stringtranslate.com

Расход топлива на торможение

Удельный расход топлива на торможение ( BSFC ) — это мера топливной эффективности любого первичного двигателя, который сжигает топливо и производит вращательную или валовую мощность. Обычно она используется для сравнения эффективности двигателей внутреннего сгорания с выходной мощностью на валу.

Это скорость потребления топлива, деленная на вырабатываемую мощность . В традиционных единицах измерения она измеряет расход топлива в фунтах в час, деленный на мощность в лошадиных силах , фунт/(л.с.⋅ч); в единицах СИ это соответствует обратной величине единиц удельной энергии , кг/Дж = с 2 /м 2 .

По этой причине его также можно рассматривать как удельный расход топлива на единицу мощности. BSFC позволяет напрямую сравнивать топливную эффективность различных двигателей.

Термин «тормоз» здесь, как и в « тормозной лошадиной силе », относится к историческому методу измерения крутящего момента (см. Тормоз Прони ).

Расчет

Удельный расход топлива на торможение определяется по формуле:

где:

расход топлива в граммах в секунду (г/с)
это мощность, вырабатываемая в ваттах, где (Вт)
скорость двигателя в радианах в секунду (рад/с)
крутящий момент двигателя в ньютон-метрах (Н⋅м)

Вышеуказанные значения r , , и могут быть легко измерены с помощью приборов с двигателем, установленным на испытательном стенде, и нагрузкой, приложенной к работающему двигателю. Полученные единицы BSFC — граммы на джоуль (г/Дж)

Обычно BSFC выражается в единицах грамм на киловатт-час (г/(кВт⋅ч)). Коэффициент пересчета следующий:

BSFC [г/(кВт⋅ч)] = BSFC [г/Дж] × (3,6 × 10 6 )

Перевод между метрическими и имперскими единицами осуществляется следующим образом:

BSFC [г/(кВт⋅ч)] = BSFC [фунт/(л.с.⋅ч)] × 608,277
BSFC [фунт/(л.с.⋅ч)] = BSFC [г/(кВт⋅ч)] × 0,001644

Отношение к эффективности

Для расчета фактической эффективности двигателя необходимо знать плотность энергии используемого топлива.

Различные виды топлива имеют различную плотность энергии, определяемую теплотворной способностью топлива. Низшая теплотворная способность (НТС) используется для расчетов эффективности двигателей внутреннего сгорания, поскольку тепло при температурах ниже 150 °C (300 °F) не может быть использовано.

Вот несколько примеров более низких теплотворных способностей автомобильного топлива:

Сертифицированный бензин = 18 640 БТЕ /фунт (0,01204 кВт⋅ч/г)
Обычный бензин = 18 917 БТЕ/фунт (0,0122222 кВт⋅ч/г)
Дизельное топливо = 18 500 БТЕ/фунт (0,0119531 кВт⋅ч/г)

Таким образом, КПД дизельного двигателя = 1/(BSFC × 0,0119531), а КПД бензинового двигателя = 1/(BSFC × 0,0122225).

Эксплуатационные значения и как средняя статистика цикла

Карта BSFC [г/(кВт⋅ч)]

Любой двигатель будет иметь разные значения BSFC на разных скоростях и нагрузках. Например, поршневой двигатель достигает максимальной эффективности, когда впускной воздух не дросселируется, а двигатель работает вблизи своего пикового крутящего момента. Однако эффективность, часто сообщаемая для конкретного двигателя, является не его максимальной эффективностью, а статистическим средним циклом экономии топлива . Например, среднее значение цикла BSFC для бензинового двигателя составляет 322 г/(кВт⋅ч), что соответствует эффективности 25% (1/(322 × 0,0122225) = 0,2540). Фактическая эффективность может быть ниже или выше среднего значения двигателя из-за различных условий эксплуатации. В случае серийного бензинового двигателя наиболее эффективный BSFC составляет приблизительно 225 г/(кВт⋅ч), что эквивалентно термодинамической эффективности 36%.

Показана карта iso-BSFC (график топливного острова) дизельного двигателя. Оптимальная точка при 206 BSFC имеет эффективность 40,6%. Ось x — обороты в минуту; ось y — BMEP в барах (bmep пропорционален крутящему моменту ).

Конструкция и класс двигателя

Числа BSFC сильно различаются для разных конструкций двигателей, степени сжатия и мощности. Двигатели разных классов, такие как дизельные и бензиновые, будут иметь очень разные числа BSFC, от менее 200 г/(кВт⋅ч) (дизель на низкой скорости и высоком крутящем моменте) до более 1000 г/(кВт⋅ч) (турбовинтовой двигатель на низком уровне мощности).

Примеры для двигателей с валом

В следующей таблице в качестве примера приведены значения удельного расхода топлива для нескольких типов двигателей. Для конкретных двигателей значения могут отличаться и часто отличаются от приведенных ниже табличных значений. Энергоэффективность основана на низшей теплотворной способности 42,7 МДж/кг (84,3 г/(кВт⋅ч)) для дизельного топлива и реактивного топлива , 43,9 МДж/кг (82 г/(кВт⋅ч)) для бензина.

Эффективность турбовинтового двигателя хороша только на высокой мощности; SFC резко возрастает при заходе на посадку на низкой мощности (30% P max ) и особенно на холостом ходу (7% P max ):

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ "Руководство оператора для 447/503/582" (PDF) . Rotax. Сентябрь 2010. Архивировано из оригинала (PDF) 2017-07-22 . Получено 2018-06-08 .
  2. ^ abcdefg "Газотурбинные двигатели" (PDF) . Aviation Week . Январь 2008.
  3. ^ Гюнтер Мау: Handbuch Dieselmotoren im Kraftwerks- und Schiffsbetrieb, Vieweg (Springer), Брауншвейг/Висбаден, 1984, ISBN 978-3-528-14889-8 , стр. 7 
  4. ^ Симидзу, Рицухару; Тадокоро, Томоо; Наканиши, Тору; Фунамото, Дзюнъити (1992-02-01). "4-роторный роторный двигатель Mazda для гонок на выносливость "24 часа Ле-Мана"". Серия технических документов SAE . Том 1. SAE International. стр. 4. doi :10.4271/920309. ISSN  0148-7191.
  5. ^ "Руководство оператора для серии 914" (PDF) . Rotax. Апрель 2010 г. Архивировано из оригинала (PDF) 2017-06-11 . Получено 2018-06-08 .
  6. ^ Руководство оператора O-235 и O-290 (PDF) , Lycoming, январь 2007 г., стр. 3–8, версия L
  7. ^ Отобе, Ютака; Гото, Осаму; Мияно, Хидэё; Кавамото, Мичио; Аоки, Акио; Огава, Тору (01 февраля 1989 г.), «Двигатель Honda Formula One с турбонаддувом V-6 объемом 1,5 л», Серия технических документов SAE , том. 1, SAE, номер документа : 10.4271/890877
  8. ^ ab Питер деБок (18 сентября 2019 г.). Обзор турбин и малых двигателей GE (PDF) . Встреча ARPA-e INTEGRATE. Глобальные исследования . General Electric .
  9. ↑ Михаил Сорока (26 марта 2014 г.). «Неэффективны ли двигатели самолетов?».
  10. ^ "Разработка усовершенствованного бензинового двигателя с турбонаддувом и непосредственным впрыском (GTDI)" (PDF) . Ford Research and Advanced Engineering. 13 мая 2011 г.
  11. ^ Руководство оператора IO-720 (PDF) , Lycoming, октябрь 2006 г., стр. 3–8
  12. ^ "MT7 Brochure" (PDF) . Rolls-Royce. 2012. Архивировано из оригинала (PDF) 2017-04-20 . Получено 09.07.2018 .
  13. ^ Кимбл Д. Маккатчеон (27 октября 2014 г.). "Wright R-3350 "Cyclone 18"" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 1 августа 2016 г.
  14. ^ Мута, Коитиро; Ямазаки, Макото; Токиеда, Дзюндзи (8 марта 2004 г.). «Разработка гибридной системы нового поколения THS II — радикальное улучшение характеристик мощности и экономии топлива». Серия технических документов SAE . Том 1. Общество инженеров-автомобилестроителей . doi :10.4271/2004-01-0064.
  15. ^ "Усовершенствованный Gray Eagle компании GA-ASI пролетел более 45 часов без остановок". General Atomics . 22 октября 2013 г. Получено 20 июля 2024 г.
  16. ^ Kaiser, Sascha; Donnerhack, Stefan; Lundbladh, Anders; Seitz, Arne (27–29 июля 2015 г.). Концепция двигателя с составным циклом и гекто-соотношением давлений. AIAA/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference (51-е изд.). doi :10.2514/6.2015-4028.
  17. ^ Ассоциация взаимодействия, 1987
  18. ^ "Marine Trent". Справочник по гражданскому строительству. 19 марта 2015 г.
  19. ^ "Napier Nomad". Полет. 30 апреля 1954 г.
  20. ^ "Новый Audi A8 3.3 TDI quattro: Лучший TDI для класса люкс" (пресс-релиз). Audi AG. 10 июля 2000 г.
  21. ^ «Боевые самолеты Джейн Второй мировой войны». Лондон, Великобритания: Bracken Books. 1989.
  22. ^ "LM6000 Marine Gas Turbine" (PDF) . General Electric. 2016. Архивировано из оригинала (PDF) 2016-11-19.
  23. ^ "BMW 2.0d (N47)" (на французском). Auto-innovations. Июнь 2007.
  24. ^ Сток, Дитер; Баудер, Ричард (1 февраля 1990 г.). «Новый 5-цилиндровый турбодизельный двигатель Audi: первый дизельный двигатель для легковых автомобилей с непосредственным впрыском второго поколения». Серия технических документов SAE . Том 1. Общество инженеров-автомобилестроителей . doi :10.4271/900648.
  25. ^ "Осознание будущих тенденций в разработке дизельных двигателей" (PDF) . Общество инженеров-автомобилестроителей/VAG.
  26. ^ "MAN TGX 2019" (PDF) . Грузовики и автобусы MAN.
  27. ^ "DC16 078A" (PDF) . Scania AB.
  28. ^ "Руководство по продукту Wärtsilä 20" (PDF) . Wärtsilä. 14 февраля 2017 г.
  29. ^ "MAN TGX 2019" (PDF) . Грузовики и автобусы MAN.
  30. ^ "Четырехтактные пропульсивные двигатели" (PDF) . Man Diesel. 2015. Архивировано из оригинала (PDF) 2016-04-17.
  31. ^ "Новый двигатель Wärtsilä 31". Технический журнал Wärtsilä . 20 октября 2015 г.
  32. ^ "RTA-C Technology Review" (PDF) . Wärtsilä. 2004. Архивировано из оригинала (PDF) 26 декабря 2005 г.
  33. ^ "MAN B&W S80ME-C9.4-TII Project Guide" (PDF) . Man Diesel. Май 2014. Архивировано из оригинала (PDF) 2016-08-09 . Получено 2016-06-15 .
  34. ^ "Руководство по проекту MAN B&W G95ME-C9.2-TII" (PDF) . Man Diesel. Май 2014. С. 16.
  35. ^ Томас Келлнер (17 июня 2016 г.). «Вот почему последний мировой рекорд Гиннесса будет держать Францию ​​в напряжении еще долго после того, как ее покинут футбольные фанаты» (пресс-релиз). General Electric . Архивировано из оригинала 16 июня 2017 г. . Получено 14 апреля 2017 г.
  36. ^ «GE представляет новую газовую турбину H-класса — и уже получила первый заказ». 2 октября 2019 г.
  37. ^ "ATR: Оптимальный выбор для дружественной окружающей среды" (PDF) . Avions de Transport Regional . Июнь 2001 г. стр. Газообразные выбросы двигателя PW127F. Архивировано из оригинала (PDF) 2016-08-08.

Дальнейшее чтение