تحقیق انتقال حرارت گذار 17 ص
دسته بندي :
دانش آموزی و دانشجویی »
دانلود تحقیق
لینک دانلود و خرید پایین توضیحات
دسته بندی : وورد
نوع فایل : word (..DOC) ( قابل ويرايش و آماده پرينت )
تعداد صفحه : 17 صفحه
قسمتی از متن word (..DOC) :
دانشگاه آزاد اسلامی
واحد مشهد
عنوان :
مقدمه
انتقال حرارت گذرا از گاز به ديواره هاي محفظة احتراق و ديوارهاي دريچه تأثير قابل ملاحظه اي روي تعويض گاز و عملكرد موتور IC مي گذارد . به علاوه ، درستي اطلاعات انتقال حرارت در اين قسمتها ، براي اعمال شرايط مرزي به منظور آناليز ساختاري امري ضروري است.
در تئوري ، بازده حجمي كه در طول شبيه سازي فرايند تعويض گاز محاسبه مي شود براساس برنامه هاي يك بعدي اغلب كار مشكلي مي باشد . شكل 1 مثالي از وابستگي بازدة حجمي به شرايط انتقال حرارت در طول مرحلة تعويض گاز مي باشد . شكل نشان دهندة تأثير انتقال حرارت در دريچه ورودي هم و تأثير انتقال حرارت در محفظه احتراق در طول مرحله ورود گاز مي باشد . بر اساس معادلات انتقال حرارت با توجه به روابط Woschni و Zapf ، انتقال حرارت با ضرايب 7/0 تا 8/1 در محفظه احتراق و دريچه ورودي كاهش يا افزايش پيدا كرده است . محاسبات بر روي يك موتور تك سيلندر آزمايشي (
DI ديزل ، قطر mm 124 ، طول كورس mm 165 ) در دور موتورrpm 1080 و بار %50 انجام شده است .
شكل 1
اگر چه تأثير انتقال حرارت در دريچه ورودي براي اين نوع موتور در شرايط اشاره شده در بالا ، پايين است ، بازده حجمي به مقدار زيادي به انتقال حرارت در محفظه احتراق وابسته است . ( بيشتر %3 در افزايش 80 درصدي انتقال حرارت ) اين مسأله در مورد تشكيل NOX نيز صادق است . ( افزايش %11 ) به سبب سطح دماي تغيير يافته در محفظه احتراق . محاسبة NOX خروجي به طور قابل ملاحظه اي تحت تأثير انتقال حرارت آني در طول مرحله فشار زياد مي باشد . شكل 2 تأثير اين امر را با مقايسه مقاديرNOX در زاوية ميل لنگ هاي مختلف و با دو پيشروي متفاوت انتقال حرارت ، در دور 1470 rpm و بار كامل را نشان مي دهد . از يك سمت محاسبات انتقال حرارت از معادلات Woshchni انجام شده و در سمت ديگر محاسبات براساس شبيه سازي CFD سه بعدي انجام شده است . محاسبة نرخ تشكيل NOX بر طبق مكانيزم توسعه يافتة Zeldovich در دو منطقه دمايي ( سوخته و غير سوخته ) ، برنامة شبيه سازي عملكرد موتور در دو منطقه دمايي انجام مي شود . بنابراين نرخ آزاد سازي حرارت ثابت نگه داشته شده . مقايسه مقادير پيوستة NOX نشان دهندة كاهش % 14 درصدي براساس نتايج
CFD مي باشد . بنابراين تطابق بيشتري با نتايج اندازه گيري داشته .
شكل 2 ( a و b )
اصول پايه در روش دماي سطح :
حوزة دما در ديوارة محفظه احتراق مي تواند توسط معادلات ديفرانسيلي فوريه در مورد هدايت حرارت بيان شود . با فرض يك جريان حرارت يك بعدي در ديواره هاي محفظه احتراق ، فقط گراديان دمايي در جهت x ، عمود بر سطح ديواره وجود دارد . معادله كلي به صورت معادله زير در مي آيد كه t زمان و Tw دماي ديواره است :
1)
در اين رابطه ضريب نفوذ حرارتي ديواره مي باشد . كه از سه پارامتر تشكيل شده است .
ضريب هدايت حرارتي =
ظرفيت حرارتي = C چگالي =
انتقال حرارت گذرا از گراديان دما و ضريب هدايت حرارتي مشخص مي شود .
2)
معادلة بالا مي توانند براي عملكرد سيكل با بسط دادن آن به صورت سري حل شوند . با فرض اينكه ديواره به صورت يك صفحه نامحدود است . حل مناسب به صورت زير مي باشد :
3 )
و
4)
به علاوه ، انتقال حرارت يك فاكتور قطعي براي تنش هاي حرارتي در قسمتهاي نزديك محفظه احتراق تشكيل مي دهد . نقش مهم در اينجا توسط ميانگين زماني و تحليل فضايي چگالي شارحرارتي بازي مي شود . در (2) نشان داده شده كه افزايش %10 درصدي شار حرارتي ديواره سمت گاز باعث افزايش ›80 دما در valve bridge بين سرپاپ ورود و خروج گاز مي شود . چنين تغييرات درجه حرارتي باعث كاهش قابل ملاحظة مقاومت اجزاء در مقابل تنش هاي زياد مي شود . بنابراين لازم است كه شرايط مرزي حرارتي را براي بهينه سازي اجزاء ، مشخص كنيم .
اندازه گيري شار حرارتي : ( توسط سنسورها )
استانداردها براي سنسورهاي اندازه گيري شار حرارتي در سمت گاز در موتورهاي احتراق داخلي خيلي بالا هستند . اين امر مخصوصا براي اندازه گيري در محفظه احتراق درست است ، علاوه بر اينكه سنسورها بايد در زمان كوتاهي شرايط را تحليل كنند ، و دقت بالايي داشته باشند مي بايست در مقابل دما و شار حرارتي خيلي كم آسيب پذير باشند و مي بايست در كوچكترين اندازة ممكن باشند و مقاومت كافي داشته باشند . در اصل دو روش اندازه گيري مختلف براي اندازه گيري شار حرارتي لحظه اي درموتورهاي