Эффективность эжекционного охла- ждения наддувочного воздуха и особенности ее экспериментальной оценки

Евгений Анатольевич Лазарев, Андрей Николаевич Помаз

Аннотация


Для повышения мощности и топливной экономичности двигателей внутреннего сгорания необходимо достижение высоких степеней эффективности и совершенства конструкции основных его систем. Одним из способов повышения мощности является газотурбинный наддув с промежуточным охлаждением наддувочного воздуха. Среди систем промежуточного охлаждения наддувочного воздуха наименее изучена система эжекционного охлаждения. В целях совершенствования конструкции двигателя проанализированы функциональные и конструктивные особенности системы эжекционного охлаждения наддувочного воздуха в двигателе внутреннего сгорания с наддувом. Приведено оценочное сравнение исследуемой системы с традиционными системами охлаждения наддувочного воздуха, рассмотрены и обоснованы достоинства предлагаемой системы. Дано подробное описание устройства и принципа работы разрабатываемой системы эжекционного охлаждения. Сформулированы задачи и программа экспериментального исследования и определения эффективности эжекционной системы охлаждения наддувочного воздуха. Разработана схема установки для экспериментального определения эффективности предлагаемой системы охлаждения наддувочного воздуха. Определены необходимые измеряемые параметры для анализа газодинамических явлений в системе эжекционного охлаждения в процессе экспериментального исследования, подобрана необходимая измерительная и регистрирующая аппаратура. Эффективность системы эжекционного охлаждения оценивается комплексом параметров: коэффициентом эжекции, КПД эжектора и тепловой эффективностью охладителя, которые зависят от режима работы двигателя. Выбраны места установки датчиков для измерения давления, температуры и расходов газовых потоков. Установлены пределы измерения исследуемых параметров для выбранных датчиков. Приведены методика и расчетные зависимости для экспериментальной оценки эффективности эжектора, охладителя наддувочного воздуха и эжекционной системы охлаждения наддувочного воздуха в целом. Определены этапы обработки получаемых экспериментальных данных. Разработанные методика и схема установки позволяют экспериментально оценить эффективность системы эжекционного охлаждения наддувочного воздуха и определить с достаточной степенью точности наилучшие режимы работы данной системы.

Ключевые слова


система эжекционного охлаждения; эжектор; методика; коэффициент эжекции; эффективность

Полный текст:

PDF

Литература


Lazarev E.A., Pomaz A.N., Salov A.Ju. Novyy sposob i ustroystvo pravleniya gazoobmenom v dizele s gazoturbinnym nadduvom [A New Method and Apparatus to Control Gas Exchange in a Diesel Engine with Gas Turbine Supercharging]. Materialy LII mezhdunarodnoy nauchno-tehnicheskoy konferentsii “Dostizheniya nauki – agropromyshlennomu proizvodstvu” [Materials of LII International Scientific-Technical Conference “Advances in Science Agricultural Production”]. Chelyabinsk, ChGAA, 2013, Ch. V, pp. 77–84.

Orlin A.S., Kruglov M.G. (Eds.) Dvigateli vnutrennego sgoranija: Sistemy porshnevyh i kombinirovannyh dvigatele [Internal Combustion Engines and Combined Systems Piston Engines]. Moscow, Mashinostroenie Publ., 1985. 456 p.

Reulein, C. Charging of internal combustion engines. Combustion Engines Development. Part 2: Mixture Formation, Combustion, Emissions and Simulation. Berlin: Springer Berlin Heidelberg, 2011, pp. 309–362. DOI: 10.1007/978-3-642-14094-5_8

Hank G. Turbodvigateli i kompressory [Turbo Engines and Compressors]. Moscow, Astrel', AST, 2007. 351 p.

Chen M.F., Wang N., Xiao J.C., Liu K.M., Zhang L.Y. Design of Gas Ejector in the Engine. Applied Mechanics and Materials, 2013, vol. 321–324, pp. 1753–1756. DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMM.321-324.1753

Matjuhin L.M. Teplotehnicheskie ustroystva avtomobiley [Thermal Unit of Car]. Moscow, MADI, 2009. 89 p.

Cuperus J.H. System for Measuring Ejection. Part Accel, 1973, vol. 4, pp. 189–193.

Li F., Wu C., Wang X. Sparsity-Enhanced Optimization for Ejector Performance Prediction. Energy, 2016, pp. 25–34. DOI: 10.1016/j.energy.2016.07.041

Chaynov N.D. Konstruirovanie dvigateley vnutrennego sgoraniya [Design of Internal Combustion Engines]. Moscow, Mashinostroenie Publ., 2011. 496 p.

Sarkar J. Ejector enhanced vapor compression refrigeration and heat pump systems. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2012, vol. 16, iss. 9, pp. 6647–6659. DOI: 10.1016/j.rser.2012.08.007

Hakkaki-Fard A., Aidoun Z., Ouzzane M. A Computational Methodology for Ejector Design and Performance Maximisation. Energy Conversion and Management, 2015, vol. 105, pp. 1291–1302. DOI: 10.1016/j.enconman.2015.08.070

Lin C., Li Y., Cai W. Experimental Investigation of the Abjustable Ejector in a Multi-Evaporator Refrigeration System. Applied Thermal Engineering, 2013, vol. 61, iss. 2, pp. 2–10. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2013.07.045

Yan J., Cai W., Lin C. Experimental Study on Performance of a Hybrid Ejector-Vapor Compression Cycle. Energy Conversion and Management, 2016, vol. 113, pp. 36–43. DOI: 10.1016/j.enconman.2016.01.016

Prokopenko N.I. Jeksperimental'nye issledovaniya dvigateley vnutrennego sgoraniya [Experimental Research of Internal Combustion Engines]. Saint-Petersburg, Moscow, Krasnodar: Lan', 2010. 592 p.

Galanis N., Sorin M. Ejector Design and Performance Prediction. International Journal of Thermal Sciences, 2016, vol. 104, pp. 315–329. DOI: 10.1016/j.ijthermalsci.2015.12.022

Sokolov E.Ya., Zinger N.M. Struynye apparaty [Jet Devices]. Moscow, Jenergoatomizdat Publ., 1989. 352 p.

Kuzmenko K., Yurcenko N., Vynogradskyy P. Optimization of Ejector Design and Operation. EPJ Web of Conferences, 2016, vol. 114. DOI: 10.1051/epjconf/201611402063

Uspenskiy V.A., Kuznetsov Ju.M. Struynye vakuumnye nasosy [Jet Vacuum Pumps]. Moscow, Mashinostroenie Publ., 1973. 144 p.

Abramovich G.N. Prikladnaya gazovaya dinamika. Ch. 1. [Applied Gas Dynamics. Part 1]. Moscow, Nauka Publ., 1991. 600 p.

Semake O., Galanis N., Sorin M. On the Design and Corresponding Performance of Steam Jet Ejectors. Desalination, 2016, vol. 381, pp. 15–25. DOI: 10.1016/j.desal.2015.11.027




DOI: http://dx.doi.org/10.14529/engin160303

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.