Spotřeba paliva specifická pro brzdu - Brake-specific fuel consumption

Spotřeba paliva specifická pro brzdu (BSFC) je měřítkem účinnost paliva jakéhokoli hnacího stroje, který spaluje palivo a produkuje rotační energii nebo energii hřídele. Obvykle se používá k porovnání účinnosti vnitřní spalovací motory s výstupem na hřídel.

Je to míra palivo spotřeba děleno Napájení vyrobeno. Lze jej také považovat zacharakteristický spotřeba paliva, z tohoto důvodu. BSFC umožňuje přímé srovnání palivové účinnosti různých motorů.

Výpočet BSFC (v metrických jednotkách)

Pro výpočet BSFC použijte vzorec

kde:

je míra spotřeby paliva v gramech za sekundu (g / s)
je energie vyráběná ve wattech, kde (Ž)
jsou otáčky motoru v radiány za sekundu (rad / s)
je točivý moment motoru v newton metrů (N⋅m)

Výše uvedené hodnoty r, , a lze snadno měřit přístrojovým vybavením s motorem namontovaným ve zkušebním stavu a zatížením působícím na běžící motor. Výsledné jednotky BSFC jsou gramů za joule (g / J)

Běžně se BSFC vyjadřuje v jednotkách gramů na kilowatthodinu (g / (kW⋅h)). Přepočítací koeficient je následující:

BSFC [g / (kW⋅h)] = BSFC [g / J] × (3,6 × 106)

Převod mezi metrickými a imperiálními jednotkami je:

BSFC [g / (kW⋅h)] = BSFC [lb / (hp⋅h)] × 608,277
BSFC [lb / (hp⋅h)] = BSFC [g / (kW⋅h)] × 0,001644

Vztah mezi čísly BSFC a účinností

Výpočet skutečné účinnosti motoru vyžaduje energetickou hustotu použitého paliva.

Různá paliva mají různé hustoty energie definované hodnotou výhřevnosti paliva. The nižší výhřevnost (LHV) se používá pro výpočty účinnosti spalovacího motoru, protože nelze použít teplo při teplotách pod 150 ° C (300 ° F).

Některé příklady nižších hodnot vytápění paliv pro vozidla:

Osvědčení benzín = 18,640 BTU / lb (0,01204 kW⋅h / g)
Běžný benzín = 18 917 BTU / lb (0,0122222 kW⋅h / g)
Motorová nafta = 18 500 BTU / lb (0,0119531 kW⋅h / g)

Účinnost vznětového motoru = 1 / (BSFC × 0,0119531) a účinnost zážehového motoru = 1 / (BSFC × 0,0122225)

Použití čísel BSFC jako provozních hodnot a jako průměrná statistika cyklu

Mapa BSFC [g / (kW⋅h)]
Hlavní článek: Mapa spotřeby

Každý motor bude mít různé hodnoty BSFC při různých rychlostech a zatíženích. Například pístový motor dosahuje maximální účinnosti, když je nasávaný vzduch neškrtený a motor běží poblíž svého maximálního točivého momentu. Účinnost často uváděná pro konkrétní motor však není maximální účinností, ale a spotřeba paliva statistický průměr cyklu. Například průměrná hodnota cyklu BSFC pro benzínový motor je 322 g / (kW⋅h), což znamená účinnost 25% (1 / (322 × 0,0122225) = 0,2540). Skutečná účinnost může být nižší nebo vyšší než průměr motoru kvůli různým provozním podmínkám. V případě sériového benzínového motoru je nejúčinnější BSFC přibližně 225 g / (kW⋅h), což odpovídá termodynamické účinnosti 36%.

Je zobrazena mapa iso-BSFC (graf palivového ostrova) vznětového motoru. Sweet spot na 206 BSFC má 40,6% účinnost. Osa x je rpm; osa y je BMEP v bar (bmep je úměrné točivý moment )

Význam čísel BSFC pro konstrukci a třídu motoru

Čísla BSFC se u různých konstrukcí motorů, kompresního poměru a výkonu hodně mění. Motory různých tříd, jako jsou naftové a benzínové motory, budou mít velmi různá čísla BSFC, od méně než 200 g / (kW⋅h) (nafta s nízkou rychlostí a vysokým točivým momentem) až po více než 1 000 g / (kW⋅h) (turbovrtulové) při nízké úrovni výkonu).

Příklady hodnot BSFC pro hřídelové motory

V následující tabulce jsou uvedeny hodnoty jako příklad specifické spotřeby paliva u několika typů motorů. Hodnoty pro konkrétní motory se mohou a často liší od hodnot uvedených v tabulce. Energetická účinnost je založen na a nižší výhřevnost 42,7 MJ / kg (84,3 g / (kW⋅h)) pro nafta a Tryskové palivo, 43,9 MJ / kg (82 g / (kW⋅h)) pro benzín.

kWhpRokMotorTypaplikacelb / (hp⋅h)g / (kW⋅h)účinnost
48641989Rotax 582benzín, 2-taktníLetectví, Ultralehký, Eurofly Fire Fox0.699425[1]19.3%
3214311987PW206B / B2turboshaftHelikoptéra, EC1350.553336[2]24.4%
4275721987PW207DturboshaftHelikoptéra, Bell 4270.537327[2]25.1%
5006701981Arrius 2B1 / 2B1A-1turboshaftHelikoptéra, EC1350.526320[2]25.6%
8201,1001960PT6 C-67CturboshaftHelikoptéra, AW1390.490298[2]27.5%
9581,2851989MTR390turboshaftHelikoptéra, Tygr0.460280[2]29.3%
84.5113.31996Rotax 914benzín, turboLetectví, Lehká sportovní letadla, WT9 Dynamic0.454276[3]29.7%
881181942Lycoming O-235-LbenzínLetectví, Všeobecné letectví, Cessna 1520.452275[4]29.8%
1,7992,4121984RTM322 -01/9turboshaftHelikoptéra, NH900.420255[2]32.1%
63841991GM Motor Saturn I4benzínAuta, Řada Saturn S0.411250[5]32.5%
1502002011Ford EcoBoostbenzín, turboAuta, Brod0.403245[6]33.5%
3004001961Lycoming IO-720benzínLetectví, Všeobecné letectví, PAC Fletcher0.4243[7]34.2%
7,0009,4001986Rolls-Royce MT7plynová turbínaVznášedlo, SSC0.3998243.2[8]34.7%
2,0002,7001945Wright R-3350 Duplex-Cyclonebenzín, turbo sloučeninaLetectví, Komerční letectví; B-29, Souhvězdí, DC-70.380231[9]35.5%
57762003Toyota 1NZ-FXEbenzínAuto, Toyota Prius0.370225[10]36.4%
5507401931Junkers Jumo 204vznětový 2taktní, turboLetectví, Komerční letectví, Junkers Ju 860.347211[11]40%
36,00048,0002002Rolls-Royce Marine TrentturboshaftNámořní pohon0.340207[12]40.7%
2,3403,1401949Napier NomadSměs naftyPojem Letecký motor0.340207[13]40.7%
1652212000Volkswagen 3.3 V8 TDIDieselAuto, Audi A80.337205[14]41.1%
2,0132,6991940Deutz DZ 710Dvoutaktní naftaPojem Letecký motor0.330201[15]41.9%
42,42856,8971993GE LM6000turboshaftNámořní pohon, Výroba elektřiny0.329200.1[16]42.1%
1301702007BMW N47 2LDieselAuta, BMW0.326198[17]42.6%
881181990Audi 2.5L TDIDieselAuto, Audi 1000.326198[18]42.6%
620830Scania AB DC16 078ADieselový čtyřtaktníVýroba elektřiny0.312190[19]44.4%
1,2001,600počátkem 90. letWärtsilä 6L20Dieselový čtyřtaktníNámořní pohon0.311189.4[20]44.5%
3,6004,800MAN Diesel 6L32 / 44CRDieselový čtyřtaktníNámořní pohon, Výroba elektřiny0.283172[21]49%
4,2005,6002015Wärtsilä W31Dieselový čtyřtaktníNámořní pohon, Výroba elektřiny0.271165[22]51.1%
34,32046,0201998Wärtsilä-Sulzer RTA96-CDvoutaktní naftaNámořní pohon, Výroba elektřiny0.263160[23]52.7%
27,06036,290MAN Diesel S80ME-C9.4-TIIDvoutaktní naftaNámořní pohon, Výroba elektřiny0.254154.5[24]54.6%
34,35046,060MAN Diesel G95ME-C9Dvoutaktní naftaNámořní pohon0.254154.5[25]54.6%
605,000811,0002016General Electric 9HAKombinovaný cyklusVýroba elektřiny0.223135,5 (ekv.)62.2%[26]

Turboprop účinnost je dobrá pouze při vysokém výkonu; SFC se dramaticky zvyšuje pro přístup při nízkém výkonu (30% Pmax) a zejména při volnoběhu (7% Pmax) :

2050 kW Pratt & Whitney Canada PW127 turbovrtulový (1996)[27]
RežimNapájeníprůtok palivaSFCEnergetická účinnost
Nominální volnoběh (7%)192 hp (143 kW)3,06 kg / min (405 lb / h)1282 g / (kW⋅h) (2,108 lb / (hp⋅h))6.6%
Přístup (30%)825 hp (615 kW)5,15 kg / min (681 lb / h)502 g / (kW⋅h) (0,825 lb / (hp⋅h))16.8%
Max. Plavba (78%)2132 hp (1590 kW)8,28 kg / min (1095 lb / h)312 g / (kW⋅h) (0,513 lb / (hp⋅h))27%
Maximální stoupání (80%)2192 hp (1635 kW)8,38 kg / min (1108 lb / h)308 g / (kW⋅h) (0,506 lb / (hp⋅h))27.4%
Max. Kont. (90%)2475 hp (1846 kW)9,22 kg / min (1220 lb / h)300 g / (kW⋅h) (0,493 lb / (hp⋅h))28.1%
Vzlet (100%)2750 hp (2050 kW)9,9 kg / min (1310 lb / h)290 g / (kW⋅h) (0,477 lb / (hp⋅h))29.1%

Viz také

Reference

Poznámky
  1. ^ „Návod k obsluze pro 447/503/582“ (PDF). Rotax. Září 2010. Archivovány od originál (PDF) dne 22. 7. 2017. Citováno 2018-06-08.
  2. ^ A b C d E F „Motory s plynovou turbínou“ (PDF). Letecký týden. Leden 2008. Archivovány od originál (PDF) dne 06.11.2018. Citováno 2018-07-09.
  3. ^ „Návod k obsluze pro řadu 914“ (PDF). Rotax. Dubna 2010. Archivovány od originál (PDF) dne 06.06.2017. Citováno 2018-06-08.
  4. ^ Uživatelská příručka O-235 a O-290 (PDF), Lycoming, leden 2007, s. Verze 3-8
  5. ^ Michael Soroka (26. března 2014). „Jsou letadlové motory neúčinné?“.
  6. ^ „Pokročilý vývoj motoru s přímým vstřikováním benzinu s přímým vstřikováním (GTDI)“ (PDF). Ford Research and Advanced Engineering. 13. května 2011.
  7. ^ Uživatelská příručka IO-720 (PDF), Lycoming, říjen 2006, s. 3-8
  8. ^ „Brožura MT7“ (PDF). Rolls Royce. 2012. Archivovány od originál (PDF) dne 2017-04-20. Citováno 2018-07-09.
  9. ^ Kimble D. McCutcheon (27. října 2014). „Wright R-3350“ Cyclone 18"" (PDF). Archivovány od originál (PDF) dne 1. srpna 2016.
  10. ^ „Vývoj hybridního systému nové generace THS II - drastické zlepšení výkonu a úspory paliva“. Společnost automobilových inženýrů. 8. března 2004.
  11. ^ interakční sdružení, 1987
  12. ^ „Marine Trent“. Příručka pro stavební inženýrství. 19. března 2015.
  13. ^ „Napier Nomad“. Let. 30.dubna 1954.
  14. ^ „Nové Audi A8 3,3 TDI quattro: Špičkové TDI pro luxusní třídu“ (Tisková zpráva). Audi AG. 10. července 2000.
  15. ^ „Jane's Fighting Aircraft of World War II“. London, UK: Bracken Books. 1989.
  16. ^ „LM6000 Marine Gas Turbine“ (PDF). General Electric. 2016. Archivovány od originál (PDF) dne 19. 11. 2016.
  17. ^ „BMW 2.0d (N47)“ (francouzsky). Automatické inovace. Červen 2007.
  18. ^ „Nový pětiválcový vznětový motor Audi: první vznětový motor osobního automobilu s přímým vstřikováním druhé generace“. Společnost automobilových inženýrů. 1. února 1990.
  19. ^ "DC16 078A" (PDF). Scania AB.
  20. ^ „Průvodce produkty Wärtsilä 20“ (PDF). Wärtsilä. 14. února 2017.
  21. ^ „Čtyřtaktní pohonné motory“ (PDF). Muž Diesel. 2015. Archivovány od originál (PDF) dne 2016-04-17.
  22. ^ „Nový motor Wärtsilä 31“. Wärtsilä technický časopis. 20. října 2015.
  23. ^ „Recenze technologie RTA-C“ (PDF). Wärtsilä. 2004. Archivovány od originál (PDF) 26. prosince 2005.
  24. ^ „Průvodce projektem MAN B&W S80ME-C9.4-TII“ (PDF). Muž Diesel. Květen 2014.
  25. ^ „Průvodce projektem MAN B&W G95ME-C9.2-TII“ (PDF). Muž Diesel. Května 2014. str. 16.
  26. ^ Tomáš Kellner (17. června 2016). „Zde je důvod, proč nejnovější světový rekord Guinness udrží Francii rozsvícenou dlouho poté, co fotbaloví fanoušci odejdou“ (Tisková zpráva). General Electric.
  27. ^ „ATR: Optimální volba pro přátelské prostředí“ (PDF). Avions de Transport Regional. Června 2001. str. Plynné emise motoru PW127F. Archivovány od originál (PDF) dne 8. 8. 2016.
Bibliografie

externí odkazy