Каким образом происходит нагревание двигателя и его охлаждение при движении автомобиля?

5 ответов на вопрос “Каким образом происходит нагревание двигателя и его охлаждение при движении автомобиля?”

  1. Vudolrajas Ответить

    Согласно законам физики, практически любая совершающаяся работа сопровождается выделением тепла. И здесь не завит какая это работа, кто или что её выполняет, какие результаты и т.д..
    Работа двигателя тоже подчиняется законам физики. И тоже при этой работе происходит выделение тепла. Где-то больше, где-то меньше. Где-то и в каких-тотусловиях это тепло нужно отводить принудительно,- для избежания перегрева и как результат выхода из строя. В другом случае этот теплоотвод производится естественным путём, а в третьем вообще может быть настолько минимален, что и перегревом не считаться не будет.
    Я не знаю какой именно двигатель имел ввиду автор вопроса, но примеров приведу двигатель автомобиля,- ДВС, двигатель внутреннего сгорания.
    В ДВС основой ротзводства работы является горючее топливо и принцип получения энергии от его сгорания. Уже одно только слово “сгорание” говорит само за себя. Топливо, сгорает в цилиндрах двигателя, при горении конечно же повышается температура цилиндров, тепло передаётся по теплопроводными материалам, что помимо самих цилиндров нагревает ещё и близлежащие узлы, агрегаты и неподвижные части самого двигателя. Так же в ДВС есть агрегаты, и узлы, при работе которых выделяется тепло от другого физического явления,- трения. И хотя конструктивные особенности ДВС предусматривают снижение этого трения за счёт смазки, полностью от него не избавиться никогда и тепло всё равно выделяться будет.
    Вот собственно и естьте самые причины, из-за которых и происходит нагревание двигателя автомобиля.
    В двигателях с другой системой работы тоже присутствует факт нагрева, но здесь сходной с ДВС является только причина – наличие трения. Но помимо этого есть и другие причины, у каждой системы свои, основанные именно на конструктивных её особенностях.

  2. Макидаки Ответить

    В процессе преобразования электрической энергии в механическую в двигателе происходит потеря части энергии, которая выделяется в виде тепла и вызывает повышение температуры отдельных его частей над температурой окружающей среды.
    Электрическая машина представляет собой сложную конструкцию, в которой используются различные материалы (медь, сталь, изоляция). Условия их нагревания не одинаковы, так как зависят от расположения источников выделения тепла и системы охлаждения машины. Тепловые расчеты сложны и трудоемки.
    Для приближенных расчетов тепловых режимов работы двигателя его рассматривают как однородное тело с бесконечно большой теплопроводностью, т. е. считают, что температура в любой точке машины одинаковая и отдаваемое тепло пропорционально первой степени разности температур машины и окружающей среды.
    Если полезная мощность двигателя Р, а коэффициент полезного действия ?, то потери ? р будут равны:
    Предположим, что двигатель подключен к сети и работает с постоянной нагрузкой. Тогда условие теплового равновесия для переходного процесса
    ?рdt = Cd+Adt,
    где ?pdt– тепло, выделяемое в двигателе за время dt; ?р – потери тепла, выделяемые в двигателе в единицу времени, Вт или Дж/с; Cd– часть тепла, идущая на повышение температуры двигателя; А?dt – тепло, передаваемое в окружающую среду; С – теплоемкость двигателя, т.е. количество тепла, необходимое для повышения температуры на 1°С, Дж/град; А– теплоотдача двигателя – количества тепла, выделяемого в окружающую среду в единицу времени при разности температур в 1°С, Дж/с·град; ?– превышение температуры двигателя над температурой окружающей среды, град.
    Разделив правую и левую части на Аdt, получим

    Это линейное дифференциальное уравнение первого порядка с постоянной правой частью, которая в данном случае определяет установившееся значение превышения температуры:
    Отношение теплоемкости к теплоотдаче называется постоянной времени нагрева Т, с:

    Тогда

    Характеристическое уравнение имеет корень ,
    откуда р = – 1/Т. Тогда ? = kе–t/T.
    Постоянная интегрирования находится из начальных условий t = 0; ? = ?нач. Тогда ?нач = k + ?уст, или k = ?уст – ?нач.
    Подставляя значение k и группируя члены, получаем

    В частном случае ?нач = 0; ? = ?уст(1 – е–t/T).
    Таким образом, нагрев двигателя происходит по экспоненциальному закону (рис.).

    Изменение во времени превышения температуры двигателя
    над температурой окружающей среды:
    а – при разных мощностях нагрузки (Рном); б – при его охлаждении
    Конечное значение ? = ?уст не зависят от ?нач, а только от р и А. Температуру двигателя можно считать установившейся при t = 4Т.

  3. Coirdana Ответить

    При выборе двигателя наиболее важным требованием является недопустимость перегрева.
    Нагревание двигателя обусловлено постоянными и переменными потерями энергии в металле проводников силовой цепи (Р = I 2R), в стали магнитной системы, подшипниках, а также потерями на вентиляцию и добавочными потерями.
    Общие потери в ЭД, обусловливающие его нагрев, определяются зависимостью 𝜂.
    (4.1)
    где Р – полезная мощность на валу двигателя;
    𝜂 – КПД машины при данной нагрузке.
    Учет всех тепловых процессов, происходящих в двигателе при нагреве, сложен. Для упрощения расчетов двигатель рассматривают как однородное тело с бесконечно большой теплопроводностью, т.е. температура двигателя во всех его точках принимается одинаковой.
    При прохождении тока тепловая энергия, выделяющаяся в двигателе вследствие потерь в начальный период нагревания, расходуется, главным образом, на превышение температуры отдельных его частей над температурой окружающей среды.
    Начиная с того момента, когда количество тепловой энергии, выделяемой ЭД в единицу времени, станет равным количеству тепловой энергии, рассеиваемой за то же время во внешнюю среду, температура ЭД будет сохраняться практически постоянной. Эту температуру называют установившейся.
    Уравнение теплового баланса ЭД имеет вид:
    Qdt = A 𝜏 dt + Сd 𝜏 (а) (4.2)
    где Q – количество теплоты (мощность потерь в двигателе), выделяемое двигателем в единицу времени Дж/сек;
    А – теплоотдача двигателя – количество теплоты, отдаваемое двигателем в охлаждающую среду в единицу времени при разности температур в 10С, Дж/(сек0С);
    𝜏- превышение температуры двигателя над температурой окружающей среды, 0С.
    𝜏 =vд – vс, где vд – температура двигателя, vс – температура среды;
    С – теплоемкость двигателя – количество теплоты, необходимое для повышения температуры двигателя на 10С, Дж/(сек0С).
    Разделив члены уравнения (а ) на Аdt, получим
    = 𝜏 + или 𝜏 + Тн = 𝜏у, (б) (4.3)
    где Тн = С/А (сек) – постоянная времени нагрева двигателя – время, в течение которого превышение температуры от 𝜏 = 0 достигло бы установившегося значения при Q = const и отсутствия теплоотдачи в окружающую среду. Решение уравнения (б) будет:
    𝜏 = 𝜏y (1 – e-t/Tн )+ 𝜏 0e-t/Tн , (4.4)
    где 𝜏y и 𝜏0 – соответственно конечное (установившееся) и начальное значения превышения температуры двигателя над температурой окружающей среды, если 𝜏0 = 0 , то 𝜏 = 𝜏y (1 – e-t/Tн ) . (4.5)
    Кривые нагрева двигателя согласно уравнениям (4.4-4.5) имеют вид

Добавить ответ

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *