مقاله درباره انتقال حرارت گذار

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 17

عنوان :

مقدمه

انتقال حرارت گذرا از گاز به دیواره های محفظة احتراق و دیوارهای دریچه تأثیر قابل ملاحظه ای روی تعویض گاز و عملکرد موتور IC می گذارد . به علاوه ، درستی اطلاعات انتقال حرارت در این قسمتها ، برای اعمال شرایط مرزی به منظور آنالیز ساختاری امری ضروری است.

در تئوری ، بازده حجمی که در طول شبیه سازی فرایند تعویض گاز محاسبه می شود براساس برنامه های یک بعدی اغلب کار مشکلی می باشد . شکل 1 مثالی از وابستگی بازدة حجمی به شرایط انتقال حرارت در طول مرحلة تعویض گاز می باشد . شکل نشان دهندة تأثیر انتقال حرارت در دریچه ورودی هم و تأثیر انتقال حرارت در محفظه احتراق در طول مرحله ورود گاز می باشد . بر اساس معادلات انتقال حرارت با توجه به روابط Woschni و Zapf ، انتقال حرارت با ضرایب 7/0 تا 8/1 در محفظه احتراق و دریچه ورودی کاهش یا افزایش پیدا کرده است . محاسبات بر روی یک موتور تک سیلندر آزمایشی ( DI دیزل ، قطر mm 124 ، طول کورس mm 165 ) در دور موتورrpm 1080 و بار %50 انجام شده است .

شکل 1

اگر چه تأثیر انتقال حرارت در دریچه ورودی برای این نوع موتور در شرایط اشاره شده در بالا ، پایین است ، بازده حجمی به مقدار زیادی به انتقال حرارت در محفظه احتراق وابسته است . ( بیشتر %3 در افزایش 80 درصدی انتقال حرارت ) این مسأله در مورد تشکیل NOX نیز صادق است . ( افزایش %11 ) به سبب سطح دمای تغییر یافته در محفظه احتراق . محاسبة NOX خروجی به طور قابل ملاحظه ای تحت تأثیر انتقال حرارت آنی در طول مرحله فشار زیاد می باشد . شکل 2 تأثیر این امر را با مقایسه مقادیرNOX در زاویة میل لنگ های مختلف و با دو پیشروی متفاوت انتقال حرارت ، در دور 1470 rpm و بار کامل را نشان می دهد . از یک سمت محاسبات انتقال حرارت از معادلات Woshchni انجام شده و در سمت دیگر محاسبات براساس شبیه سازی CFD سه بعدی انجام شده است . محاسبة نرخ تشکیل NOX بر طبق مکانیزم توسعه یافتة Zeldovich در دو منطقه دمایی ( سوخته و غیر سوخته ) ، برنامة شبیه سازی عملکرد موتور در دو منطقه دمایی انجام می شود . بنابراین نرخ آزاد سازی حرارت ثابت نگه داشته شده . مقایسه مقادیر پیوستة NOX نشان دهندة کاهش % 14 درصدی براساس نتایج CFD می باشد . بنابراین تطابق بیشتری با نتایج اندازه گیری داشته .

شکل 2 ( a و b )

اصول پایه در روش دمای سطح :

حوزة دما در دیوارة محفظه احتراق می تواند توسط معادلات دیفرانسیلی فوریه در مورد هدایت حرارت بیان شود . با فرض یک جریان حرارت یک بعدی در دیواره های محفظه احتراق ، فقط گرادیان دمایی در جهت x ، عمود بر سطح دیواره وجود دارد . معادله کلی به صورت معادله زیر در می آید که t زمان و ‏Tw دمای دیواره است :

1)

در این رابطه ضریب نفوذ حرارتی دیواره می باشد . که از سه پارامتر تشکیل شده است .

ضریب هدایت حرارتی =

ظرفیت حرارتی = C چگالی =

انتقال حرارت گذرا از گرادیان دما و ضریب هدایت حرارتی مشخص می شود .

2)

معادلة بالا می توانند برای عملکرد سیکل با بسط دادن آن به صورت سری حل شوند . با فرض اینکه دیواره به صورت یک صفحه نامحدود است . حل مناسب به صورت زیر می باشد :

3 )

و

4)