WWW.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 

Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 11 |

«Механизация и электрификация сельского хозяйства Межведомственный тематический сборник Основан в 1968 году Выпуск 45 Минск 2011 УДК 631.171:001.8(082) В сборнике ...»

-- [ Страница 1 ] --

НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ НАУК БЕЛАРУСИ

Республиканское унитарное предприятие

«Научно-практический центр

Национальной академии наук Беларуси

по механизации сельского хозяйства»

Механизация и электрификация

сельского хозяйства

Межведомственный тематический сборник

Основан в 1968 году

Выпуск 45

Минск

2011

УДК 631.171:001.8(082)

В сборнике опубликованы основные результаты исследований по разработке

инновационных технологий и технических средств для их реализации при производстве продукции растениеводства и животноводства, рассмотрены вопросы технического сервиса машин и оборудования, использования топливно-энергетических

ресурсов, разработки и применения энергосберегающих технологий, электрификации и автоматизации.

Материалы сборника могут быть использованы сотрудниками НИИ, КБ, специалистами хозяйств, студентами вузов и колледжей аграрного профиля.

Редакционная коллегия:

доктор технических наук, профессор, член-корреспондент НАН Беларуси П.П. Казакевич (главный редактор);

кандидат технических наук, доцент В.П. Чеботарев (зам. главного редактора);

доктора технических наук, профессора В.Н. Дашков, В.И. Передня, И.И. Пиуновский, Л.Я. Степук, И.Н. Шило;

доктора технических наук, доценты В.В. Азаренко, И.И. Гируцкий;

кандидат технических наук, профессор В.П. Миклуш;

кандидаты технических наук, доценты В.Н. Гутман, В.О. Китиков;

кандидат экономических наук, доцент В.Г. Самосюк;

кандидаты технических наук Н.Г. Бакач, В.М. Изоитко, Н.Ф. Капустин, В.К. Клыбик, Н.Д. Лепешкин, А.Л. Рапинчук, А.Л. Тимошук, М.Н. Трибуналов;

кандидаты экономических наук А.В. Ленский, Е.И. Михайловский.

Рецензенты:

доктор технических наук, профессор, член-корреспондент НАН Беларуси П.П. Казакевич;

доктора технических наук, профессора В.Н. Дашков, В.И. Передня, И.И. Пиуновский, Л.Я. Степук, И.Н. Шило;

доктора технических наук, доценты В.В. Азаренко, И.И. Гируцкий.

Приказом Председателя ВАК Республики Беларусь от 4 июля 2005 года № (в редакции приказа Высшей аттестационной комиссии Республики Беларусь от 2 февраля 2011 г. № 26) межведомственный тематический сборник «Механизация и электрификация сельского хозяйства» (РУП «Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по механизации сельского хозяйства») включен в Перечень научных изданий Республики Беларусь для опубликования результатов диссертационных исследований по техническим наукам.

© РУП «НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского хозяйства», УДК 338.4:63 К ВОПРОСУ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВКЛАДА СЕЛЬСКОХОЗЯЙО.В. Кузьменко, Ю.О. Горячев

СТВЕННОЙ ТЕХНИКИ В

(Государственное научное учреждение

ФОРМИРОВАНИЕ ЧИСТОГО

«Северо-Кавказский научно-исследовательский институт механизации и электрификации ДОХОДА ПРЕДПРИЯТИЯ сельского хозяйства» (СКНИИМЭСХ), г. Зерноград, Ростовская обл., Российская Федерация) Введение Проблема своевременного воспроизводства сельскохозяйственной техники остается актуальной на протяжении ряда лет. Техническая база сельхозтоваропроизводителей изменилась количественно и качественно. По данным Федеральной службы государственной статистики РФ, за период с 1990 по 2009 гг. в среднем по стране машинно-тракторный парк сельхозпредприятий сократился почти наполовину, обеспеченность тракторами снизилась в 3,8 раза, зерноуборочными комбайнами – в 4,7 раза, кормоуборочными – в 1,3 раза [1]. За пределами амортизационных сроков службы находится более 70% всех машин. Высокая степень износа сельскохозяйственной техники привела к тому, что 30– 35% машин и агрегатов простаивает в поле из-за технических неисправностей.

Обновление техники происходит крайне медленно. Коэффициенты выбытия техники по-прежнему превышают коэффициенты ее обновления. Из-за недостатка технических средств, высокой степени их износа упрощаются технологии возделывания сельскохозяйственных культур в полеводстве, нарушаются агросроки выполнения механизированных операций, что приводит к потерям продукции и в конечном итоге к снижению эффективности сельскохозяйственного производства.

Таким образом, обновление технической базы отечественных сельских товаропроизводителей – одна из важных стратегических задач на современном этапе развития аграрной экономики.

Основная часть По определению В.И. Драгайцева, А.В. Шпилько и других авторов, под обновлением технической базы сельского хозяйства понимается процесс воспроизводства парка машин путем замены отслуживших нормативные сроки средств механизации на новые с одновременным улучшением состава и качества поступающей техники для выполнения существующих и новых технологий производства продукции, снижения затрат труда и средств на ее единицу [2]. Авторами выделены основные блоки экономического и организационного обновления технической базы сельского хозяйства, к числу которых можно отнести:

1) анализ состояния и планирование восстановления и обновления машинно-тракторного парка на основе оптимизации его состава;

2) разработку и уточнение теоретических и методических положений по оценке экономической эффективности различных форм воспроизводства средств механизации;

3) установление источников финансирования воспроизводственного процесса, их размеров, форм и методов финансовой поддержки обновления техники из федерального и региональных бюджетов и др.

Большая часть из перечисленных направлений в достаточной мере исследована отечественными экономистами-аграриями, однако на современном этапе механизм обновления технической базы сельскохозяйственного производства требует дальнейшего совершенствования. Так, например, требует совершенствования методика экономической оценки эффективности воспроизводства сельскохозяйственной техники.

Как правило, оценку эффективности приобретения новой техники взамен изношенной старой проводят по критерию чистого дисконтированного дохода.

Это абсолютный показатель, характеризующий экономический эффект от инвестиционных вложений с учетом временной ценности вложенного капитала.

В самом общем виде выражение для определения чистого дисконтированного дохода при условии единовременных инвестиционных затрат можно представить как:

где ЧДД – чистый дисконтированный доход;

Rt – ежегодные чистые денежные поступления от приобретения техники;

I0 – размер инвестиционных затрат на приобретение техники;

Т – срок поступления доходов (реализации проекта);

i – ставка дисконтирования.

Из представленного выражения следует, что чистый дисконтированный доход – это разница положительных и отрицательных денежных потоков, генерируемых инвестиционным проектом и дисконтированных по некоторой процентной ставке. Применительно к проблеме оценки воспроизводства техники отрицательные денежные потоки представляют собой инвестиционные затраты сельхозтоваропроизводителя на приобретение новой техники взамен изношенной старой, а положительные денежные потоки – это та часть чистой прибыли, которую товаропроизводитель получит от обновления машиннотракторного парка.

Рассмотрим методические особенности определения этих составляющих чистого дисконтированного дохода.

Для определения размера инвестиционных затрат прежде всего необходимо определить потребность предприятия в сельскохозяйственной технике.

Для решения данной задачи в экономической литературе существует несколько подходов. Так, например, согласно [3], для оценки потребности в обновлении и увеличении основных производственных фондов сельскохозяйственных предприятий рассматриваются два возможных варианта:

1) потребность в обновлении техники определяется на основе данных о первоначальной и остаточной стоимости активной части основных фондов;

2) оценка потребности в обновлении парка техники проводится на основе «Нормативов потребности АПК в технике для растениеводства и животноводства», статистических данных о величине посевных площадей, об оснащенности сельскохозяйственной техники и ценах на технику.

Предложенный подход, несомненно, практически значим, однако он является очень приближенным в отношении конкретного сельскохозяйственного предприятия.

Более точным, на наш взгляд, является метод определения потребности в сельскохозяйственной технике, основанный на использовании системы адресного проектирования оптимального состава машинно-тракторного парка, разработанной в ГНУ ВНИПТИМЭСХ (ныне ГНУ СКНИИМЭСХ Россельхозакадемии) [4] и позволяющей обеспечить соответствие механизированных технологий и комплексов машин многообразию зональных и экономических условий производства продукции растениеводства. На основе сравнительного анализа оптимального и имеющегося в хозяйстве состава машинно-тракторного парка определяем потребность товаропроизводителя в необходимой технике.

Тогда размер инвестиций в простое воспроизводство сельскохозяйственной техники будет определен исходя из рыночной стоимости новой техники за минусом ликвидационной стоимости старых машин по следующему выражению:

где Nопт k – оптимальное количество k-ого вида техники;

Nф k – фактическое количество k-ого вида техники в хозяйстве;

Nам k – количество k-ого вида техники, используемой за пределами сроков Снов k – рыночная цена k-ого вида новой техники;

Сликв k – ликвидационная стоимость k-ого вида старой техники.

Весьма сложным и дискуссионным остается вопрос определения генерируемых проектом положительных денежных поступлений от приобретения техники. Когда речь идет о полном формировании машинно-тракторного парка для вновь образуемых сельскохозяйственных предприятий (комплектование «с нуля»), в качестве Rt может выступать чистый доход, определяемый как сумма денежных средств, остающихся в распоряжении хозяйства после реализации произведенной продукции, возмещения текущих затрат (без учета амортизации) и уплаты налогов:

где TRt – выручка от реализации продукции в t-ый год реализации проекта;

TCt – себестоимость продукции в t-ый год реализации проекта;

Нt – налоги в t-ый год реализации проекта;

At – амортизация в t-ый год реализации проекта.

Корректность оценки эффективности инвестиций в доукомлектование или обновление машинно-тракторного парка во многом определяется точностью расчета размера чистых ежегодных денежных поступлений, приходящихся на долю приобретаемой техники. Отдачу от использования приобретаемой техники Ю.И. Бершицкий [4], А.С. Сайганов [5] и некоторые другие авторы определяют в виде вклада в получаемый доход от производства продукции растениеводства пропорционально стоимости приобретаемой техники в общей стоимости машинно-тракторного парка:

где Rt – размер ежегодных денежных поступлений от вновь приобретаемой Iобщ – стоимость всего машинно-тракторного парка хозяйства;





Rобщ – чистая прибыль хозяйства от реализации продукции растениеводства.

Такой подход, на наш взгляд, является не совсем корректным, так как из выражения (4) следует, что вклад техники во многом зависит от ее цены: чем выше стоимость машины, тем больше она участвует в процессе создания конечного продукта. В других случаях эффект от замены техники предлагают определять как разницу между эксплуатационными затратами новой и старой машины (затратами на ремонт и техническое обслуживание) плюс эффект, получаемый за счет увеличения производительности нового технического средства [6]:

где Эс и Энов – затраты на ремонты и техобслуживание в год старой и новой р – эффект, полученный за счет увеличения производительности новой При обосновании программы поэтапного обновления машиннотракторного парка Ростовской области [7] эффект от обновления техники определяли не только исходя из экономии эксплуатационных затрат, но и как размер дополнительной прибыли от реализации вследствие сокращения потерь продукции в результате проведения механизированных работ в нормативные агротехнические сроки.

Многообразие методических подходов к определению отдачи от приобретаемых средств механизации растениеводства все же свидетельствует о недостаточной степени проработанности данного вопроса.

На наш взгляд, более корректным является определение чистых денежных поступлений пропорционально объему работ, выполняемому приобретаемой техникой, в общем объеме механизированных работ, выполняемых всем машинно-тракторным парком хозяйства. Однако при использовании такого подхода прежде всего необходимо привести исходные данные в сопоставимый вид. Речь идет об объеме работ в физическом выражении, который в зависимости от вида технологической операции, машинно-тракторного агрегата, ее выполняющего, может быть представлен в разных единицах измерения. Так, например, объем механизированных работ по вспашке, боронованию, посеву определяют в физических гектарах, транспортных, погрузочно-разгрузочных работ – в тоннах и т.д.

Для приведения механизированных работ в сопоставимый вид можно воспользоваться методикой исчисления объемов механизированных работ в условных эталонных гектарах, успешно применяемой с 1972 г. Согласно данной методике, за единицу учета суммарных объемов тракторных работ принимают условный эталонный гектар, то есть объем работ, соответствующий вспашке 1 га в эталонных условиях [8].

Физические объемы механизированных работ переводятся в условные эталонные гектары с помощью коэффициентов, представляющих отношение эталонной выработки трактора (комбайна) к технически обоснованной норме выработки на конкретной работе при 7-часовом рабочем дне:

где Qусл – объем работ в условных эталонных гектарах;

k – коэффициент перевода трактора (комбайна) в условные тракторы (комбайны);

Qфакт – объем работ в физических гектарах;

Wсм – сменная норма выработки.

Таким образом, сопоставив объем работ, выполняемый приобретаемой техникой, с общим объемом механизированных работ в условных единицах, можно определить долю ее вклада в формирование чистого дохода предприятия. Однако следует отметить, что в растениеводстве машины работают, в основном, не изолированно, а в составе технологических агрегатов. В связи с этим долю чистого дохода, приходящуюся на вновь приобретаемую технику, рекомендуем корректировать на коэффициент, характеризующий долю стоимости приобретаемой машины в стоимости машинно-тракторного агрегата.

Следует также отметить, что в процессе производства продукции растениеводства кроме техники используют и другие виды ресурсов (рабочую силу, материальные оборотные средства и т.д.). Совокупность перечисленных факторов производства непосредственным образом участвует в создании конечного продукта, что должно быть учтено в процессе определения их доли в произведенной продукции. Вклад техники как фактора производства в создание конечного продукта может быть определен пропорционально доле затрат, связанных с эксплуатацией машинно-тракторного парка и поддержанием его в работоспособном состоянии, в себестоимости продукции растениеводства, которая, как правило, составляет 40–60%.

С учетом изложенного выражение для определения коэффициента, характеризующего вклад приобретаемой техники в создание конечного продукта, может быть представлено в виде:

где qm – коэффициент, характеризующий вклад приобретаемой m-ой машины в формирование чистого дохода;

I – множество технологических операций;

K – множество машинно-тракторных агрегатов (МТА);

М – множество приобретаемых машин;

S – множество машин в составе МТП (M S);

Qусл ik – объем i-ой операции в условных эталонных гектарах, выполняемый k-ым машинно-тракторным агрегатом;

Qусл i – общий объем i-ой операции в условных эталонных гектарах;

ikm – количество m-ых машин в составе k-ого машинно-тракторного агрегата на i-ой операции;

iks – количество s-ых машин в составе k-ого машинно-тракторного агрегата на i-ой операции;

Цm, Цs – балансовая стоимость m-ой и s-ой машин соответственно;

qз – удельный вес эксплуатационных затрат в себестоимости продукции Таким образом, доля чистого дохода, приходящаяся на вновь приобретаемую технику, определяется как удельный вес объемов выполняемых ею работ в общем объеме механизированных работ с учетом корректировки на коэффициент, характеризующий долю стоимости приобретаемой машины в стоимости машинно-тракторного агрегата, и на долю эксплуатационных затрат в себестоимости продукции растениеводства.

Тогда величина чистых денежных поступлений, генерируемых приобретаемой техникой, может быть определена по выражению:

где Rt – размер ежегодных денежных поступлений от вновь приобретаемой Rобщ – чистая прибыль хозяйства от реализации продукции.

Приведем расчет экономической эффективности инвестиций в обновление машинно-тракторного парка для хозяйства размером 2400 га, расположенного в южной зоне Ростовской области. В таблице 1 представлены исходные данные для расчета.

Таблица 1 – Исходные данные для расчета экономической эффективности инвестиций в обновление машинно-тракторного парка Исходя из представленных данных, хозяйству необходимо приобрести 6 тракторов и 4 зерноуборочных комбайна на общую сумму 17015 тыс. руб.

Срок реализации проекта соответствует среднему амортизационному сроку эксплуатации техники – 8 лет. Удельный вес объемов работ, выполняемых приобретаемой техникой (с учетом их наличия в составе МТА), в общем объеме механизированных работ составил 50,3%. Скорректировав эту величину на коэффициент, соответствующий удельному весу эксплуатационных затрат в себестоимости продукции растениеводства, определяем размер чистых денежных поступлений, генерируемых приобретаемой техникой (таблица 2).

Таблица 2 – Расчет прогнозных чистых денежных поступлений, генерируемых приобретаемой техникой Чистые денежные по- Доля эксплуатацион- Чистые денежные ступления от реализа- ных затрат в себесто- поступления, приходящиреализации проекта По формуле (1) рассчитаем чистый дисконтированный доход от инвестиций в обновление машинно-тракторного парка (при ставке дисконтирования 10% годовых):

17015 17509,9 тыс. руб.

По результатам расчетов чистый дисконтированный доход составил более 17,5 млн. руб., что свидетельствует об экономической целесообразности капиталовложений в приобретение энергомашин.

1. В современных условиях актуальной является проблема своевременного обновления физически изношенного машинно-тракторного парка сельхозтоваропроизводителей. Оценку эффективности капиталовложений в приобретение сельскохозяйственной техники следует проводить по критерию чистого дисконтированного дохода.

2. Долю чистого дохода, приходящуюся на вновь приобретаемую технику, определяем как удельный вес объемов выполняемых ею работ в общем объеме механизированных работ с учетом корректировки на коэффициент, характеризующий долю стоимости приобретаемой машины в стоимости машиннотракторного агрегата, и на долю эксплуатационных затрат в себестоимости продукции растениеводства.

3. Использование предлагаемого методического подхода позволит принимать более обоснованные решения по модернизации технического оснащения сельских товаропроизводителей.

1. Россия в цифрах–2010: крат. стат. сб. – М.: Росстат, 2010. – 558 с.

2. Экономическая эффективность механизации сельскохозяйственного производства / А.В. Шпилько [и др.]. – Москва, 2001. – 346 с.

3. Бабкин, К.А. Обновление основных производственных фондов сельскохозяйственных предприятий России / К.А. Бабкин. – М.: Росинформагротех, 2007. – 160 с.

4. Бершицкий, Ю.И. Проектирование и оценка эффективности технического оснащения производства продукции растениеводства: дис. …докт. техн. наук / Ю.И. Бершицкий. – Зерноград, 2000. – 451 с.

5. Сайганов, А.С. Методика определения целесообразности приобретения новой или подержанной сельскохозяйственной техники в зависимости от финансово-экономического состояния потребителей / А.С. Сайганов, П.А. Дроздов, К.П. Чернявский // Весцi нацыянальнай акадэмii навук Беларусi. – 2007. – № 4.

6. Бершицкий, Ю.И. Эффективность инвестиций в техническое оснащение производства продукции растениеводства / Ю.И. Бершицкий, Н.А. Проданова. – Зерноград, 2002. – 80 с.

7. Программа поэтапного обновления машинно-тракторного парка Ростовской области. – М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2005. – 34 с.

8. Экономика сельского хозяйства / И.А. Минаков [и др.]; под ред. И.А. Минакова. – М.: Колос, 2002. – 328 с.

ПРОЦЕССОВ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ

А.И. Якубович, В.Е. Тарасенко

В СИСТЕМЕ ОХЛАЖДЕНИЯ ДВС

(УО «БГАТУ»

г. Минск, Республика Беларусь);

А.А. Жешко (РУП «НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского хозяйства», г. Минск, Республика Беларусь) Проектирование систем охлаждения предполагает выбор составляющих компонентов и формирование из них структурной схемы. Одни компоненты выбираются из числа имеющихся, которые поставляются вместе с выбранным для мобильной машины двигателем (жидкостный насос и вентилятор), другие рассчитываются, проектируются и изготавливаются. Расчет систем охлаждения по известным математическим моделям выполняется при принятых неизменных значениях расходов теплоносителей и действующих на систему возмущающих факторов [1, 2, 3]. В действительности на систему охлаждения действует множество переменных факторов, приводящих к изменению параметров системы и теплового режима двигателя [4, 5, 6, 7]. Учитывая современные тенденции роста мощности двигателей мобильных машин, вопросы распределения теплоты агрегатами системы охлаждения в зависимости от возмущающих факторов становятся все более актуальными [8, 9].

Целью настоящей работы является разработка методики расчета параметров системы охлаждения двигателя, позволяющей оценить ее функционирование при изменении исходных параметров (температуры и расхода теплоносителей) и действующих на систему возмущающих факторов (температуры окружающей среды и эксплуатационных режимов нагружения), что дает возможность обоснованно и системно принять при выполнении расчета параметры проектируемой системы и ее агрегатов, а также проводить анализ достаточности и эффективности некоторых из них.

Система охлаждения является термодинамической и состоит из трех звеньев: жидкостного контура, теплообменника и воздушного контура. Каждое звено функционирует по законам термодинамики. Графическая модель функционирования представлена на рисунке 1.

Процессы передачи теплоты в жидкостном и воздушном контурах системы охлаждения описываются уравнениями теории теплообмена [2, 10, 11], которые характеризуют нагрев теплоносителей при поступлении теплоты от источника, то есть повышение внутренней энергии жидкостного и воздушного теплоносителей или их теплосодержание, а также процесс теплопередачи через стенки трубок и от поверхностей охлаждающих пластин (лент) радиатора.

Характер теплопередачи зависит от коэффициента теплопередачи материала (kT), площади поверхности охлаждения (F) и температур теплоносителей (ТV, TW, TM) [10, 11]. Переменными в процессе теплопередачи и зависящими от температуры являются теплоемкости теплоносителей.

TV, TW, TM – соответственно температура жидкостного, воздушного и масляного теплоносителей, С; TV,TW – средняя температура жидкостного и воздушного теплоносителей, С;

GV,GW,GM – расход жидкостного, воздушного и масляного теплоносителей, м3/с Рисунок 1 – Графическая модель теплоотдачи системы охлаждения Рисунок 2 – Зависимость количества тангенс секущей, проходящей через точки ТV1 (начальная температура среды) и ТV2 (конечная температура среды), относительно оси абсцисс, то есть tg.

Истинные значения теплоемкостей в точках 1 и 2 определяются как tg 1 и tg 2. При последующем рассмотрении процессов, происходящих в системе охлаждения, расходные параметры теплоносителей, поверхность охлаждения и их теплофизические свойства принимаются постоянными. Таким образом, состояние каждого из звеньев и системы охлаждения в целом будет определяться начальным и конечным значениями температуры и соответствовать законам термодинамики.

Расчеты количества теплоты, поступающей в жидкостный и воздушный теплоносители при нагревании, по средним и действительным значениям теплоемкостей отличаются не более чем на 1,5%, что вполне допустимо для технических расчетов. Это позволяет принимать средние значения теплоемкостей и анализировать графики исследуемых функций, приняв прямолинейную зависимость поступающей теплоты в жидкостный и воздушный теплоносители от температуры.

В общем виде эти функции описываются уравнениями прямой y kx, когда за начальную температуру принимается температура 273 К, и в виде y kx c, когда за начальную температуру принято 0°С, где k – угловой коэффициент наклона графика зависимости теплоотдачи теплоносителя от температуры к оси абсцисс. Уравнение теплоотдачи жидкостного теплоносителя представим в виде:

где ТV1 и ТV2 – соответственно начальная и конечная температура, С;

QV1 и QV2 – количество теплоты, соответствующее ТV1 и ТV2, кДж/с;

сpV – теплоемкость жидкостного теплоносителя, кДж/кг·К;

GV V V, V – плотность теплоносителя, кг/м;

V – расход теплоносителя, м/с.

Угол наклона зависимости QV f TV определяется расходом теплоносителя и значением теплоемкости. Так, увеличение угла наклона зависимости QV f TV к оси абсцисс свидетельствует об уменьшении расхода при постоянном значении теплоемкости. На рисунке 3 приведены расчетные графики зависимостей, применяемых в жидкостной системе охлаждения теплоносителей при нагреве их до температуры 120°С при разных расходах.

Функциональная зависимость количества теплоты, поступающей в теплоноситель, описывается следующим уравнением:

Эту функциональную зависимость запишем в виде QV f TV 1,TV 2.

График зависимости прямолинейный и определяется начальным TV 1 и конечным TV 2 значениями температуры теплоносителя. Нагрев жидкостного теплоносителя при поступлении теплоты, или градиент температуры, будет равен:

где qV – коэффициент пропорциональности, равный qV 1 c pV GV.

Графически в прямоугольной системе координат (Q, T) зависимость QV f TV 1,TV 2 представляется прямой линией (рисунок 4). Угол наклона графика этой функции к оси абсцисс равен:

Точки 1 и 2 на этой графической зависимости определяют значения температур теплоносителя на входе в двигатель после радиатора TV 1 и на выходе из двигателя при поступлении в радиатор TV 2. Ординаты из точек 1 и 2 при пересечении с осью абсцисс определяют количество поступающей в теплоноситель теплоты QV.

Теплота жидкостного теплоносителя передается воздушному потоку, циркулирующему через каналы сердцевины радиатора, и поступает в окружающую среду. Количество теплоты, поступающей к потоку воздушного теплоносителя, описывается уравнением где сpW – теплоемкость воздушного теплоносителя, кДж/кг·К;

GW W W, W – плотность воздушного теплоносителя, кг/м;

W – расход потока воздушного теплоносителя, м/с;

ТW1 и ТW2 – соответственно начальная и конечная температура теплоносителя, С.

Рисунок 4 – Принципиальная схема для расчета параметров системы охлаждения двигателя мобильной машины Из этого уравнения следует, что нагрев потока воздушного теплоносителя равен:

где qW – коэффициент пропорциональности, равный qW 1 c pW GW.

Эта функциональная зависимость QW f TW 1,TW 2 также прямолинейна.

При установившемся тепловом состоянии системы охлаждения QW QV.

Предположим, что поток воздушного теплоносителя, поступающий к радиатору, имеет температуру, равную температуре окружающей среды:

TW 1 TОКР. На графике рисунка 4 проведем линию, параллельную оси абсцисс и соответствующую температуре TОКР. Пересечение ординаты из точки 1 с линией, соответствующей TОКР, определяется точкой 3. Проведем через точку 3 график функциональной зависимости QW f TW 1,TW 2, используя коэффициент пропорциональности qW, определяемый по известному значению расхода потока теплоносителя через радиатор. Значение теплоемкости определяется по таблицам. Угол наклона графика этой функции к оси абсцисс будет определяться как Ранее отмечалось, что QW QV, тогда пересечение графика этой функции с ординатой из точки 2 определит температуру потока воздушного теплоносителя на выходе из радиатора TW 2. График зависимости QW f TW 1,TW в некоторой точке Е пересекается с графиком зависимости QV f TV 1,TV 2.

В этой точке наступает температурное равновесие жидкостного и воздушного теплоносителей, следовательно теплообмен между ними прекращается. График зависимости QW f TW 1,TW 2 не может иметь продолжения выше этой точки при рассмотрении ее в совокупности с зависимостью QV f TV 1,TV 2.

Следовательно, точка Е определяет предельную или критическую температуру процессов теплообмена в системе охлаждения между жидкостным и воздушным теплоносителями и то максимальное количество теплоты, которое жидкостный теплоноситель может передать воздушному.

Промежуточным звеном между жидкостным теплоносителем и потоком воздушного теплоносителя является поверхность охлаждения радиатора. Количество теплоты, которое передает поверхность охлаждения, определяется по формуле Фурье:

где kT – коэффициент теплопередачи поверхности охлаждения, кВт/(мК);

F – площадь поверхности охлаждения, м.

График этой функции, что следует из уравнения (2), также прямолинейный. Обозначим эту функциональную зависимость в виде QF f TV,TW.

Температурный перепад между средними значениями температур теплоносителей где qF – коэффициент пропорциональности, равный qF 1 kT F.

В уравнении (3) переменными являются TV и TW. При установившемся тепловом режиме в системе охлаждения QF QV. В этом случае путем аналитических расчетов или графически определяются значения средней температуры теплоносителя TV (точка 6 рисунок 4) и средней температуры воздушного теплоносителя TW (точка 5). Проведя через точки 5 и 6 прямую линию, построим график функциональной зависимости QF f TV,TW. График этой функции пересекается с графиком функции QV f TV 1,TV 2 в точке D. Точка D определяет ту предельную или критическую температуру, до которой возможна передача теплоты от жидкостного теплоносителя к поверхности охлаждения радиатора, и то максимальное количество теплоты, которое охлаждающаяся поверхность радиатора способна воспринять и передать потоку воздушного теплоносителя. График функции QF f TV,TW также не может иметь продолжения далее точки D в процессе теплообмена в системе охлаждения.

Оценка достоверности линейного моделирования Рассмотрим решения нескольких задач по определению параметров системы охлаждения методом линейного моделирования. Следует отметить, что при построении графиков в системе координат (T, Q) по оси абсцисс откладываем количество теплоты, поступающее к средам, а по оси ординат – температуру сред. Для наглядности графических построений количество теплоты в кДж/с делим на 10. В последующем этот коэффициент построения учитываем при расчетах.

Задача 1. В двигателе Д-243 в жидкостном теплоносителе, расход которого составляет 5,9 м/ч, отводится теплота. Поверхность охлаждения радиатора составляет 12,6 м, коэффициент теплопередачи от жидкостного к воздушному теплоносителю через радиатор равен 0,092 кВт/(м·К). Определить расход потока воздушного теплоносителя через радиатор, чтобы обеспечить температуру жидкостного теплоносителя в двигателе 96°С и перепад 5° в условиях температуры окружающей среды 45°С.

Решим данную задачу, используя представленные выше положения (рисунок 5). Решение задачи состоит в следующем.

1. В координатных осях (T, Q) построим график функции QV f TV по заданному расходу жидкости и значению теплоемкости, принятому по таблицам, температурные параметры определяем по шкале Цельсия.

2. На оси ординат отмечаем значения температур жидкостного теплоносителя: на выходе из двигателя 96°С и на входе 96 – 5 = 91°С, сносим их на график функции QV f TV. Получим точки 1 и 2.

3. Из точек 1 и 2 опускаем ординаты на ось абсцисс и получаем значение количества теплоты, поступающей в жидкостный теплоноситель QV.

4. Рассчитываем среднюю температуру теплоносителя и наносим ее значение на график (точка 6).

5. По известному значению поверхности охлаждения и коэффициента теплопередачи определяем угол наклона графика функции QF f TV,TW относительно оси абсцисс:

Рисунок 5 – Схема решения задачи 1 по определению расхода потока жидкостного относительно оси абсцисс по построению равен 81°.

9. Рассчитываем расход потока воздушного теплоносителя, необходимого для обеспечения заданной температуры жидкостного теплоносителя системы охлаждения при окружающей температуре 45°С:

Таким образом, путем несложных графических построений и расчетов определен расход потока воздушного теплоносителя системы охлаждения трактора «Беларус-80.1», расчетное значение от действительного отличается на 1,3%, что допустимо.

Задача 2. В двигателе Д-245 в жидкостном теплоносителе отводится 46,5 кДж/с теплоты, вентилятор обеспечивает расход воздушного теплоносителя 6000 м/ч, площадь поверхности охлаждения радиатора равна 13 м, коэффициент теплопередачи поверхности равен 0,093 кВт/(м·К). Определить расход жидкостного теплоносителя в контуре, температуру на выходе из двигателя, если перепад температуры равен 5° и температура окружающей среды 35°С.

4. Через точку 3 проводим линию, представляющую график функции QW f TW, под углом. Точка 4 пересечения этой линии с ординатой определяет температуру воздушного теплоносителя на выходе из радиатора по построению, равную 59°С.

5. Рассчитываем среднюю температуру воздушного теплоносителя в радиаторе:

и наносим ее значение (точка 5) на ординату.

6. Рассчитываем угловой коэффициент графика функции QF f TV,TW относительно оси абсцисс:

7. Через точку 5 проводим прямую, представляющую график функции QF f TV,TW, под углом. Пересечение этой прямой с ординатой определяет среднюю температуру жидкостного теплоносителя (она равна 84°).

8. При известном перепаде температуры рассчитываем температуру жидкостного теплоносителя на входе в радиатор:

и температуру его на выходе из радиатора:

9. Прямая линия, проведенная через точки 1 и 2, является графиком функциональной зависимости QV f TV. Угол наклона этой прямой относительно оси абсцисс по построению равен 48.

10. Рассчитываем расход жидкостного теплоносителя:

Таким образом, при расходе жидкостного теплоносителя 132 л/мин его температура на входе в радиатор составляет 86,5С.

Задача 3. В двигателе Д-243 в системе охлаждения отводится QV = 40,7 кДж/с теплоты, расход потока воздушного теплоносителя составляет W = 4 103 м/ч. Определить расход потока в жидкостном контуре и площадь поверхности охлаждения радиатора при обеспечении температуры жидкостного теплоносителя на выходе из радиатора 93°С и перепаде 5, температура окружающей среды равна 35°С.

определению расхода жидкостного теплоносителя цисс, пересекаются с ординатами в точках 1 и 2.

и площади поверхности охлаждения радиатора 3. Прямая линия, проведенная через точки 1 и 2, представляет график функции QV f TV, угол наклона которой относительно оси абсцисс характеризует расход теплоносителя, по построению угол наклона равен 51°. Рассчитаем расход в жидкостном контуре:

4. Приняв, что перед жидкостным радиатором отсутствуют другие тепловыделяющие узлы, температура воздушного теплоносителя на входе в радиатор равна температуре окружающей среды – 35°С. Отмечаем значение этой температуры на оси ординат и через нее проводим прямую, параллельную оси абсцисс. Пересечение этой прямой с ординатой определяет одну из точек функциональной зависимости QW f TW.

5. По известному значению расхода потока теплоносителя рассчитываем угол наклона функционального графика расхода воздуха:

6. Через точку 3 под углом проводим прямую линию, пересечение которой с ординатой определяет температуру воздушного теплоносителя на выходе из радиатора.

7. Рассчитываем и наносим на график значение средней температуры жидкостного теплоносителя (точка 6):

и значение средней температуры воздушного теплоносителя (точка 5):

8. Соединив точки 5 и 6, получим график функции QF f TV,TW, угол наклона которого по построению равен = 83C.

9. Определим требуемую поверхность охлаждения, приняв следующие типы сердцевины радиатора:

трубчато-пластинчатая латунная, kT = 0,092 кВт/(м2·К):

трубчато-пластинчатая алюминиевая, kT = 0,103 кВт/(м2·К):

трубчато-ленточная гладкая алюминиевая, kT = 0,071 кВт/(м2·К):

Приведенная модель при принятых допущениях представляет метод решения задач по проектированию систем охлаждения посредством линейных уравнений, которые представлены во взаимосвязи. Такая имитация процессов, происходящих в системе, позволяет, вследствие своей наглядности, при изменении одного параметра определить возможные значения других параметров, а решение линейных уравнений позволяет вывести зависимости для определения параметров системы охлаждения, представить путь решения задачи.

Разработана методика расчета параметров системы охлаждения двигателя, позволяющая рассчитывать, анализировать влияние на температурный режим расходных параметров теплоносителей и их температур, поверхности охлаждения радиатора, температуры окружающей среды. В совокупности математическая и графическая модели составляют новый метод решения задач по обоснованию параметров систем охлаждения.

Расчетные параметры, полученные при использовании данной методики, достоверны и соответствуют действительным значениям параметров систем охлаждения тракторов «Беларус». Методика расчета параметров является инструментом для решения прикладных задач для тракторов и других мобильных машин. Моделирование процессов в системе охлаждения предполагает проведение аналитических расчетов и построение графических диаграмм. Оно позволяет путем несложных графических построений и аналитических расчетов по исходным данным проводить расчеты площади поверхности охлаждения радиатора или теплообменника, расходов теплоносителей, определять влияние расхода теплоносителей, температуры окружающей среды и др. на температурный режим двигателя, проводить анализ достаточности и эффективности отдельных параметров и систем охлаждения в целом.

1. Гаврилов, А.К. Системы жидкостного охлаждения автотракторных двигателей. Теория, конструкция, расчет и экспериментальные исследования / А.К. Гаврилов. – М.: Машиностроение, 1966. – 163 с.

2. Теплообмен в двигателях и теплонапряженность их деталей / Н.Х. Дьяченко [и др.]; под ред. С.Н. Дашкова. – Л.: Машиностроение, 1969. – 248 с.

3. Лазарев, В.М. Разработка метода расчета и оценки эффективности системы жидкостного охлаждения тракторного дизеля: автореф. дис. … канд. техн. наук: 05.04.02 / В.М. Лазарев;

Владимирский гос. ун-т. – Владимир, 2008. – 16 с.

4. Овтов, В.А. Температурные условия эксплуатации и экономичность дизеля / В.А. Овтов // Тракторы и сельскохозяйственные машины. – 2007. – № 12. – С. 24-25.

5. Якубович, А.И. Нестационарный температурный режим дизеля / А.И. Якубович, В.Е. Тарасенко // Механика машин, механизмов и материалов. – 2008. – № 3(4). – С. 19-23.

6. Якубович, А.И. Исследование движения жидкости в каналах системы охлаждения двигателя / А.И. Якубович, В.Е. Тарасенко // Механика машин, механизмов и материалов. – 2011. – № 1 (14). – С. 41-46.

7. Инвариантная система жидкостного охлаждения ДВС со следящим электроприводом вентилятора обдува / И.П. Ксеневич [и др.] // Тракторы и сельскохозяйственные машины. – 2007. – № 11. – С. 16-19.

8. Информационное сообщение. Системы охлаждения агрегатов современных тракторов.

Дифференцированное обеспечение руководства научно-технической информацией «ДОР НТИ» / Реф. В.М. Володин // Profi technik. – 2005. – № 9. – С. 76-79.

9. Петров, А.П. Зависимость с/х автомобиля от потока воздуха через систему охлаждения ДВС / А.П. Петров, К.А. Петров // Автомобильная промышленность. – 2008. – № 3. – С. 19-22.

10. Исаченко, В.П. Теплопередача: учеб. для вузов / В.П. Исаченко, В.А. Осипова, А.С. Сукомел. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергия, 1975. – 488 с.

11. Теплотехника / А.М. Архаров [и др.]; под общ. ред. В.И. Крутова. – М.: Машиностроение, 1986. – 432 с.

ТЕМПЕРАТУРЫ ГАЗОВ

А.И. Якубович, В.Е. Тарасенко

В ЦИЛИНДРЕ ДВИГАТЕЛЯ

(УО «БГАТУ»

г. Минск, Республика Беларусь);

А.А. Жешко (РУП «НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского хозяйства», г. Минск, Республика Беларусь) В цилиндре двигателя с некоторой периодичностью осуществляются термодинамические циклы, которые сопровождаются непрерывным изменением термодинамических параметров рабочего тела – давления, объема, температуры. Энергия сгорания топлива при изменении объема превращается в механическую работу. Условием превращения теплоты в механическую работу является последовательность тактов. К этим тактам в двигателе внутреннего сгорания относятся впуск (наполнение) цилиндров горючей смесью или воздухом, сжатие, сгорание, расширение и выпуск. Изменяющимся объемом является объем цилиндра, который увеличивается (уменьшается) при поступательном движении поршня. Увеличение объема происходит вследствие расширения продуктов при сгорании горючей смеси, уменьшение – при сжатии нового заряда горючей смеси или воздуха. Силы давления газов на поршень при такте расширения превращаются в механическую работу.

Аккумулированная в топливе энергия превращается в тепловую энергию при совершении термодинамических циклов, передается стенкам цилиндров путем теплового и светового излучения, радиацией, от стенок цилиндров – охлаждающей жидкости и массе двигателя путем теплопроводности и в окружающее пространство от поверхностей двигателя свободной и вынужденной конвекцией. В двигателе присутствуют все виды передачи теплоты, что показывает сложность происходящих процессов.

Использование теплоты в двигателе характеризуется КПД: чем меньше теплоты сгорания топлива отдается в систему охлаждения и в массу двигателя, тем больше совершается работы и выше КПД.

Рабочий цикл двигателя осуществляется за два или четыре такта. Основными процессами каждого рабочего цикла являются такты впуска, сжатия, рабочий ход и выпуск. Введение в рабочий процесс двигателей такта сжатия позволило максимально уменьшить охлаждающую поверхность при одновременном повышении давления сгорания топлива. Продукты горения расширяются соответственно сжатию горючей смеси. Такой процесс позволил сократить тепловые потери от стенок цилиндров и с выпускными газами, увеличить давление газов на поршень, что значительно повысило мощностные и экономические показатели двигателя.

Реальные тепловые процессы в двигателе существенно отличаются от теоретических, основанных на законах термодинамики. Теоретический термодинамический цикл является замкнутым, обязательное условие его осуществления – передача теплоты холодному телу. В соответствии со вторым законом термодинамики и в теоретической тепловой машине полностью превратить тепловую энергию в механическую невозможно [1, c. 47].

Двигатель внутреннего сгорания является тепловой машиной циклического действия. Рабочий цикл и его такты повторяются через строго определенный промежуток времени, то есть с определенной периодичностью. Время совершения одного рабочего цикла обусловлено частотой вращения коленчатого вала и для 4-тактного двигателя равно:

где nе – частота вращения коленчатого вала двигателя.

Частота вращения 4-тактных тракторных дизелей находится в пределах 1500–2400 об/мин, автомобильных дизелей – 2400–5600 об/мин. При указанных частотах вращения время совершения цикла рабочего процесса у тракторных дизелей находится в пределах 8·10-2–5·10-2 с, автомобильных – 5·10–2– 2·10–2 с и бензиновых двигателей – 5·10–2–2·10–2 с.

Продолжительность одного отдельно взятого такта определяется углом поворота коленчатого вала. Время совершения тактов неодинаково. Наибольшее время отводится тактам впуска и выпуска, наименьшее – сжатию и расширению вместе со временем сгорания горючей смеси. Соответственно, разный промежуток времени сохраняют свое значение термодинамические параметры – температура и давление.

Продолжительность тактов определяется диаграммой фаз газораспределения, для 4-тактных двигателей равна:

где Т – угол поворота коленчатого вала при совершении такта, в градусах.

Среднее статистическое значение угла поворота коленчатого вала дизеля при впуске равно 245, сжатия – 134, расширения – 122 и выпуска – 258.

При частоте вращения коленчатого вала 2400 об/мин продолжительность такта впуска составляет 1,67·10–2 с, сжатия – 9,31·10–3 с, расширения – 8,47· 10–3 с и выпуска – 1,36·10–2 с.

В эти бесконечно малые промежутки времени изменяется и температура в цилиндрах двигателя. Скорость изменения температуры при совершении тактов определяется перепадом температур рассматриваемого Т2 и предыдущего Т1 тактов ко времени совершения такта:

Такт впуска. При такте впуска поршень перемещается от верхней к нижней мертвой точке, вследствие увеличения объема цилиндра и снижения в нем давления цилиндр заполняется рабочей смесью у бензиновых двигателей или свежим зарядом воздуха у дизелей. Сложность тепловых процессов, происходящих в цилиндре при впуске, состоит в том, что в цилиндре сохраняются остаточные газы от предыдущего такта и достаточно высокая температура внутренних поверхностей цилиндра, головки и поршня. Свежий заряд рабочего тела смешивается с остаточными газами, а также подогревается вследствие контакта с горячими поверхностями во впускном тракте и в цилиндре. Температура в конце такта впуска зависит от количества остаточных газов, оставшихся в цилиндре. Ориентировочно принимается, что 1% в рабочем заряде остаточных газов нагревает заряд на 8 [6, c. 35]. В дизелях, цилиндры которых заполняются свежим зарядом воздуха и имеют высокие степени сжатия, температура горючей смеси в конце такта впуска составляет 310–350 К, что объясняется относительно небольшим количеством остаточных газов, в бензиновых двигателях температура впуска в конце такта составляет 340–400 K [2, c. 104]. Тепловой баланс горючей смеси при такте впуска можно представить в виде где QРТ – количество теплоты свежего заряда рабочего тела в начале такта QСЦ – количество теплоты, поступившее в рабочее тело при контакте с нагретыми поверхностями впускного тракта и цилиндра;

QОГ – количество теплоты в остаточных газах.

Из уравнения теплового баланса можно определить температуру в конце такта впуска Т а. Примем массовое значение количества свежего заряда – mСЗ, остаточных газов – mОГ. При известной теплоемкости свежего заряда с Р, остаточных газов с и рабочей смеси с уравнение (4) представляется [2, c.

104; 5, с. 75] в виде где Т СЗ – температура свежего заряда перед впуском;

Т СЗ – подогрев свежего заряда при впуске его в цилиндр;

Т r – температура остаточных газов в конце выпуска. Можно с достаточной эффициент, зависящий от Т СЗ и состава смеси. При коэффициенте избытка воздуха 1,8 и для дизельного топлива 1,1. С понижением температуры остаточных газов 1,0.

При решении уравнения (5) относительно Т а обозначим отношение Формула для определения температуры в цилиндре при впуске имеет вид Эта формула справедлива как для четырехтактных, так и для двухтактных двигателей, для двигателей с турбонаддувом температура в конце впуска рассчитывается по формуле (6) при условии, что 1. Принятое условие не вносит больших погрешностей в расчет. По данным В.Н. Луканина [3, c. 85], значения параметров в конце такта впуска, определенные экспериментально на номинальном режиме, представлены в таблице 3.

Таблица 3 – Параметры конца такта впуска Коэффициент остаточных газов, ОСТ 0,06–0,08 0,03–0,06 0,04–0, При такте впуска впускной клапан в дизеле открывается за 20–30 до прихода поршня в верхнюю мертвую очку (ВМТ) и закрывается после прохождения нижней мертвой точки (НМТ) на 40–60. Продолжительность открытия впускного клапана составляет 240–290. Температура в цилиндре в конце предыдущего такта (выпуска) равна Тr = 600–900 К. Заряд воздуха, имеющий температуру значительно ниже, смешивается с оставшимися в цилиндре остаточными газами, что снижает температуру в цилиндре в конце Та = 310–350 К. Перепад температур в цилиндре между тактами выпуска и впуска равен Та-r = Та–Тr. Поскольку температура ТаТr, теплота остаточных отработавших газов и теплота от стенок цилиндров нагревают заряд воздуха и уменьшают температуру в цилиндре на Та-r = 290–550С.

Скорость изменения температуры в цилиндре в единицу времени за такт равна:

Для дизеля скорость изменения температуры при такте впуска при ne =2400 об/мин и а = 260 составляет а = 2,9·104–3,9·104 град/с. Таким образом, температура в конце такта впуска в цилиндре определяется массой и температурой остаточных газов после такта выпуска и нагревом свежего заряда от деталей двигателя. Зависимости скорости изменения температуры такта впуска от частоты вращения коленчатого вала для дизелей и бензиновых двигателей, представленные на рисунках 8 и 9, указывают на значительно большую интенсивность теплового потока от рабочего тела в цилиндре бензинового двигателя в сравнении с дизелем и ее рост с увеличением частоты вращения коленчатого вала. Среднестатистическое расчетное значение скорости изменения температуры при такте впуска дизеля в пределах частоты вращения коленчатого вала 1500–2500 об/мин равно а =2,3·104±0,18 град/с, а у бензинового двигателя в пределах частоты вращения 2000–6000 об/мин – а =4,38·104±0,16 град/с. При такте впуска температура рабочего тела примерно равна рабочей температуре охлаждающей жидкости, теплота стенок цилиндра расходуется на нагрев рабочего тела и не оказывает существенного влияния на температуру охлаждающей жидкости системы охлаждения.

•103, град/с Рисунок 8 – Скорость изменения температуры тактов в зависимости от частоты вращения коленчатого вала дизеля Рисунок 9 – Скорость изменения температуры тактов в зависимости от частоты вращения коленчатого вала бензинового двигателя Такт сжатия. При такте сжатия происходят достаточно сложные процессы теплообмена внутри цилиндра. В начале такта сжатия температура заряда горючей смеси меньше температуры поверхностей стенок цилиндра и заряд нагревается, продолжая отнимать теплоту от стенок цилиндра. Механическая работа сжатия сопровождается отнятием теплоты из внешней среды. В некоторый бесконечно малый промежуток времени температура поверхности цилиндра и заряда смеси выравниваются, вследствие чего теплообмен между ними прекращается. При дальнейшем сжатии температура заряда горючей смеси превышает температуру поверхностей стенок цилиндра и тепловой поток изменяет направление, то есть теплота поступает к стенкам цилиндра.

Общая отдача теплоты от заряда горючей смеси незначительна, она составляет около 1,0–1,5% от количества теплоты, поступающей с топливом.

Температура заряда горючей смеси в конце впуска и в конце сжатия связаны между собой уравнением политропы сжатия в виде [2, с. 108; 5, с. 90] где – степень сжатия;

n1 – показатель политропы.

Принято температуру в конце такта сжатия рассчитывать по среднему постоянному для всего процесса значению показателя политропы n1. В частном случае показатель политропы рассчитывается по балансу теплоты в процессе сжатия [5, с. 89; 7, с. 106]. На основании первого закона термодинамики где U C и U a – внутренняя энергия заряда горючей смеси при сжатии между точками с (конец сжатия) и а (начало сжатия) по индикаторной Lac а a – теплота, эквивалентная работе политропного сжатия QС H U – количество теплоты, получаемой горючей смесью от стенок H U – низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг;

– количество теплоты, характеризующее теплообмен в период сжатия, выраженное в долях теплотворной способности топлива H U.

Для количества горючей смеси, состоящей из свежего заряда m1 (кг·моль) и mГ (кг·моль) остаточных газов, уравнение (9) представляется [5, с. 89] в виде где U C и U С – внутренняя энергия свежего заряда;

U а и U а – внутренняя энергия остаточных газов.

Совместное решение уравнений (8) и (10) при известном значении температуры Т а позволяет определить показатель политропы n1. На показатель политропы влияет интенсивность охлаждения цилиндра. При низких температурах охлаждающей жидкости температура поверхности цилиндра ниже, соответственно, и n1 будет меньше.

Значения параметров конца такта сжатия по данным [3, с. 93] приведены в таблице 4.

Таблица 4 – Параметры конца такта сжатия Средний показатель политропы сжатия, n1 1,35–1,38 1,33–1,37 1,35–1, Температура в конце такта сжатия, ТС, К 700–900 1000 600– При такте сжатия впускной и выпускной клапаны закрыты, поршень перемещается к ВМТ. Время совершения такта сжатия у дизелей при частоте вращения 1500–2400 об/мин составляет 1,49·10–2–9,31·10–3 с, что соответствует повороту коленчатого вала на угол С = 134, у бензиновых двигателей при частоте вращения 2400–5600 об/мин и С = 116 оно равно 8,06·10–4–3,45·104 с.

Перепад температур рабочего тела в цилиндре между тактами сжатия и впуска Т С а Т С Т а у дизелей находится в пределах 390–550С, у бензиновых двигателей – 280–370С.

Скорость изменения температуры в цилиндре за такт сжатия равна:

Для дизелей при частоте вращения 1500–2500 об/мин значение скорости изменения температуры составляет 3,3·104–5,5·104 град/с, бензиновых двигателей при частоте вращения 2000–6000 об/мин – 3,2·104–9,5·104 град/с. Тепловой поток при такте сжатия направлен от рабочего тела в цилиндре к стенкам и в охлаждающую жидкость. Из графиков функции С f ( ne ) для дизелей и бензиновых двигателей, представленных на рисунках 8 и 9, следует, что скорость изменения температуры рабочего тела у дизелей по сравнению с бензиновыми двигателями при одинаковой частоте вращения выше.

Процессы теплообмена при такте сжатия определяются перепадом температур между поверхностью цилиндра и зарядом горючей смеси, относительно небольшой поверхностью цилиндра в конце такта, массой горючей смеси и ограниченно коротким промежутком времени, при котором происходит теплопередача от горючей смеси к поверхности цилиндра. Следует полагать, что такт сжатия не оказывает существенного влияния на температурный режим системы охлаждения.

Такт расширения. Процесс расширения является единственным тактом рабочего цикла двигателя, при котором совершается полезная механическая работа. Этому такту предшествует процесс сгорания горючей смеси. Результатом сгорания является повышение внутренней энергии рабочего тела, преобразуемой в работу расширения.

Процесс сгорания является комплексом физических и химических явлений окисления топлива с интенсивным выделением теплоты. Для жидкого углеводородного топлива (бензина, дизельного топлива) процесс сгорания осуществляется в виде химических реакций соединения углерода и водорода с кислородом воздуха. Теплота сгорания заряда горючей смеси расходуется на нагревание рабочего тела, совершение механической работы. Часть теплоты от рабочего тела через стенки цилиндров и головку нагревает блок-картер и другие детали двигателя, а также охлаждающую жидкость. Для дизелей и бензиновых двигателей процесс сгорания различен и имеет свои особенности. У дизелей сгорание происходит с разной интенсивностью в зависимости от хода поршня: вначале интенсивно, а затем замедленно. У бензиновых двигателей сгорание происходит мгновенно, принято считать, что оно совершается при постоянном объеме.

Для учета теплоты по составляющим потерь, в том числе теплоотдачи в стенки цилиндров, вводится коэффициент использования теплоты сгорания.

Коэффициент использования теплоты определяется экспериментально. Для дизелей = 0,70–0,85 и бензиновых двигателей = 0,85–0,90 [2, с. 119].

Участок сгорания индикаторной диаграммы процесса характеризует тепловой баланс, который, согласно первому закону термодинамики, можно записать в виде где HU – количество теплоты, введенное в цилиндр при сгорании 1 кг топлива;

U Z и U C – внутренняя энергия введенной рабочей смеси и продуктов сгорания;

l Z Z – работа расширения газов на участке z z индикаторной диаграммы.

Для дизелей это уравнение представлено [2, с. 119] в развернутом виде:

где U Z и U С – внутренняя энергия 1 кг·моль продуктов сгорания при температурах в точках z и с;

m1, m2 и mr – массовое количество (кг·моль) свежего заряда, продуктов сгорания и остаточных газов на 1 кг введенного в цилиндр топлива.

Работа газов в период сгорания на участке индикаторной диаграммы После подстановки значений уравнение (13) имеет вид сV – средняя молярная теплоемкость воздуха;

сV – средняя молярная теплоемкость продуктов сгорания;

Tz – температура продуктов сгорания.

Из уравнения (14) определяется температура в конце процесса сгорания:

Для бензиновых двигателей при полном сгорании топлива уравнение (15) имеет вид Температура газов в конце сгорания в дизелях составляет 1800–2200 К и в бензиновых двигателях – 2300–2800 К. Это свидетельствует о том, что тепловой поток в охлаждающую жидкость в процессе сгорания имеет наибольшее значение.

Процесс расширения характеризуется интенсивным теплообменом между газами в цилиндре и стенками. Температура газов в конце расширения определяется [2, с. 122] из уравнения состояния газов в начале и конце расширения:

Для бензиновых двигателей b n и = 1, тогда Значения параметров процесса сгорания в конце такта расширения для двигателей [3, с. 177] приведены в таблице 5.

Таблица 5 – Параметры конца такта расширения Температура в конце такта расширения, Тb, К 1000–1200 1400– Угол поворота коленчатого вала при сгорании горючей смеси в цилиндре составляет z = 20–30, по времени сгорание происходит за 1,39·10–4–5,95·10–5 с.

Мгновенное сгорание горючей смеси позволяет принимать, что сгорание происходит при постоянном объеме. За этот промежуток времени температура в цилиндре дизеля увеличивается до 1800–2800С, у бензиновых двигателей температура достигает 2500–2850С. Скорость изменения температуры при сгорании топлива у дизелей при ne = 2400 об/мин равна 7,90·106–9,36·106 град/с, у бензиновых двигателей при ne = 5600 об/мин – 3,20·107–3,40·107 град/с.

В последующем, под действием развивающегося давления газов в цилиндре, поршень перемещается к НМТ, совершая механическую работу.

Такт расширения продолжается до начала открытия выпускного клапана.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 11 |
 


Похожие работы:

«САПА ВЛАДИСЛАВ АНДРЕЕВИЧ Совершенствование системы ветеринарно-профилактических мероприятий и её влияние на проявление неспецифической реактивности на туберкулин у крупного рогатого скота 16.00.03 – ветеринарная микробиология, вирусология, эпизоотология, микология с микотоксикологией и иммунология Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата ветеринарных наук Республика Казахстан Астана, 2010 Работа выполнена на кафедре...»

«Б.Г.АЛИЕВ, И.Н.АЛИЕВ МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА АЗЕРБАЙДЖАНА ЦЕНТР АГРАРНОЙ НАУКИ ЭКОЛОГИЧЕСКИ БЕЗОПАСНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ МИКРООРОШЕНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР В УСЛОВИЯХ НЕДОСТАТОЧНО УВЛАЖНЁННЫХ ЗОН АЗЕРБАЙДЖАНА БАКУ-2002 УДК.631.674.5 РЕЦЕНЗЕНТ: проф. Багиров Ш.Н. НАУЧНЫЙ РЕДАКТОР: проф. Джафаров Х. РЕДАКТОР: Севда Микаил кызы д.т.н. Алиев Б.Г., Алиев И.Н. ЭКОЛОГИЧЕСКИ БЕЗОПАСНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ

«ПОЧВЫ РОССИИ: 3 современное состояние, перспективы изучения и использования КНИГА ОБЩЕСТВО ПОЧВОВЕДОВ ИМ. В.В. ДОКУЧАЕВА КАРЕЛЬСКИЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК ПЕТРОЗАВОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ КАРЕЛЬСКАЯ ПЕДАГОГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ МАТЕРИАЛЫ ДОКЛАДОВ VI СЪЕЗД ОБЩЕСТВА ПОЧВОВЕДОВ им. В. В. ДОКУЧАЕВА Всероссийская с междунароным участием научная конференция ПОЧВЫ РОССИИ: современное состояние, перспективы изучения и использования ШКОЛА ДЛЯ...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Сыктывкарский лесной институт (филиал) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С. М. Кирова (СЛИ) Кафедра электрификация и механизация сельского хозяйства Электропривод Учебно-методический комплекс по дисциплине для студентов специальности 110302 Электрификация и автоматизация сельского хозяйства всех форм...»

«УО Витебская ордена Знак Почета государственная академия ветеринарной медицины Кафедра химии БИОХИМИЯ ГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ: [электронный ресурс] Позывайло Оксана Петровна, Елисейкин Дмитрий Владимирович, Соболев Дмитрий Тенгизович Биохимия водно-минерального обмена: учеб.-метод. пособие / П 63 О.П. Позывайло, Д.В. Елисейкин, Д.Т. Соболев. – Витебск: УО ВГАВМ, 2007. – 27 с. Витебск УО ВГАВМ 2007 © Позывайло О.П., Елисейкин Д.В., Соболев Д.Т., 2007 © УО Витебская ордена Знак Почета...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ СЫКТЫВКАРСКИЙ ЛЕСНОЙ ИНСТИТУТ – ФИЛИАЛ ГОСУДАРСТВЕННОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ ИМЕНИ С. М. КИРОВА КАФЕДРА ДОРОЖНОГО, ПРОМЫШЛЕННОГО И ГРАЖДАНСКОГО СТРОИТЕЛЬСТВА ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОБЪЕКТОВ ЛЕСОПРОМЫШЛЕННОГО И АГРАРНОГО КОМПЛЕКСОВ САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА СТУДЕНТОВ Методические указания для подготовки дипломированных специалистов по направлению 653500...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ САРАТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ Н.И. ВАВИЛОВА ИННОВАЦИОННЫЕ ПОДХОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ СОЦИАЛЬНО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В АГРОПРОМЫШЛЕННОМ КОМПЛЕКСЕ (К 100-летию СГАУ им. Н.И. Вавилова) Материалы научно-практической конференции САРАТОВ 2012 Инновационные подходы исследования социальноэкономических...»

«Министерство культуры, по делам национальностей, информационной политики и архивного дела Чувашской Республики ГУК Национальная библиотека Чувашской Республики Центр формирования фондов и каталогизации документов ИЗДАНО В ЧУВАШИИ Бюллетень новых поступлений обязательного экземпляра документов за июнь-июль 2010 г. Чебоксары 2010 От составителя Издано в Чувашии - бюллетень обязательного экземпляра документов, поступивших в ГУК Национальная библиотека Чувашской Республики (далее НБ ЧР). Выходит...»

«КОМПЬЮТЕРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И МОДЕЛИРОВАНИЕ 2013 Т. 5 № 3 С. 451471 АНАЛИЗ И МОДЕЛИРОВАНИЕ СЛОЖНЫХ ЖИВЫХ СИСТЕМ УДК: 574.52: 57.045 Поиск связей между биологическими и физико-химическими характеристиками экосистемы Рыбинского водохранилища. Часть 3. Расчет границ классов качества вод А. П. Левич1,a, Н. Г. Булгаков1,b, Д. В. Рисник1,c, Э. С. Бикбулатов2, Е. М. Бикбулатова2, И. А. Гончаров3, Ю. В. Ершов2, И. В. Конюхов1, Л. Г. Корнева2, В. И. Лазарева2, А. С. Литвинов2, В. Н. Максимов1, С. В....»

«Историческая страница Орска http://history.opck.org История Оренбуржья http://kraeved.opck.org Краевед Оренбуржья http://orenkraeved.ru Авторские проекты Раковского Сергея http://rakovski.ru Г. А. Русскин Физическая география Оренбургской области (Программно-методические материалы) Оренбургское книжное издательство 1999 ББК 26. 8 Я 72 Р89 Рекомендовано экспертной комиссией Оренбургского областного института повышения квалификации работников образования Рекомендовано кафедрой физической...»

«Учреждение образования Витебская ордена Знак Почета государственная академия ветеринарной медицины Кафедра генетики и разведения сельскохозяйственных животных им. О.А. Ивановой РАЗВЕДЕНИЕ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЖИВОТНЫХ учебно-методическое пособие к лабораторно-практическим занятиям для студентов факультета заочного обучения по специальности I – 74 03 01 – Зоотехния ВИТЕБСК ВГАВМ 2011 УДК 636.082 (075.8) ББК 45.3 я 73 Р 17 Рекомендовано в качестве учебно-методического пособия...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Сыктывкарский лесной институт (филиал) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С. М. Кирова Кафедра воспроизводства лесных ресурсов НАУКИ О ЗЕМЛЕ Учебно-методический комплекс дисциплины для студентов направления подготовки бакалавриата 280200 Защита окружающей среды всех форм обучения Самостоятельное...»

«И. Ф. Дьяков, Р.А. Зейнетдинов Проектирование автотракторных двигателей Учебное пособие 1 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Ульяновский государственный технический университет И. Ф. Дьяков, Р. А. Зейнетдинов Проектирование автотракторных двигателей Учебное пособие Допущено УМО вузов РФ по образованию в области транспортных машин и транспортно-технологических комплексов в качестве учебного пособия для студентов, обучающихся по специальности 190201 (150100) – Автомобиле- и...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ ГРОДНЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра ботаники и физиологии растений БОТАНИКА Методические указания по учебной практике для студентов 2 курса агрономического факультета заочной формы обучения по специальности 1 74 02 03 Агрономия Гродно ГГАУ 2012 УДК: 58 (072) ББК: 28.5 Б. 86 Авторы: Т.Н. Мартинчик, С.Ю. Родионова, С.В. Брилева Рецензент: Е.К. Живлюк Методические указания по учебной...»

«М. И. Смирнов ЭТНОГРАФИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ПО ПЕРЕСЛАВЛЬ-ЗАЛЕССКОМУ УЕЗДУ, ВЛАДИМИРСКОЙ ГУБЕРНИИ. СВАДЕБНЫЕ ОБРЯДЫ И ПЕСНИ, ПЕСНИ КРУГОВЫЕ И ПРОХОДНЫЕ, ЛЕГЕНДЫ ИГРЫ. И СКАЗКИ Москва 2008 ББК 82.3(2Рос-4Яр)-6 С 50 Издание подготовлено ПКИ — Переславской Краеведческой Инициативой. Редактор А. Ю. Фоменко. Печатается по: Смирнов, М. И. Этнографические материалы по Переславль-Залесскому уезду, Владимирской губернии. Свадебные обряды и песни, песни круговые и проходные, игры. Легенды и сказки / М. И....»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ СТАВРОПОЛЬСКОГО КРАЯ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ СТАВРОПОЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ДЕРЕВЕНСКИЕ ДЕТИ РОССИИ ХIХ – НАЧАЛА ХХ ВЕКА Хрестоматия Часть I Ставрополь 2009 1 Печатается по решению УДК 947 редакционно-издательского совета ББК 63.3(2)5 ГОУ ВПО Ставропольского государственного Д 38 педагогического института Научный редактор доктор...»

«УО Витебская ордена Знак Почета государственная академия ветеринарной медицины Кафедра химии БИОХИМИЯ ГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ: [электронный ресурс] Котович Игорь Викторович, Елисейкин Дмитрий Владимирович Биохимия гетероциклических соединений: учеб.-метод. пособие К 73 / И.В. Котович, Д.В. Елисейкин. – Витебск: УО ВГАВМ, 2006. – 50 с. Витебск УО ВГАВМ 2006 © Котович И.В., Елисейкин Д.В., 2006 © УО Витебская ордена Знак Почета государственная академия ветеринарной медицины, МИНИСТЕРСТВО...»

«Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра I Государственное научное учреждение Научно-исследовательский институт экономики и организации АПК ЦЧР России Россельхозакадемии Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Белгородская государственная сельскохозяйственная академия имени В.Я. Горина Алексеевский...»

«УДК 632. 954: 631.417 Куликова Наталья Александровна СВЯЗЫВАЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ И ДЕТОКСИЦИРУЮЩИЕ СВОЙСТВА ГУМУСОВЫХ КИСЛОТ ПО ОТНОШЕНИЮ К АТРАЗИНУ (Специальность 03.00.27-почвоведение) Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук Научные руководители: кандидат биологических наук, доцент Г.Ф. Лебедева кандидат химических наук, старший научный сотрудник И.В. Перминова...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ ГЛАВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ, НАУКИ И КАДРОВ УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ БЕЛОРУССКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ Кафедра истории и культурологии ЭСТЕТИКА МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К СЕМИНАРСКИМ ЗАНЯТИЯМ Для студентов всех факультетов Горки 2007 Рекомендовано методической комиссией при совете по гуманитаризации образования и воспитания 27.11.2006 (протокол № 3). Составили: Г. А. ГУСАРОВА, А. М. КУНИЦКАЯ, А. В....»






 
© 2013 www.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

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