумуляторе Nissan Leaf I проехал бы 26,1 километров по ровной дороге, или 16,7 километров по бездорожью.

Но ДВС-кроссовер Hyundai Tucson 2.0i и электрический хетчбэк Nissan Leaf I — это автомобили абсолютно разных классов:

  • Объем багажника Hyundai Tucson 2.0i составляет 644 л и в него реально поместить шкаф 1,5 м⋅⋅0,8 м, тогда как у Nissan Leaf он составляет 330 л.
  • Hyundai Tucson 2.0i имеет полный привод.

Конечно же справедливо сравнивать одинаковые автомобили с одинаковым весом:

если Hyundai Tucson переделать в электромобиль, поместив батарею весом 50кг соответственно, отняв вес полного бензобака , то её ёмкости 4,5 кВтч хватило бы на 14,5 км бездорожья, или на 22,5 км идеальной дороги в тёплую погоду.
Чтобы подтянуть характеристики мощности, вместительности и проходимости (но далеко не автономности) Nissan Leaf I до уровня Hyundai Tucson 2.0i, нужно:

  • увеличить емкость батареи как минимум на 50%, до 36кВтч. При этом стоимость возросла бы на 2700$, а вес — на 135 кг.
  • Полный привод и более мощный двигатель весили бы еще около 120 кг. В итоге масса автомобиля Nissan Leaf I составила бы 1521 кг + 135 кг + 120 кг = 1776 кг! (а это практически вес пикапа Ford Ranger)

И ещё: в случае мороза ниже -10°C можно смело отнять 40% емкости аккумулятора, в то время как пробег Hyundai Tucson 2.0i значительно бы не изменился.

Техническая характеристика Hyundai Tucson 2.0i Nissan Leaf I Hyundai Tucson 2.0 CRDI
1

Вес бака / батареи

43,5 кг

270 кг

50 кг

2

Мощность бака/батареи в пересчёте на кВт

58 л, или 155 кВт·ч

24 кВт·ч

58 л, или 208 кВт·ч

3

Удельный расход топлива ДВС

280 г/кВт

240 г/кВт

4

Паспортный расход топлива на 100 км

7,4 л/100 км, или 5,55 кг/100 км, или 20 кВт/100 км

15 кВт/100 км

5,8 л/100 км, или 5,0 кг/100 км, или 20,8 кВт/100 км

5

Реальный расход энергоносителя по нашему бездорожью на 100 км

11,56 л, или 8,67 кг, или 31кВт·ч

23,43 кВт

8,64 л, или 7,44кг, или 31кВт·ч

6

Снаряженная масса совокупная масса автомобиля со стандартным оборудованием, всеми необходимыми эксплуатационными расходными материалами (например моторное масло и охлаждающая жидкость), полным баком топлива, водителем, но без пассажиров и груза

1554 кг

1521 кг

1670 кг

7

Мощность двигателя

106 кВт

80 кВт

103 кВт

8

Грузоподъемность

500 кг

398 кг

500 кг

9

Объём багажника л

644 л

330 л

644 л

10

Время заправки до полного

3 мин

220 В и 16 А можно за 8,5 часов.

Экспресс-зарядка от Nissan (480 В, 215 А) восполняет 80% заряда батареи за 30 минут

3 мин

11

Стоимость полной заправки

1853 грн

24 кВт+ 15% Потери при зарядке =27,6⋅2 грн = 57 грн

1708 грн

12

Стоимость 1кВтч выработанного из топлива,

11,95 грн/кВтч при стоимости бензина 31,95 грн/л

2,2 грн/кВтч

8,21 грн/кВтч при стоимости дизельного топлива

29,45 грн

Если сравнить два абсолютно одинаковых автомобиля с одинаковой массой, то вырисовывается такая разница:

1. Пробег электромобиля в 35 раз меньше по сравнению с бензиновым автомобилем, и в 46 раз по сравнению с дизельным.

2. Скорость полной заправки энергией в 170раз дольше! 8,5 часов против 3 минут

Подведем итоги: по показателям автономности и времени заправки электромобили колоссально проигрывают транспорту с ДВС, однако экономичность перемещения 2,2 грн/кВт у них в несколько раз выше: у того же дизеля она составит 8,21 грн/кВ, а у бензинового мотора — 11,95 грн/кВт. Слабое место электромобиля — аккумуляторная батарея, которая прилично стоит (225$/кВт·ч), и немало весит (90 Вт∙ч/кг Или 11,25 кг/кВт·ч ).

Перед нами два вида транспорта абсолютно разных в целевом использовании. Для автомобилей, от которых требуются большие пробеги, перемещение по бездорожью, большая грузоподъемность, и, самое главное, автономность, альтернатив Двигателю Внутреннего Сгорания на данный момент нет. Фирмы, которые вместо разработки экономных и экологически-чистых ДВС поспешно прекращают их выпуск ждёт потеря огромной доли рынка, а соответственно и прибыли.

Территорией использования электромобилей станут большие и средние города, за которые они не должны выезжать далеко, или, в лучшем случае, курсировать между городами там, где 100% есть зарядка. Электромобили должны изготавливаться компактными Zhi Dou D2 , чтобы потреблять меньше энергии и не занимать много места в городе, иметь небольшие аккумуляторы (с запасом хода до 150 км).

Так как для большинства городских жителей пробег авто по городу составляет 75%, а остальное — это трасса на большие расстояния, то выгоднее иметь второй автомобиль с ДВС для дальних поездок, а на компактном электромобиле передвигаться по городу Ведь согласитесь чтоб ездить на работу каждый день, нет смысла передвигать полторы тонны металла для того чтоб перевезти одного или двух человек .

Электромобиль с максимальным функционалом например Tesla Model X P100D стоимостью 150000$ (с большим запасом хода, хорошей проходимостью и вместительностью) приобретать крайне не выгодно, ведь за гораздо меньшие деньги можно купить два автомобиля попроще для разных целей.

А нам остаётся ждать от производителей доступные городские электромобили стоимостью до 10000$ которые в конечном счёте станут нам выгоды в эксплуатации, по сравнению с автомобилями с ДВС.

Передвигаясь по городу на компактных электромобилях, мы:

  1. Экономим
  2. Не загрязняем городской воздух
  3. Не занимаем парковочные места как джипы и микроавтобусы
  4. Не шумим
  5. Оставляем потомкам запасы нефти для транспорта, который не может быть электрифицирован в ближайшее время: строительной техники, самолётов, судоходства, крупных грузоперевозок, сельхозтехники и т.д.

Влияние равномерности движения на расход топлива

Автор: Юлиюс Мацкерле (Julius Mackerle)
Источник: «Современный экономичный автомобиль» [1]
16484 0

Значительное влияние на расход топлива оказывает способ вождения автомобиля. Наиболее близким к оптимальному является движение с постоянной скоростью по горизонтальному участку шоссе, когда необходимо преодолевать только сопротивление качению и аэродинамическое сопротивление. Расход топлива при таком движении меньше, чем при движении по городу или дороге с переменным профилем с такой же средней скоростью.

Каждая остановка автомобиля и его новый разгон требуют значительной энергии. При остановке автомобиля его кинетическая энергия через торможение превращается в теплоту. При последующем разгоне автомобилю необходимо придать ускорение, чтобы достичь скорости, которую он имел до торможения. При этом ускорение нужно сообщить не только всей поступательно движущейся массе автомобиля, но и придать вращение маховику двигателя с кривошипным механизмом, всем шестерням в коробке передач и раздаточной коробке, карданным передачам, шестерням главной передачи и, наконец, всем колесам. Приведение всех этих масс к оси колес дает весьма значительные величины, в особенности на низких передачах.

Рис. 1. Каждая остановка автомобиля и его новый разгон требуют значительной энергии.

У легкового автомобиля при первой передаче приведенные массы достигают 1,6—1,8 массы автомобиля, и даже на прямой передаче это значение все еще составляет 1,05—1,06. У грузовых автомобилей эти значения на низшей передаче доходят до 2,5—3. Поэтому, например, на первой передаче при использовании полной мощности двигателя грузовым автомобилем достигается меньшее ускорение, чем на второй.

Если принять во внимание, что при каждом переключении передачи необходимо уменьшать скорость вращения всех вращающихся масс двигателя, сцепления и части шестерен коробки передач, то следует задуматься над тем, каким способом можно устранить потери, возникающие при этом процессе.

При разгоне автомобиля его двигатель должен работать с наибольшей возможной мощностью в экономичной зоне характеристики, и его частота вращения не должна, по возможности, изменяться. Такой режим работы двигателя требует бесступенчатой коробки передач. После разгона и перехода на постоянную скорость движения требуемая мощность двигателя снижается. И в этом случае двигатель также должен работать при минимально возможном расходе топлива. Это осуществимо при частоте вращения двигателя, меньшей той, при которой достигается максимальная мощность двигателя. Поэтому неэкономично эксплуатировать двигатель длительное время на оборотах максимальной мощности и использовать при этом только ее часть. Мощность потерь в двигателе при его постоянных оборотах изменяется незначительно, но ее доля в общей мощности с уменьшением нагрузки увеличивается, что вызывает ухудшение механического КПД. Этот КПД равен нулю при работе двигателя без нагрузки, т. е. на холостом ходу. Зависимость механического КПД ηм от степени использования мощности двигателя Ne при постоянной частоте вращения показана на рис. 2.

Рис. 2. Влияние нагрузки двигателя на его механический КПД при постоянной частоте вращения.

По этой причине при переходе на меньшую мощность целесообразно уменьшить обороты двигателя, включая более высокую ступень коробки передач (т. е. уменьшая передаточное отношение трансмиссии), и тем самым достичь одинаковой мощности, но при большей нагрузке двигателя и сниженном удельном расходе топлива. У современных бензиновых двигателей область наименьшего удельного расхода топлива находится в зоне частоты вращения, равной 50 % от максимальной и при почти полностью открытой дроссельной заслонке карбюратора.

Характеристика мощности двигателя Ne в зависимости от его частоты вращения n приведена на рис. 3. Из общего поля удельных расходов топлива g можно выделить пунктирную кривую зависимости минимальных удельных расходов топлива от мощности двигателя. Вплоть до точки A эта кривая проходит ниже кривой максимальной мощности двигателя Ne. Это означает, что при снижении мощности двигателя, работающего с постоянной частотой вращения, меньшей частоты вращения в точке A, удельный расход топлива снижается до значения, соответствующего пунктирной кривой, а потом вновь повышается. При мощности двигателя, большей, чем мощность в точке A, удельный расход топлива с ростом мощности только увеличивается. Для достижения минимального расхода топлива необходимо, чтобы при движении автомобиля двигатель постоянно работал в режиме, близком к тому, который обозначен пунктирной кривой.

Рис. 3. Области удельных расходов топлива на внешней характеристике двигателя:
—- наибольшая мощность двигателя при минимальных удельных расходах топлива; g — кривые постоянных удельных расходов топлива.

В какой степени можно выполнить это условие, видно из графика мощностного баланса, изображенного на рис. 4. На графике показано изменение мощности сопротивления движению по горизонтальному участку шоссе (Nf + Nv) и при подъеме с уклоном 2 и 5 % (штрих-пунктирные линии). Сила, необходимая для преодоления подъема с уклоном 2 %, на горизонтальной дороге может придать автомобилю ускорение 0,1448 м/с2, а с уклоном5 % — соответственно 0,362 м/с2. Сплошными кривыми показаны также зависимости максимальной мощности на колесах автомобиля от скорости его движения при различных (III, IV или V) включенных ступенях коробки передач. Здесь же пунктирной линией нанесены кривые максимальной мощности на колесах автомобиля при работе двигателя с минимальными удельными расходами топлива.

Рис. 4. Мощностной баланс легкового автомобиля:
Nf — сопротивление качению; Nf + Nv — сопротивление движению по горизонтальному участку шоссе; – – – – наибольшая мощность на колесах автомобиля на III, IV и V передачах при минимальных расходах топлива двигателем.

Видно, что условиям достижения наименьшего удельного расхода топлива при движении с включенной IV передачей соответствует движение на подъеме с уклоном 4—5 %. При движении по горизонтальному участку шоссе со скоростью 90 км/ч двигатель использует лишь 45 % своей мощности с соответствующим высоким удельным расходом топлива. Для полноты картины пунктирной прямой в нижней части графика отдельно изображена только мощность сопротивления качению Nf.

Если коробка передач имеет V ступень с общим передаточным отношением трансмиссии 3:1 (число в скобках), то нагрузка двигателя при движении по горизонтальному шоссе со скоростью 90 км/ч составит 67 %, и показатели топливной экономичности улучшатся. Запаса мощности при этом хватит только на преодоление подъема с уклоном 1 %. Оптимальные условия достигаются при движении по горизонтальному шоссе на V ступени коробки передач со скоростью 107 км/ч и при отсутствии запаса мощности для преодоления подъема или разгона. На сплошных кривых частота вращения двигателя обозначена точками с цифрами, которые соответствуют числу тысяч оборотов в минуту.

В приведенном случае (v — 107 км/ч) двигатель работает при n — 3000 мин-1. Максимально достигаемая скорость при движении по горизонтальному участку шоссе на IV передаче была бы 140 км/ч, а на V передаче — только 124 км/ч. Таким образом, выбор передаточных отношений трансмиссии связан с определенными трудностями.

Если бы высшая ступень коробки передач обеспечила приближение кривой мощности сопротивления движению к кривой мощности двигателя, оптимальной по удельному расходу топлива, то был бы достигнут минимальный расход топлива при движении по горизонтальному шоссе, но не осталось бы никакого запаса мощности для преодоления подъема или разгона. Автомобиль не мог бы быстро ускоряться и не обладал бы необходимой «эластичностью». При каждом изменении угла подъема или для дополнительного ускорения при обгоне надо было бы переходить на более низкую ступень в коробке передач.

Однако для обеспечения экономичного движения вне города такая высшая ступень коробки передач была бы выгодна. Неудобства частого переключения могла бы устранить автоматическая коробка передач, обеспечивающая при всех условиях оптимальную нагрузку двигателя при его хорошем механическом КПД.

Способ вождения также оказывает большое влияние на расход топлива. Водитель должен следить за тем, чтобы движение проходило с оптимально загруженным двигателем, т. е. при почти полностью нажатой педали управления дроссельной заслонкой карбюратора или топливным насосом. Когда достигается заданная (или желаемая) скорость, водитель не должен отпускать педаль, так как двигатель перейдет к работе с большим удельным расходом топлива. Поскольку продолжать ускорение дальше водитель не может (например, если он превысил допустимую правилами движения скорость), ему не остается ничего другого, как перевести коробку передач в нейтральное положение и далее двигаться по инерции. Такой режим приводит к необходимости постоянного чередования разгона и выбега (наката).

Описанный способ вождения «разгон — накат» давно известен и часто используется в соревнованиях на достижение минимального расхода топлива. Двигатель при этом постоянно работает в области, близкой к минимальному расходу топлива. При движении по инерции (накат) экономично вообще выключить двигатель, устраняя расход им топлива при холостом ходе, но при этом резко возрастает усилие на педаль тормоза с вакуумным усилителем.

Экономичное движение по горизонтальному шоссе заключалось бы в том, что нужно было бы разгонять автомобиль на V передаче при почти полной нагрузке двигателя до скорости 90 км/ч, затем выключить передачу в коробке, переведя двигатель в режим холостого хода или вообще выключив его, и двигаться по инерции до скорости 60 км/ч и даже ниже. Потом следовало бы снова, включив двигатель и передачу в коробке, разогнать автомобиль до скорости 90 км/ч. На рис. 4 такой режим изображен в виде замкнутого трапециевидного пунктирного контура в диапазоне скоростей 60—90 км/ч.

Такой режим, однако, тяжело реализовать на шоссе с интенсивным движением, так как нарушалось бы равномерное движение транспортного потока [2]. Однако, если частое переключение передач и многократное повторение цикла «разгон — накат» приемлемо, то чередование 10-секундного разгона с 25-секундным накатом может обеспечить уменьшение расхода топлива на 2 л/100 км.

Такой способ вождения можно хорошо использовать на пересеченной местности с чередующимися подъемами и спусками. Значительно снижает расход топлива движение на длинных и пологих спусках с выключенным двигателем и ограничение торможений. Весьма поучителен график (рис. 5), на котором показаны четыре случая разгона автомобиля: при полностью открытой дроссельной заслонке карбюратора (100 %), при ее открытии на 75 %, при разрежении во впускном трубопроводе соответственно 53,3 и 74,7 кПа. На всех кривых зависимости скорости от пути разгона автомобиля можно найти точки, соответствующие моменту израсходования навесок топлива массой от 10 до 25 г.

Рис. 5. Зависимость скорости автомобиля v в процессе разгона от пути S при разных способах разгона.

При разгоне с открытой на 75 % дроссельной заслонкой автомобиль достиг скорости 65 км/ч, израсходовав 20 г топлива и проехав при этом 200 м. Затем последовало движение накатом, закончившееся торможением в конце испытательного участка общей длиной 800 м.

Когда автомобиль разгоняли при разрежении во впускном трубопроводе 53,3 кПа, то он достиг скорости 60 км/ч, израсходовав 22 г топлива и перейдя на движение по инерции приблизительно через 300 м. Разгоняя автомобиль при разрежении во впускном трубопроводе 74,7 кПа, достигли скорости 52 км/ч, израсходовав 27 г топлива. Во всех случаях был пройден путь 800 м, но при разгоне с частичной нагрузкой двигателя расход топлива был больше на 10—35 %, причем, чем меньше открыта дроссельная заслонка, тем больше возрастает расход топлива.

При движении в городе можно экономить топливо при разгоне с открытой на 3/4 дроссельной заслонкой, но лишь в диапазоне средних частот вращения двигателя и при скорости, достаточной для преодоления накатом расстояния до следующего перекрестка. При длительных остановках двигатель необходимо выключать [3]. Такая манера вождения автомобиля является наиболее экономичной и позволяет сэкономить до 50 % топлива. О числе ступеней в коробке передач и их передаточных отношениях речь идет в статьях ().

Торможение не должно всегда нести с собой потери энергии. Энергию, необходимую для уменьшения скорости движения автомобиля, можно аккумулировать и снова использовать при последующем начале движения. Особенно легко это обеспечить у электромобилей, так как при торможении приводные двигатели работают как генераторы, и вырабатываемая ими энергия используется для зарядки аккумуляторов. У троллейбусов и электровозов возникающие при торможении обратные токи направляются в питающую сеть. Применив электропривод у транспортных средств с двигателями внутреннего сгорания, можно было бы использовать накопление энергии в электрических аккумуляторах, однако такие схемы привода имеют большой вес и очень дороги.

В условиях движения по холмистой местности самым простым способом аккумулирования энергии является увеличение скорости автомобиля на спусках. При разгоне на спуске за счет инерции автомобиль может проехать затем накатом значительную часть следующего подъема. При этом потери энергии топлива практически не происходит. При включенной коробке передач аккумулирование энергии незначительно, так как потери на трение с увеличением частоты вращения быстро растут и на их преодоление уходит практически вся энергия, которую можно было бы аккумулировать.

Торможение двигателем по потерям энергии равнозначно обычному торможению. Различие состоит в том, что при таком способе торможения изнашиваются не тормозные накладки, а элементы двигателя и трансмиссии: цилиндры, поршни, валы, подшипники, зубчатые колеса. При торможении трением, т. е. переключением на низшую передачу в коробке, можно убедиться, как велики потери энергии в двигателе.

Опубликовано 20.12.2013

Читайте также

  • Гибрид «Chevrolet Volt»

    Обзор гибридного автомобиля «Chevrolet Volt». «Volt» — это серийный гибридный автомобиль с подзарядкой от сети. Он принципиально отличается от «параллельного» гибрида, типа «Toyota Prius».

Сноски

  1. ↺ Мацкерле Ю. Современный экономичный автомобиль/Пер. с чешск. В. Б. Иванова; Под ред. А. Р. Бенедиктова. — М.: Машиностроение, 1987. — 320 с.: ил.//Стр. 299 — 301 (книга есть в библиотеке сайта). – Прим. icarbio.ru
  2. ↺ Помимо этого такой способ движения опасен в автомобильном потоке. – Прим. icarbio.ru
  3. ↺ На современных автомобилях для этого существует система старт-стоп. – Прим. icarbio.ru

Комментарии

Удельный расход топлива

Для перемещения самолета по воздуху двигательная установка используется для создания толкать. Количество тяги, создаваемой двигателем, очень важно. Но количество топлива, используемого для создания этой тяги, иногда больше важно, потому что самолет должен поднимать и нести топливо на протяжении всего полета. Инженеры используют коэффициент эффективности, называемый тяги удельный расход топлива , чтобы охарактеризовать мощность двигателя эффективность топлива. «Удельный расход топлива тяги» вполне полный рот, поэтому инженеры обычно называют это двигателем TSFC .Что означает TSFC?

Расход топлива TSFC составляет «как» много топлива двигатель сжигает каждый час ». TSFC — это научный термин, означающий «разделенный по массе или весу». В в данном случае означает «на фунт (Ньютон) тяги». В тяга TSFC включена, чтобы указать, что мы говорим о газотурбинных двигателях. Имеется соответствующий тормозной механизм . расход топлива ( BSFC ) для двигателей с валом власть. Собирая все вместе, TSFC — это масса топлива . сгорает за один час, разделенное на тягу , которую двигатель производит.Единицы этого КПД — масса на единицу время, разделенное на силу (в английских единицах, фунтах массы в час на фунт; в метрических единицах, килограммах в час на Ньютон).

Математически TSFC — это соотношение массового расхода топлива двигателя мдот ф к сумме тяги F , создаваемой за счет сжигания топлива:

TSFC = mdot f / F

Если разделить оба числителя и знаменатель по расходу воздуха в двигателе mdot 0 , получаем другую форму уравнение в терминах отношения топлива к воздуху f , и Удельная тяга Fs .

TSFC = f / Fs

Инженеры используют коэффициент TSFC по-разному. Если мы сравните TSFC для двух двигателей, двигатель с меньшим TSFC более экономичный двигатель. Рассмотрим два примера:

  • Предположим, у нас есть два двигателя, A и B, которые производят одинаковые количество тяги. И предположим, что Engine A использует только половину топливо в час, которое использует Двигатель B. Тогда мы бы сказали, что Двигатель A более экономичен, чем двигатель B. Если мы вычислим TSFC для Для двигателей A и B TSFC двигателя A составляет половину стоимости Двигатель B.
  • Если взглянуть на это с другой стороны, предположим, что у нас есть два двигателя: C и D, и каждому из них мы подавали одинаковое количество топлива в час. Предположим, что двигатель C развивает в два раза большую тягу, чем двигатель D. Тогда мы получают большую тягу от двигателя C при том же количестве топлива, и мы бы сказали, что двигатель C более экономичен. Опять же, если мы вычисляем TSFC для двигателей C и D, TSFC двигателя C равен половина стоимости двигателя D.

Давайте посмотрим на второй пример с некоторыми числовыми значениями.В данном случае мы сравниваем турбореактивный двигатель. двигатель и турбовентиляторный двигатель. В двигатели питаются от топливного бака, который обеспечивает массу 2000 фунтов в час на каждый двигатель. Турбореактивный двигатель развивает тягу в 2000 фунтов, в то время как ТРДД производит 4000 фунтов тяги. Вычисление TSFC для каждого двигателя показывает, что TSFC турбореактивного двигателя равен 1,0 (фунты массы / час / фунт), в то время как TSFC турбовентиляторного двигателя составляет 0,5 (фунты массы / час / фунт). ТРДД с более низким TSFC больше экономичный. Значения 1.0 для турбореактивного двигателя и 0,5 для турбовентиляторные — типичные статические значения на уровне моря. Значение TSFC для данный двигатель будет меняться в зависимости от скорости и высоты, потому что КПД двигателя меняется с атмосферным условия.

TSFC предоставляет важную информацию о производительности данный двигатель. Турбореактивный двигатель с форсажной камерой производит большую тягу, чем обычный турбореактивный двигатель. Если бы TSFC были такими же (1.0) для двух двигателей, чтобы увеличить тягу, мы бы имели увеличить расход топлива на эквивалентную величину.Для например,

Начальная тяга = 2000 фунтов
Тяга с форсажной камерой = 3000 фунтов
TSFC = 1,0
Расход топлива = 3000 фунтов в час.

Но для турбореактивного двигателя с форсажной камерой типичное значение TSFC составляет 1.5. Это говорит о том, что добавление форсажной камеры, хотя и производит больше тяги, стоит намного больше топлива на каждый фунт добавленной тяги. Для например,

Начальная тяга = 2000 фунтов
Тяга с форсажной камерой = 3000 фунтов
TSFC = 1,5
Расход топлива = 4500 фунтов в час.

Инженеры используют TSFC для данного двигателя, чтобы выяснить, сколько для работы самолета требуется топливо заданная миссия. Если TSFC = 0,5, и мы нужно 5000 фунтов тяги на два часа, мы можем легко вычислить количество необходимого топлива. Например,

5000 фунтов x 0,5 фунта массы / час / фунт x 2 часа = 5000 фунтов масса топлива.

Интерактивный Java-апплет EngineSim теперь доступен. Вы можете изучать влияние характеристик любого компонента двигателя на топливо потребление и сравнить эффективность различных типов турбин двигатели.


Действия:


Экскурсии с гидом
  • EngineSim — Симулятор двигателя:
  • Расчет расхода топлива:

Навигация ..


Руководство для начинающих Домашняя страница

Удельный расход топлива в зависимости от скорости

Контекст 1

… результат показывает, что существует две четких тенденции для двигателя, когда скорость ниже или выше 2000 об / мин.С точки зрения эффективности удельный расход топлива — один из лучших показателей работы двигателя. Теоретически удельный расход топлива будет высоким из-за насосной работы, увеличения трения и теплоотдачи. Это снизит эффективность расхода топлива [8]. На рисунке 1 показан крутящий момент двигателя в зависимости от скорости для биодизельного и обычного дизельного топлива. Крутящий момент уменьшается по мере увеличения оборотов двигателя. По мере увеличения частоты вращения двигателя высокий начальный крутящий момент будет уменьшаться. Максимальный крутящий момент достигается для обоих видов топлива в диапазоне скоростей от 1800 до 2200 об / мин.Однако биодизель производит более высокий крутящий момент по сравнению с обычным дизельным топливом. Обычно крутящий момент уменьшается с каждым увеличением скорости. Это относится к обоим видам топлива. Мощность торможения рассчитывалась исходя из значений крутящего момента и частоты вращения двигателя. На рисунке 2 показано тормозное усилие как функция скорости. Из рисунка видно, что для биодизеля требуется более высокое тормозное усилие. Для обычного дизельного топлива тормозное усилие достигало максимального значения на скорости от 1800 до 2200 об / мин. Крутящий момент и тормозная мощность, производимые обоими видами топлива, сопоставимы друг с другом.Удельный расход топлива для биодизеля по сравнению с обычным дизельным топливом показан на Рисунке 3. Существует диаграмма, показывающая, что в диапазоне от 2000 до 2500 об / мин расход топлива является максимальным; в этом конкретном диапазоне расход биодизельного топлива относительно выше, чем у обычного дизельного топлива. Когда скорость превышает 2000 об / мин, расход уменьшается. Взаимосвязь объемной системы впрыска топлива, плотности, вязкости и теплотворной способности топлива вызвала указанные выше эффекты.Этот результат сопоставим с результатами Шумахера и др. И Пранкла и др., Где на скорость подачи топлива по отношению к оборотам двигателя влияли удельный вес и вязкость топлива. В целом биодизель и обычное дизельное топливо имеют схожие характеристики [9-11]. На рисунке 3 показан удельный расход биодизельного топлива на тормоз (BSFC) по сравнению с обычным дизельным топливом. На низкой скорости BSFC биодизеля больше, чем у обычного дизельного топлива. По мере увеличения скорости BSFC биодизеля становится ниже по сравнению с обычным дизельным топливом при 2200–2500 об / мин.Однако BSFC увеличивалась для обоих видов топлива с высокой скоростью. Это указывает на хорошее сгорание биодизеля на высоких скоростях. Тепловой КПД тормоза — это процентное соотношение выходной мощности и входной мощности. В выполненном моделировании ввод рассчитывается с учетом значений израсходованного топлива, более низкой теплотворной способности и затраченного времени. На рисунке 5 показана зависимость КПД от скорости, где при уменьшении входной мощности КПД двигателя увеличивается. График биодизельного топлива показывает, что эффективность варьируется и колеблется в пределах от 2000 до 2800 об / мин.Биодизель в этом диапазоне более эффективен, чем обычное дизельное топливо. Для обычного дизельного топлива эффективность начинает падать при снижении скорости ниже 2000 об / мин. Мы также можем сказать, что КПД двигателя пропорционален эффективности сгорания. Для повышения термического КПД торможения другие факторы, такие как входная мощность, удельный расход топлива и температура выхлопных газов, должны быть откалиброваны до соответствующих оптимальных значений. Максимальное среднее эффективное давление при торможении (BMEP), полученное с биодизельным топливом, было немного выше, чем полученное с дизельным топливом, с незначительной разницей при максимальной мощности.Хотя биодизель увеличивает максимальную мощность двигателя, он снижает удельный расход топлива на тормозах. Изменения максимального давления в цилиндре произошли с одинаковой величиной для обоих видов топлива при одинаковых оборотах двигателя. Наилучшие характеристики двигателя для биодизеля работают при частоте вращения двигателя от 2000 до 2500 об / мин. Общий анализ показал, что биодизель может использоваться в качестве альтернативного топлива при обычном внутреннем сгорании …

Контекст 2

… результат показывает, что есть две отчетливые тенденции для двигателя, когда частота вращения ниже или выше 2000 об / мин. .С точки зрения эффективности удельный расход топлива — один из лучших показателей работы двигателя. Теоретически удельный расход топлива будет высоким из-за насосной работы, увеличения трения и теплоотдачи. Это снизит эффективность расхода топлива [8]. На рисунке 1 показан крутящий момент двигателя в зависимости от скорости для биодизельного и обычного дизельного топлива. Крутящий момент уменьшается по мере увеличения оборотов двигателя. По мере увеличения частоты вращения двигателя высокий начальный крутящий момент будет уменьшаться. Максимальный крутящий момент достигается для обоих видов топлива в диапазоне скоростей от 1800 до 2200 об / мин.Однако биодизель производит более высокий крутящий момент по сравнению с обычным дизельным топливом. Обычно крутящий момент уменьшается с каждым увеличением скорости. Это относится к обоим видам топлива. Мощность торможения рассчитывалась исходя из значений крутящего момента и частоты вращения двигателя. На рисунке 2 показано тормозное усилие как функция скорости. Из рисунка видно, что для биодизеля требуется более высокое тормозное усилие. Для обычного дизельного топлива тормозное усилие достигало максимального значения на скорости от 1800 до 2200 об / мин. Крутящий момент и тормозная мощность, производимые обоими видами топлива, сопоставимы друг с другом.Удельный расход топлива для биодизеля по сравнению с обычным дизельным топливом показан на Рисунке 3. Существует диаграмма, показывающая, что в диапазоне от 2000 до 2500 об / мин расход топлива является максимальным; в этом конкретном диапазоне расход биодизельного топлива относительно выше, чем у обычного дизельного топлива. Когда скорость превышает 2000 об / мин, расход уменьшается. Взаимосвязь объемной системы впрыска топлива, плотности, вязкости и теплотворной способности топлива вызвала указанные выше эффекты.Этот результат сопоставим с результатами Шумахера и др. И Пранкла и др., Где на скорость подачи топлива по отношению к оборотам двигателя влияли удельный вес и вязкость топлива. В целом биодизель и обычное дизельное топливо имеют схожие характеристики [9-11]. На рисунке 3 показан удельный расход биодизельного топлива на тормоз (BSFC) по сравнению с обычным дизельным топливом. На низкой скорости BSFC биодизеля больше, чем у обычного дизельного топлива. По мере увеличения скорости BSFC биодизеля становится ниже по сравнению с обычным дизельным топливом при 2200–2500 об / мин.Однако BSFC увеличивалась для обоих видов топлива с высокой скоростью. Это указывает на хорошее сгорание биодизеля на высоких скоростях. Тепловой КПД тормоза — это процентное соотношение выходной мощности и входной мощности. В выполненном моделировании ввод рассчитывается с учетом значений израсходованного топлива, более низкой теплотворной способности и затраченного времени. На рисунке 5 показана зависимость КПД от скорости, где при уменьшении входной мощности КПД двигателя увеличивается. График биодизельного топлива показывает, что эффективность варьируется и колеблется в пределах от 2000 до 2800 об / мин.Биодизель в этом диапазоне более эффективен, чем обычное дизельное топливо. Для обычного дизельного топлива эффективность начинает падать при снижении скорости ниже 2000 об / мин. Мы также можем сказать, что КПД двигателя пропорционален эффективности сгорания. Для повышения термического КПД торможения другие факторы, такие как входная мощность, удельный расход топлива и температура выхлопных газов, должны быть откалиброваны до соответствующих оптимальных значений. Максимальное среднее эффективное давление при торможении (BMEP), полученное с биодизельным топливом, было немного выше, чем полученное с дизельным топливом, с незначительной разницей при максимальной мощности.Хотя биодизель увеличивает максимальную мощность двигателя, он снижает удельный расход топлива на тормозах. Изменения максимального давления в цилиндре произошли с одинаковой величиной для обоих видов топлива при одинаковых оборотах двигателя. Наилучшие характеристики двигателя для биодизеля работают при частоте вращения двигателя от 2000 до 2500 об / мин. Общий анализ показал, что биодизель имеет потенциал в качестве альтернативного топлива при обычном внутреннем сгорании …

Характеристики удельного расхода топлива для реактивных двигателей

Опубликовано
Реферат:

Целью данного проекта является а) оценка удельного расхода топлива (TSFC) реактивных двигателей в крейсерском режиме в зависимости от высоты полета, скорости и тяги и б) определение оптимальной крейсерской скорости для максимальной дальности полета реактивных самолетов. на основе характеристик TSFC из а).В отношении а) обзор литературы показывает различные модели влияния высоты и скорости на TSFC. Простая модель, описывающая влияние тяги на TSFC, кажется, не существует в литературе. Здесь были собраны и оценены общедоступные данные. TSFC в зависимости от тяги описывается так называемой кривой ковша с самым низким TSFC в точке ковша при определенной настройке тяги. Было разработано новое простое уравнение, аппроксимирующее влияние тяги на TSFC. Было обнаружено, что влияние тяги, а также высоты на TSFC невелико, и во многих случаях им можно пренебречь в крейсерских условиях.Однако TSFC примерно линейно зависит от скорости. Это следует уже из первых принципов. Относительно пункта b) было обнаружено, что теоретически преподаваемая оптимальная скорость полета (в 1,316 раза превышающая минимальную скорость сопротивления) для максимальной дальности полета реактивных самолетов является неточной, поскольку вывод основан на нереалистичном предположении о том, что TSFC является постоянным со скоростью. Принимая во внимание влияние скорости на TSFC и лобовое сопротивление, оптимальная скорость полета составляет всего около 1,05–1,11 минимальной скорости лобового сопротивления в зависимости от веса самолета.Объем фактических данных двигателя в этом проекте был чрезвычайно ограничен, и поэтому результаты будут такими же точными, как и исходные данные. Результаты могут иметь лишь ограниченную универсальную применимость, поскольку были проанализированы только четыре типа реактивных двигателей. Одна из оригинальных ценностей проекта — новая простая полиномиальная функция для оценки изменений TSFC от изменений тяги при сохранении постоянной скорости и высоты.

Лицензия этой версии: CC BY-NC-SA 4.0 Непортировано — https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0
Тип публикации: книга
Статус публикации: Версия
Дата публикации: 2018
Ключевые слова немецкий: Flugzeug, Schub, Kraftstoffverbrauch, Reichweite
Ключевые слова английский: самолет, тяга, расход топлива, дальность, Breguet, двигатель, турбовентилятор, SFC, TSFC, PSFC, Turbomatch, кривая ковша, вылет, крейсерский режим, высота, скорость, Мах, BPR, извлечение данных, оптимизация
DDC: 600 | Technik, 620 | Ingenieurwissenschaften und Maschinenbau, 629,1 | Luft- und Raumfahrttechnik
Контролируемые ключевые слова (GND): Luftfahrt, Luftfahrzeug, Flugmechanik, Flugtriebwerk
Публикации по теме: https: // doi.org / 10.7910 / DVN / LZNNL1

Удельный расход топлива — Academic Kids

От академических детей

Удельный расход топлива , часто сокращенно до SFC , представляет собой технический термин, который используется для описания топливной экономичности конструкции двигателя. Он измеряет количество топлива, необходимое для обеспечения заданной мощности в течение заданного периода.

SFC зависит от конструкции двигателя, при этом различия в SFC между разными двигателями имеют тенденцию быть довольно небольшими.Например, типичные бензиновые двигатели будут иметь SFC около 0,5 фунта / л.с.ч (0,3 кг / кВтч = 83 г / МДж), независимо от конструкции конкретного двигателя. Одним из исключений из этого правила является то, что SFC в конкретном классе двигателей будет варьироваться в зависимости от степени сжатия, двигатель с более высокой степенью сжатия будет обеспечивать лучшую SFC, поскольку он извлекает больше мощности из топлива. Дизельные двигатели имеют лучшие SFC, чем бензиновые, в основном потому, что у них гораздо более высокая степень сжатия, а способ сжигания топлива на самом деле менее эффективен.

Современные реактивные двигатели на самом деле имеют гораздо более высокую степень сжатия, чем поршневые, что было не всегда. В то время как у хорошего дизеля степень сжатия может составлять 22: 1, Rolls-Royce RB-211, разработанный для L-1011 в 1960-х годах, имеет соотношение 29: 1, а последний R-R Trent — 41: 1. Тем не менее, форсунки обладают значительно худшим SFC, что связано с тем, что их компрессоры намного менее эффективны, чем поршневые, для большинства диапазонов давления.

Тип двигателя SFC
Ramjet 1.0 фунтов / л.с.ч (0,61 кг / кВтч)
Турбовинтовой 0,8 фунта / л.с.ч (0,49 кг / кВтч)
цикл Отто 0,5 фунта / л.с.ч (0,3 кг / кВтч)
Дизельный цикл 0,4 фунта / л.с.ч (0,24 кг / кВтч)
Двигатель Otto-Compound 0,38 фунта / л.с.ч (0,23 кг / кВтч)
Дизель с турбонаддувом 0.38 фунтов / л.с.ч (0,23 кг / кВтч)
Дизель с турбонаддувом и промежуточным охлаждением 0,36 фунта / л.с.ч (0,22 кг / кВтч)
Дизельный двигатель 0,34 фунта / л.с.ч (0,21 кг / кВтч)

См. Также

% PDF-1.4 % 1 0 объект > поток 2019-01-08T20: 40: 44 + 01: 00PScript5.dll Версия 5.2.22021-10-17T01: 58: 53-07: 002021-10-17T01: 58: 53-07: 00iText 4.2.0 от 1T3XTapplication / pdfuuid: 90712227-24d5-43a5-adea-de803077e1b2uuid: ee707937-ac0b-43da-8a43-a47c68324d65uuid: 90712227-24d5-43FEmpa5-adea-de8020192142C: сохранено 05:30 Adobe Bridge CS6 (Windows) / метаданные

  • Лукаш Рыманяк
  • Павел Дашкевич
  • Ежи Меркиш
  • Ярослав Васильевич Болжеларский
  • конечный поток эндобдж 2 0 obj > эндобдж 3 0 obj > поток xXnF) vlhn = m \ 饯 _rhi $ dÿM? wt ՙ ZigK V, 􈄢qXH / On: ? ϬMXWH ր kgvJR͞5Bhau & N. 3)
    D = скорректированная плотность (т / м3)
    h = измерение период, часы
    Pe = Тормозная мощность, л.с.

    Расчет удельного расхода мазута

    Для определения удельного расхода мазута нам необходимо знать все значения, необходимые для приведенной выше формулы

    > Снимайте показания расходомера мазута за определенный интервал времени, обычно это один час.т.е. ч = 1 час
    > Разница между двумя показаниями дает вам объем, т.е. Co
    > Плотность мазута указана в накладной на бункер или в результате испытания образца, используя это значение, рассчитайте плотность жидкого топлива при температуре около низкий расходомер D
    Плотность с поправкой на температуру D = (Плотность мазута при 15 градусах Цельсия) * [1- {(T-15) * 0,00064}]
    > Рассчитайте мощность на валу в заданном интервале Pe .6) / (в x Pe)

    = 149,03 г / л.с.

    Измерение удельного расхода топлива маломасштабного реактивного двигателя

    Используйте этот идентификатор для цитирования или ссылки на этот элемент: http://arks.princeton.edu/ark:/88435/dsp012n49t189z

    Принстонский университет
    Название: Измерение удельного расхода топлива маломасштабного реактивного двигателя
    Авторы: Джонс, Кэтлин
    Консультанты: Martinelli Мартинелли, Луиджи Мюллер, Майкл
    Отдел: Машиностроение и аэрокосмическая промышленность
    Год выпуска: 2014
    Аннотация: Характеристики маломасштабного реактивного двигателя охарактеризованы и представлены оценки для параметров двигателя, актуальных на этапе проектирования конфигурации небольшого беспилотного летательного аппарата.Тестируемый двигатель представляет собой двигатель P20-SX JetCat. Измеряется его тяга и удельный расход топлива тяги. Его максимальная тяга определена как 5,8 фунт-силы. Его измеренный удельный расход топлива на уровне моря и нулевой скорости полета составляет 1,9 ч 1 при максимальном открытии дроссельной заслонки и 9,3 ч 1 при малой скорости. При максимальном открытии дроссельной заслонки измеренный удельный расход топлива P20-SX примерно на 40% больше расчетного значения, полученного с помощью традиционных методов оценки характеристик двигателя в тех же условиях.Этот эксперимент предоставляет данные, которые дают более точную оценку характеристик двигателей аналогичного размера, чем эти традиционные методы, тем самым снижая потребность в испытаниях двигателей на начальных этапах проектирования небольшого самолета. Также представлена ​​конструкция испытательного стенда, используемого для ограничения двигателя во время испытаний, и схема сбора данных, используемая для измерения соответствующих параметров двигателя. Дается лабораторное руководство с подробным описанием того, как можно провести эксперимент в качестве педагогического упражнения.
    Объем: 48 страниц
    URI: http://arks.princeton.edu/ark:/88435/dsp012n49t189z
    Тип материала:
    Язык: en_US
    Встречается в коллекциях: Машиностроение и авиакосмическая промышленность, 1924-2021 гг.

    Автор: alexxlab

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.