د داخلي احتراق انجنونو کې د تودوخې لیږد تحلیل
پنډاهولوان
داخلي احتراق انجن (ICE) د انرژۍ د تبادلې یوه وسیله ده چې د احتراق په خونه کې د احتراق پروسې له لارې د سونګ موادو کیمیاوي انرژي په میخانیکي انرژي بدلوي. پدې پروسه کې، د تودوخې لیږد مرکزي رول لوبوي ځکه چې دا د انجن موثریت، فعالیت، اخراج او اعتبار ټاکي. د احتراق له لارې تولید شوی تودوخه په بشپړ ډول په کرینکشافټ کې ګټور کار ته نه بدلیږي؛ ځینې یې د وتلو ګازونو کې له لاسه ورکوي، او ځینې یې د سلنډر دیوالونو، پسټونونو او سلنډر سرونو ته لیږدول کیږي. dan بیا دا د یخولو او غوړولو سیسټم ته خارجیږي. له همدې امله، د داخلي احتراق انجنونو کې د تودوخې لیږد تحلیل د ډیر انرژي موثر، ځواکمن او دوامدار انجنونو ډیزاین کولو لپاره یو مهم بنسټ دی.
د تودوخې د لیږد سرچینې او لارې
په عمومي توګه، په داخلي احتراق انجن کې تودوخه د هوا او سونګ موادو د مخلوط د احتراق غبرګون څخه راځي. د احتراق وروسته، په سلنډر کې د ګاز تودوخه په لوړ حالت کې له 2000 K څخه پورته کیدی شي، چې د ګرم ګاز او نسبتا سړو فلزي سطحو ترمنځ د تودوخې د پام وړ تدریجي رامینځته کوي. په پایله کې، تودوخه د ګاز څخه د انجن اجزاو ته د دریو اصلي میکانیزمونو له لارې جریان لري: لیږد، کنویکشن، او وړانګې.
د تودوخې د لیږد اصلي لارې په لاندې ډول لنډیز کیدی شي:
۱. ګرم ګاز → د احتراق د خونې سطحه (د سلنډر دیوال، د سلنډر سر، د پسټون سطحه) د کنویکشن او وړانګو له لارې.
۲. د احتراق د خونې سطحه → د موادو داخلي برخه د لیږد له لارې.
۳. مواد → چاپیریال د کولنټ (ریډیټر) او غوړونکي تیلو ته د لیږد له لارې، او په پای کې شاوخوا هوا ته.
د دې لارو پوهیدل انجینرانو سره مرسته کوي چې هغه مهمې سیمې مشخصې کړي چې غوره یخولو یا د تودوخې مقاومت لرونکي موادو ته اړتیا لري.
په سلنډر کې کنویکشن
د انجن په ډیری عملیاتي شرایطو کې کنویکشن غالب میکانیزم دی. ضریب د تودوخې انتقال د احتراق په خونه کې د ګازو د جریان د ګډوډۍ، د پسټون سرعت، د احتراق د خونې شکل، او د احتراق شرایطو لخوا خورا اغیزمن کیږي.
د فشار او احتراق د ضربو په جریان کې، د ګاز جریان د پسټون حرکت او د انټیک پورټ ډیزاین له امله خورا ګډوډ کیږي، کوم چې د څرخیدو او ټمبلیدو لامل کیږي. دا ګډوډي د تودوخې لیږد ضریب (h) زیاتوي، په دې توګه د ګاز څخه دیوال ته د تودوخې لیږد کچه لوړوي. په ساده ډول، د تودوخې لیږد د لیږد کچه په لاندې ډول لیکل کیدی شي:
\[
\dot{Q}_{conv} = hA(T_g – T_w)
\]
چیرې چې \(A\) د تودوخې لیږد سطحې ساحه ده، \(T_g\) د ګاز تودوخه، او \(T_w\) د دیوال تودوخه. څرنګه چې د ګاز تودوخه د یوې دورې په جریان کې په چټکۍ سره بدلیږي، نو واقعیتي تحلیل معمولا لنډمهاله وي (د وخت/کرینک سرعت سره بدلیږي).
د انجن په مطالعاتو کې ، تجربوي اړیکې (د مثال په توګه، ووشني) ډیری وختونه د سلنډر فشار، د ګاز تودوخې، او د ځانګړتیا جریان سرعت پراساس د (h) اټکل کولو لپاره کارول کیږي. دا ډول اړیکې مهمې دي ځکه چې د سلنډر دننه جریان پیچلي دي او په خالص تحلیلي ډول حل کول یې ستونزمن دي.
د اور او ګرمو ګازونو څخه حرارتي وړانګې
د لېږدونې سربیره، وړانګې هم ونډه لري، په ځانګړې توګه په ډیزل انجنونو کې او د لوړ بار شرایطو لاندې. په ډیزل انجنونو کې، د خپریدو احتراق د پام وړ اندازه کاجل تولیدوي، کوم چې د ګاز اخراج زیاتوي، چې وړانګې ډیرې مهمې کوي. وړانګې د اور او احتراق محصولاتو څخه د احتراق خونې دیوال سطحو ته لیږدول کیږي.
د وړانګو د تودوخې د لیږد کچه عموما د سټیفن-بولټزمان قانون تعقیبوي:
\[
\dot{Q}_{rad} = \varepsilon \sigma A(T_g^4 – T_w^4)
\]
د ګاز/شعلې د اغېزمن اخراج وړتیا \(\واریپسیلون\) او د سټیفن-بولټزمان ثابت \(\سګما\) سره. ځکه چې دا د تودوخې په څلورم ځواک پورې اړه لري، وړانګې په چټکۍ سره زیاتیږي کله چې د احتراق اعظمي تودوخه لوړه وي. په هرصورت، په عمل کې، د \(\واریپسیلون\) اټکل کول ساده ندي ځکه چې دا د ګاز جوړښت، د کاجل ذراتو، او د احتراق چیمبر جیومیټري لخوا اغیزمن کیږي.
د ماشین اجزاو کې چلښت
هغه تودوخه چې د احتراق خونې سطحې لخوا جذب کیږي د موادو داخلي برخې ته د لیږد له لارې سفر کوي. د اجزاو مواد معمولا د المونیم الیاژونه (پیسټون، ځینې سلنډر سرونه) یا کاسټ اوسپنه او فولاد (سلنډر بلاکونه، لاینرونه، والونه) دي. لیږد د فوریر قانون لخوا څرګندیږي:
\[
\dot{Q}_{حالت} = -kA\frac{dT}{dx}
\]
چیرې چې \(k\) د موادو حرارتي چالکتیا ده. المونیم د اوسپنې په پرتله لوړ چالکتیا لري، چې دا ته اجازه ورکوي چې تودوخه په چټکۍ سره تحلیل کړي، د محلي لوړ حرارت درجه راټیټوي او د ګرمو ځایونو خطر کموي. په هرصورت، المونیم د ځینو اوسپنې پر بنسټ موادو په پرتله د لوړ حرارت ټیټ ځواک هم لري، نو ډیزاینونه د تودوخې ضایع کیدو او ساختماني پایښت ترمنځ جوړجاړي ته اړتیا لري.
د پسټون لپاره کنډکشن خورا مهم دی: د پسټون تاج څخه تودوخه باید د پسټون حلقو، سکرټ، او په پای کې د سلنډر دیوالونو او تیلو ته انتقال شي. که چیرې د کنډکشن لاره ناکافي وي، پسټون کولی شي ډیر پراخوالی، چټک اغوستلو، او حتی د چاودنې یا مخکې له مخکې سوځولو له امله زیان تجربه کړي.
د یخولو او غوړولو سیسټمونو ته د تودوخې لیږد
هغه تودوخه چې د سلنډر دیوالونو او سلنډر سر ته رسیږي بیا د کنویکشن له لارې کولنټ (د اوبو جاکټ) ته لیږدول کیږي. د یخولو سیسټم د انجن د عملیاتي تودوخې دننه ساتي د تیلو د باثباته واسکاسیون، موثر احتراق، او د حرارتي تخریب څخه د مخنیوي لپاره د اجزاو لپاره غوره حد.
له بلې خوا، غوړونکی غوړ د یخولو د وسیلې په توګه هم کار کوي، په ځانګړې توګه د پسټونونو (د تیلو جیټونو له لارې)، بیرنگونو، او لوړ رګونو سیمو لپاره. که څه هم د تیلو د یخولو ظرفیت معمولا د یخولو په پرتله ټیټ دی، د هغې رول د محلي تودوخې کنټرول او د ټریبیولوژیکي ناکامۍ (اغوستل او سکف کول) مخنیوي کې خورا مهم دی.
د انجن د انرژۍ په تحلیل کې ، تودوخه عموما په لاندې برخو ویشل کیږي: اغیزمن کار، د کولنټ لپاره تودوخه، د تیلو لپاره تودوخه، او د ګازو انتالپي. د دې کسرونو اندازه د انجن ډول، د کمپریشن تناسب، د احتراق ستراتیژۍ، او د یخولو سیسټم ډیزاین پورې اړه لري.
د تودوخې د لیږد اغیز د موثریت په لور
د سلنډر دیوالونو ته د تودوخې ضایع کول د کار تولید لپاره موجوده انرژي کموي. د ترموډینامیک له نظره، یو انجن چې دیوالونو ته د تودوخې لیږد کمولو توان لري (پرته له دې چې د تودوخې ستونزې رامینځته کړي) د دې وړتیا لري چې ولري د تودوخې موثریت په هرصورت، د تودوخې لیږد کمول تل اسانه ندي ځکه چې د اجزاو تودوخه باید د موادو او غوړولو حد څخه ښکته پاتې شي.
ځینې طریقې، لکه په پسټون یا سلنډر سرونو کې د تودوخې خنډ پوښښ، کولی شي موادو ته د تودوخې جریان کم کړي. په هرصورت، دا بدلونونه کولی شي د ګاز تودوخه لوړه کړي، په بالقوه توګه په پټرول او ډیزل انجنونو کې د NOx جوړښت زیات کړي او د پټرول انجنونو کې د ټکولو خطر زیات کړي. له همدې امله، د تودوخې لیږد غوره کول تل د موثریت، اخراج او پایښت ترمنځ سوداګري شامله ده.
لنډمهاله تحلیل او د تودوخې ویش
د انجن سایکلونه ګړندي دي (د مثال په توګه، 2000 rpm په هره ثانیه کې 33,3 انقلابونه معنی لري)، نو د ګاز تودوخه د هر سایکل سره په چټکۍ سره بدلون مومي. د دیوال سطحې د موادو د تودوخې وزن له امله د تودوخې کوچني بدلونونه تجربه کوي. له همدې امله، په انجنونو کې د تودوخې لیږد تحلیل معمولا یو لنډمهاله چلند ته اړتیا لري: د ګاز تودوخه د کرینک سرعت، د کنویکشن کوفیفینټونو بدلولو، او متغیر وړانګو شرایطو د فعالیت په توګه.
د تودوخې ویش یو شان نه دی. د اخراج والو ته نږدې ساحه ډیری وخت ترټولو ګرمه ځای وي ځکه چې د اخراج ګازونه ډیر ګرم وي او د والو څخه تیریږي. دا ګرمه ځای کولی شي د سلنډر سر کې د تودوخې درز یا د والو سوځیدنې لامل شي که چیرې یخ کول کافي نه وي. له همدې امله، د اوبو جاکټ ډیزاین، د والو موادو انتخاب، او د یخولو ستراتیژي خورا مهمه ده.
د ډیزاین اغیزې او د کنټرول ستراتیژۍ
د تودوخې لیږد تحلیل د ډیزاین ډیری کلیدي پریکړې کوي:
۱. د احتراق خونې هندسه: د سطحې مساحت، ګډوډي او د تودوخې ویش اغیزمن کوي. د احتراق خونې چې د سطحې لویې ساحې لري د تودوخې ضایعات زیاتوي.
۲. مواد او پوښونه: مناسب حرارتي چالکتیا او د تودوخې مقاومت غوره کړئ.
۳. د تطابق وړ یخولو سیسټم: ترموسټاټ، متغیر بریښنایی پمپ، او د یخولو جریان کنټرول ترڅو په مختلفو بارونو کې غوره تودوخه وساتل شي.
۴. د احتراق مدیریت: د احتراق/انجیکشن وخت، EGR، او د موثریت د متوازن کولو لپاره مخلوط ستراتیژي او اخراج.
5. د غوړولو اصلاح: د پسټون د تیلو جیټ او د تیلو گردش ډیزاین ترڅو د پسټون او بیرینګ تودوخې کم کړي.
پایله
په داخلي احتراق انجن کې د تودوخې لیږد یوه پیچلې پدیده ده چې په سلنډر کې د ګازونو ناڅاپي لیږد، د اور او ګرمو ګازونو څخه وړانګې، او د انجن اجزاو له لارې د یخولو او غوړولو سیسټمونو ته لیږدول پکې شامل دي. یو ښه تحلیل ډیزاینر ته اجازه ورکوي چې د انرژۍ ضایعات درک کړي، د اجزاو تودوخې کنټرول کړي، او موثریت زیات کړئ پداسې حال کې چې اخراج او اعتبار ساتل کیږي. د عصري موټرو سره چې د تیلو مصرف او اخراج ته په زیاتیدونکي توګه سخت اړتیا لري، د تودوخې لیږد تحلیل کې مهارت ورځ تر بلې مهم کیږي، دواړه د دودیزو انجنونو او د وروستي احتراق ټیکنالوژۍ سره انجنونو لپاره.
که تاسو وغواړئ، زه کولی شم دا مقاله په لاندې ډول بشپړه کړم: (1) د سلنډر دیوال د تودوخې د جریان محاسبې یوه ساده بیلګه، (2) د پټرول په مقابل کې د ډیزل انجن د انرژۍ د جریان یو عادي ډیاګرام (د تودوخې توازن)، یا (3) د کتاب / ژورنال حوالې لیست ترڅو علمي اساس پیاوړی کړي.
