Câu 18. Các yếu tố đặc trưng cho vùng khí hậu. ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường đến các thông số công tác của động cơ.
Các YẾU TỐ KHí HẬU:
Phân vùng khí hậu:
Khí hậu là một yếu tố quan trọng ảnh hởng trực tiếp tới đời sống con ngời, sinh vật thiết bị kỹ thuật ... Để nghiên cứu sự ảnh hởng của khí hậu tới các máy móc, trang thiết bị kỹ thuật ngời ta chia địa cầu theo các vùng khí hậu cơ bản với 5 cách sau:
a) Căn cứ vào nhiệt độ (phơng pháp đơn giản): Có thể chia thành 3 vùng: Vùng nóng, vùng ôn đới và vùng lạnh. Phơng pháp này cha đề cập đầy đủ các yếu tố khí hậu nên ít dùng trong kĩ thuật.
b) Căn cứ vào lợng ma và lợng bốc hơi (phơng pháp của Pensk): Đợc chia thành 3 vùng sau: Vùng ẩm ớt (lợng mua lớn hơn lợng bốc hơi), vùng khô (luợng mua ít hơn luợng bốc hơi), và vùng có tuyết (ma dạng tuyết nhiều hơn lợng bốc hơi)
c) Căn cứ vào nguyên nhân hình thành khí hậu (phuơng pháp Alissov):
d) Căn cứ vào nhiệt độ và lợng ma (phơng pháp Coppen):
e) Phơng pháp phân vùng khí hậu của các nớc XHCN châu ÂAu:
Ra đời năm 1959 tại hội nghị “Nâng cao chất lợng sản phẩm công nghiệp điện dùng cho vùng nhiệt đới”. Khí hậu Thế giới đợc chia thành 5 vùng dựa theo lợng ma, nhiệt độ, độ ẩm, độ mù, và chiều cao so với mặt biển.
- Vùng hàn đới: Vùng này thuộc trên, dới 60o vĩ tuyến. Nhiệt độ trung bình tháng lạnh nhất < -10oC. Nhiệt độ trung bình tháng nóng nhất < -10oC, có lúc nhiệt độ tới -30o. Độ ẩm trung bình hàng tháng từ 3 -> 10 g/ m3.
- Vùng ôn đới: Bao gồm châu Âu, Bắc Mỹ, phần nhỏ Nam Mỹ, phần lớn Trung á, và phía Nam châu úc.
Nhiệt độ trung bình hàng tháng mùa đông: - 5 -> 5oC.
Nhiệt độ trung bình hàng tháng mùa hè: 15 -> 20oC
Độ ẩm trung bình hàng tháng: 3 -> 12 g/ m3 không vợt quá 16 g/ m3.
- Vùng nhiệt đới khô: Bao gồm phía bắc và trung châu Phi, đông nam và đông bắc châu Mỹ, một phần châu úc.
Nhiệt độ cực đại trong bóng dâm tới 55oC
Nhiệt độ cực tiểu về ban đêm xuống tới -33oC
Độ ẩm trung bình hàng tháng từ 4 -> 18 g/ m3. Độ ẩm tơng đối tháng khô nhất khoảng 30%, lợng ma hàng năm ít hơn 200mm, không khí nhiều cát bụi.
- Vùng nhiệt đới ẩm: Bao gồm vùng rừng rậm châu Phi, phía bắc Nam Mỹ và Đông Nam á.
Nhiệt độ trung bình hàng năm lớn hơn 18oC.
Nhiệt độ cực đại không lớn hơn 40oC
Nhiệt độ cực tiểu không nhỏ hơn 0oC
Độ ẩm cao.
- Vùng khí hậu cao nguyên: vùng có độ cao so với mặt biển lớn hơn 2500mm. Biên độ dao động nhiệt độ đạt 40oC, thơng có gió mạnh, nhiều giông
Nớc ta thuộc vùng khí hậu nhiệt đới ẩm.
- Nhiệt độ cao và kéo dài thờng xuyên 25 -> 30oC (chiếm 50% số ngày trong năm)
- Độ ẩm cao và kéo dài φ= (80 -> 90%) (chiếm 50% số ngày trong năm)
- Một năm có 199 ngày nhiệt đới (ngày có 12 giờ nhiệt độ không khí cao hơn 20oC và độ ẩm cao hơn 80%).
Nhiệt độ môi trường:
Khi nhiệt độ môi trờng thay đổi mật độ không khí sẽ thay đổi làm cho luợng không khí nạp vào xy lanh Gb thay đổi, hay hệ số nạp ηH = var kết quả là thay đổi hệ số d luợng không khí α cũng nhu hiệu suất ηi (vì ηi /α = a -b.α)
Hình 1.3. Sự thay đổi các thông số động cơ khi nhiệt độ môi trường thay đổi.
ge: Suất tiêu hao nhiên liệu có ích.
Ni: Công suất chỉ thị.
Ne: Công suất có ích.
ηi: Hiệu suất chỉ thị.
α: Hệ số dư lượng không khí.
γb: Trọng lượng riêng của không khí.
ΔP: Độ giãn áp suất.
Với động cơ tăng áp bằng tuabin khí xả ta xét 2 trờng hợp:
*) Có làm mát khí tăng áp: Thì ta có thể điều chỉnh lu lợng nớc làm mát để duy trì nhiệt độ không khí nạp không thay đổi, do đó sự ảnh hởng của nhiệt độ môi trờng là không đáng kể.
*) Không làm mát khí tăng áp: Khi đó nhiệt độ khí nạp sau máy nén đợc tính:
Tk=Tkl(Pk/Pk1)^(m-1)/m.To/T1
Trong đó: T0, T1 là nhiệt độ môi trờng ở điều kiện chuẩn và điều kiện thay đổi.
Tk, Tk1 là nhiệt độ tăng áp ở điều kiện chuẩn và điều kiện thay đổi.
Pk, Pk1 là áp suất tăng áp ở điều kiện chuẩn và điều kiện thay đổi.
m là hệ số thực nghiệm.
Khi đó nhiệt độ không khí trớc tuabin tăng áp đợc xác định:
t1KX = x.t0KX + y.(tk1 + tk)
Trong đó: t0KX, t1KX là nhiệt độ khí xả trớc TB ở điều kiện chuẩn & thay đổi.
tk, tk1 là nhiệt độ khí tăng áp ở điều kiện chuẩn và thay đổi.
x, y thông số thực nghiệm
Ví dụ: Xét sự thay đổi các thông số động cơ khi nhiệt độ môi trờng thay đổi ở động cơ 12∏H 20,7/ 2.25,4 có công suất định mức 3000 ml. Kết quả đợc ghi lại trên bảng 4.
Qua thực nghiệm cho thấy khi nhiệt độ môi trờng tăng lên 10oC thì:
- Công suất có ích giảm 1%
- Trọng lợng không khí nạp giảm 3%
- Hệ số d lợng không khí giảm 2,5%
- Hiệu suất chỉ thị giảm 1%
- Công suất tua bin khí xả giảm 5%
- Suất tiêu hao nhiên liệu tăng 0,72%
- Nhiệt độ khí xả tăng 3,5%
Để đảm bảo cho chế độ ứng suất nhiệt của động cơ cần giảm lợng cung cấp nhiên liệu 1,75%.
