Улучшение пусковых качеств автотракторных дизелей в зимний период эксплуатации
Дипломная работа - Транспорт, логистика
Другие дипломы по предмету Транспорт, логистика
? в направлении оси трубопровода, а в радиальном направлении перемещение частиц топлива отсутствует, тогда Jr=0.
Измерением температуры дизельного топлива в трубопроводе низкого давления на выходе из подогревателя, на входе в ФГО и в среднем сечении нами установлено, что при заданном режиме работы подогревателя, температура потока жидкости не меняется во времени. Следовательно, поток топлива в трубопроводе низкого давления следует рассматривать как стационарный, и в уравнении (4.75) слагаемое
. (4.78)
С учетом (4.76)-(4.78) Уравнение (4.75) примет вид
. (4.79)
уравнение (4.79) имеет вид:
. (4.81)
Это незамкнутое дифференциальное уравнение второго порядка с двумя независимыми переменными x и r. Уравнение (4.81) может быть решено только совместно с замыкающими уравнениями (4.62) и (4.73).
Система уравнений (4.75), (4.82), (4.83) описывает бесчисленное множество процессов теплообмена между жидкостью и окружающей средой, изменяющихся в пространстве и времени. Для того чтобы выделить рассматриваемый процесс и однозначно его определить, необходимо дополнительно задать начальные и граничные условия, которые определяют единственность решения задач конвективного теплообмена. Начальные и граничные условия однозначности, которые в совокупности называются краевыми условиями, содержат информацию о распределении температуры внутри жидкости в начальный момент времени; о закономерности взаимодействия между потоком дизельного топлива трубопроводом; между трубопроводом и окружающей средой; о характере изменения температуры топлива во времени и пространстве; о скорости течения жидкости в трубопроводе.
.3.5 Режим течения дизельного топлива в трубопроводе
Интегрируя уравнение (4.79) получим
. (4.84)
В силу симметричности профиля скорости относительно оси трубопровода (r=0), величина dJ/dr=0, тогда с1=0.
Интегрируя (4.74), имеем
. (4.85)
На внутренней стенке трубы (r=R), J=0, т.е.
. (4.86)
Тогда закон изменения профиля скорости по сечению трубопровода опишется уравнением:
. (4.87)
Средняя скорость течения дизельного топлива
, (4.88)
где R=D/2 - внутренний радиус трубопровода;
Dр - разряжение в трубопроводе;
- длина трубопровода.
Из (4.88) находим
. (4.89)
Подставив в (4.87) значение 2JCP/R2, получим закон распределения скоростей по сечению трубопровода, выраженный через среднюю скорость
. (4.90)
Анализ зависимости (4.90) показывает, что скорость потока дизельного топлива по сечению трубопровода изменяется по параболическому закону (рис. 4.6) (Паузелевское распределение скоростей [78, 79]). При этом на границе соприкосновения потока жидкости со стенками трубопроводов [J]Г=0.
Среднюю скорость движения дизельного топлива в трубопроводе определим исходя из цикловой подачи при номинальном режиме работы двигателя.
Объем трубопровода занятый цикловой подачей
(4.91)где dT - внутренний диаметр трубопровода низкого давления для
топливной аппаратуры дизелей принят равным 8 мм;
- длина трубопровода занятого цикловой подачей.
Исходя из условия, что за время цикла t, выделенный объем должен переместиться на величину по трубопроводу, тогда средняя скорость движения дизельного топлива по трубопроводу составит:
, (4.92)
где qЦ - цикловая подача ТНВД;
nH - частота вращения кулачкового вала топливного насоса.
Средняя скорость движения топлив в трубопроводе будет изменяться с изменением его температуры и вязкости.
Режим движения жидкости в трубопроводе определяется соотношением сил инерции и вязкости [21], т.е. числом Рейнольдса.
, (4.93)
где n - кинематическая вязкость;
m - динамическая вязкость.
Для номинального режима работы двигателя (t=20 0C, n=4 cCт, dT=8 мм, JCP=0.015 м/сек) число Рейнольдса составит 440. Исследованиями [81] установлено, что при движении жидкости в круглой трубе с числом Рейнольдса Re<2000 имеет место ламинарное течение.
Выполненный нами анализ позволяет утверждать, что в трубопроводе низкого давления при номинальном режиме работы двигателя, движение дизельного топлива можно рассматривать как ламинарное течение, а процесс конвективного теплообмена - как стационарный изотермический.
Анализ уравнений (4.82) и (4.90) конвективного теплообмена указывает на то, что температурное поле в трубопроводе зависит от физических параметров дизельного топлива (l, с, r, n, m), геометрических параметров трубопровода (R, l, D - стенки), кинематических и динамических характеристик потока (J, r, qЦ), температуры окружающей среды tC, коэффициента теплоотдачи a и др. Многие из этих параметров взаимосвязаны так, что изменение одних приводит к изменению других. Например, изменение давления в трубопроводе автоматически приводит к изменению цикловой подачи qЦ, скорости движения J, вязкости, плотности и т.д.
Влияние отдельных факторов, представленных различными величинами, проявляется совместно. Поэтому при решении дифференциальных уравнений конвективного теплообмена следует рассматривать не отдельные физические величины, а их безразмерные совокупности и комплексы, число которых будет меньше числа размерных величин.
Приведем уравнения (4.82) и (4.90) к безразмерному виду. Обозначим через x=r/R -безразмерный радиус, тогда текущее значение радиуса будет
r=xR. (4.94)
Подставив (4.94) в (4.90), получим
, . (4.95)Замечая, что
и, (4.96)
и в (4.82), переходя к безразмерному аргументу x, с учетом (4.94