استهلاك الوقود الخاص بالفرامل

📅 آخر تحديث: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 8 صور
الموسوعة الحرة

استهلاك الوقود الخاص بالفرامل ( BSFC ) هو مقياس لكفاءة الوقود لأي محرك رئيسي يحرق الوقود وينتج قوة دورانية أو قوة عمود. يستخدم عادة لمقارنة كفاءة محركات الاحتراق الداخلي مع ناتج العمود.

إنه معدل استهلاك الوقود مقسومًا على القدرة المنتجة. في الوحدات التقليدية، يقيس استهلاك الوقود بالرطل في الساعة مقسومًا على قوة حصان الفرامل ، lb/(hp⋅h)؛ في وحدات النظام الدولي للوحدات ، يتوافق هذا مع معكوس وحدات الطاقة النوعية ، kg/J = s 2 /m 2 .

يمكن أيضًا اعتباره استهلاكًا للوقود حسب القدرة، لهذا السبب. يسمح BSFC بمقارنة كفاءة الوقود للمحركات المختلفة بشكل مباشر.

يشير مصطلح "الفرامل" هنا كما في " قوة حصان الفرامل " إلى طريقة تاريخية لقياس عزم الدوران (انظر فرامل بروني ).

حساب

يتم تحديد استهلاك الوقود الخاص بالفرامل بواسطة،

أين:

هو معدل استهلاك الوقود بالجرام في الثانية (g/s)
هي القدرة المنتجة بالواط حيث (W)
هي سرعة المحرك بالراديان في الثانية (rad/s)
هو عزم دوران المحرك بالنيوتن متر (N⋅m)

يمكن قياس القيم المذكورة أعلاه لـ r و و و بسهولة بواسطة أجهزة القياس مع تثبيت محرك في حامل اختبار وحمل مطبق على المحرك قيد التشغيل. الوحدات الناتجة لـ BSFC هي جرام لكل جول (g/J)

عادةً ما يتم التعبير عن BSFC بوحدات جرام لكل كيلو وات في الساعة (g/(kW⋅h)). ويكون عامل التحويل على النحو التالي:

BSFC [g/(kW⋅h)] = BSFC [g/J] × (3.6 × 10 6 )

التحويل بين الوحدات المترية والإمبراطورية هو:

BSFC [g/(kW⋅h)] = BSFC [lb/(hp⋅h)] × 608.277
BSFC [رطل/(حصان⋅ساعة)] = BSFC [جم/(كيلوواط⋅ساعة)] × 0.001644

العلاقة بالكفاءة

إن حساب الكفاءة الفعلية للمحرك يتطلب كثافة الطاقة للوقود المستخدم.

تختلف كثافة الطاقة للوقود المختلفة، ويتم تحديدها من خلال القيمة الحرارية للوقود. تُستخدم القيمة الحرارية المنخفضة (LHV) لحساب كفاءة محرك الاحتراق الداخلي لأن الحرارة عند درجات حرارة أقل من 150 درجة مئوية (300 درجة فهرنهايت) لا يمكن استخدامها.

بعض الأمثلة على قيم التسخين المنخفضة لوقود المركبات هي:

بنزين الشهادة = 18,640 وحدة حرارية بريطانية /رطل (0.01204 كيلو وات/ساعة/جم)
البنزين العادي = 18,917 وحدة حرارية بريطانية/رطل (0.0122222 كيلو وات/ساعة/جم)
وقود الديزل = 18,500 وحدة حرارية بريطانية/رطل (0.0119531 كيلو وات/ساعة/جم)

وبالتالي فإن كفاءة محرك الديزل = 1/(BSFC × 0.0119531) وكفاءة محرك البنزين = 1/(BSFC × 0.0122225)

قيم التشغيل ومتوسط ​​الدورة الإحصائية

خريطة BSFC [g/(kW⋅h)]

سيكون لأي محرك قيم مختلفة لـ BSFC عند سرعات وأحمال مختلفة. على سبيل المثال، يحقق المحرك الترددي أقصى قدر من الكفاءة عندما يكون هواء السحب غير مخنق ويعمل المحرك بالقرب من عزم الدوران الأقصى. ومع ذلك، فإن الكفاءة التي يتم الإبلاغ عنها غالبًا لمحرك معين ليست أقصى كفاءته ولكنها متوسط ​​إحصائي لدورة الاقتصاد في استهلاك الوقود . على سبيل المثال، تبلغ القيمة المتوسطة لدورة BSFC لمحرك البنزين 322 جم / (كيلووات⋅ساعة)، مما يترجم إلى كفاءة 25٪ (1 / (322 × 0.0122225) = 0.2540). يمكن أن تكون الكفاءة الفعلية أقل أو أعلى من متوسط ​​المحرك بسبب ظروف التشغيل المختلفة. في حالة محرك البنزين الإنتاجي، تكون BSFC الأكثر كفاءة تقريبًا 225 جم / (كيلووات⋅ساعة)، وهو ما يعادل كفاءة ترموديناميكية تبلغ 36٪.

تظهر خريطة iso-BSFC (مخطط جزيرة الوقود) لمحرك ديزل. النقطة المثالية عند 206 BSFC لها كفاءة 40.6%. المحور x هو عدد الدورات في الدقيقة؛ المحور y هو BMEP بالبار (bmep يتناسب مع عزم الدوران )

تصميم المحرك والفئة

تتغير أرقام BSFC كثيرًا وفقًا لاختلاف تصميمات المحركات ونسبة الضغط وتصنيف القدرة. ستحمل محركات الفئات المختلفة مثل محركات الديزل ومحركات البنزين أرقام BSFC مختلفة جدًا، تتراوح من أقل من 200 جم/(كيلووات⋅ساعة) (ديزل بسرعة منخفضة وعزم دوران مرتفع) إلى أكثر من 1000 جم/(كيلووات⋅ساعة) (توربو باور بمستوى طاقة منخفض).

أمثلة لمحركات العمود

الجدول التالي يأخذ القيم كمثال لاستهلاك الوقود المحدد لعدة أنواع من المحركات. بالنسبة للمحركات المحددة، يمكن أن تختلف القيم غالبًا عن القيم الموضحة في الجدول أدناه. تعتمد كفاءة الطاقة على قيمة تسخين أقل تبلغ 42.7 ميجا جول/كجم (84.3 جم/كيلو وات ساعة) لوقود الديزل ووقود الطائرات ، و43.9 ميجا جول/كجم (82 جم/كيلو وات ساعة) للبنزين.

كيلوواط إتش بي سنة محرك يكتب طلب رطل/(حصان⋅ساعة) جرام/(كيلوواط⋅ساعة) كفاءة
48 64 1989 روتاكس 582 بنزين، 2 أشواط طيران ، خفيفة للغاية ، يوروفلاي فاير فوكس 0.699 425 [1] 19.3%
321 431 1987 رقم PW206B/B2 عمود توربيني مروحية EC135​ 0.553 336 [2] 24.4%
427 572 1987 رقم PW207D عمود توربيني مروحية بيل 427 0.537 327 [2] 25.1%
500 670 1981 أريوس 2B1/2B1A-1 عمود توربيني مروحية EC135​ 0.526 320 [2] 25.6%
13.1 17.8 1897 محرك 250/400 [3] ديزل، رباعي الأشواط محرك ديزل صناعي ثابت 0.533 324 26.2%
820 1,100 1960 PT6 سي-67سي عمود توربيني مروحية AW139​ 0.490 298 [2] 27.5%
515 691 1991 مازدا R26B [4] وانكل، رباعي الدوارات سيارة سباق مازدا 787B 0.470 286 28.7%
958 1,285 1989 ام تي ار 390 عمود توربيني مروحية تايجر​ 0.460 280 [2] 29.3%
84.5 113.3 1996 روتاكس 914 بنزين، توربو طيران ، طائرة رياضية خفيفة ، WT9 Dynamic 0.454 276 [5] 29.7%
88 118 1942 ليكومينغ O-235-L الغازولين الطيران ، الطيران العام ، سيسنا 152 0.452 275 [6] 29.8%
456 612 1988 هوندا RA168E بنزين، توربو سيارة سباق، مكلارين MP4/4 0.447 272 [7] 31.6%
1,770 2,380 1973 جي إي تي 700 عمود توربيني مروحية AH -1 / UH-60 / AH-64 0.433 263 [8] 31.1%
3,781 5,071 1995 رقم الموديل 150 توربيني طائرة ركاب ، داش 8-400 0.433 263 [2] 31.1%
1,799 2,412 1984 رتم322 -01/9 عمود توربيني مروحية NH90​ 0.420 255 [2] 32.1%
63 84 1991 محرك GM Saturn I4 الغازولين سيارات زحل سلسلة S 0.411 250 [9] 32.8%
150 200 2011 فورد إيكوبوست بنزين، توربو سيارات فورد 0.403 245 [10] 33.5%
300 400 1961 ليكومينج IO-720 الغازولين الطيران ، الطيران العام ، PAC Fletcher 0.4 243 [11] 34.2%
5,600 7,500 1989 جي إي تي 408 عمود توربيني مروحية CH -53K 0.4 240 [8] 33.7%
7000 9,400 1986 رولز رويس MT7 توربين غازي مركبة هوائية ، إس إس سي 0.3998 243.2 [12] 34.7%
2000 2700 1945 رايت R-3350 دوبلكس-سايكلون البنزين، مركب توربيني الطيران ، الطيران التجاري ؛ B-29 ، Constellation ، DC-7 0.380 231 [13] 35.5%
57 76 2003 تويوتا 1NZ-FXE الغازولين سيارة تويوتا بريوس 0.370 225 [14] 36.4%
134 180 2013 ليكومينج DEL-120 ديزل رباعي الأشواط MQ-1C النسر الرمادي [15] 0.36 219 38.5%
8,251 11,065 2005 يوروبروب TP400 توربيني طائرة إيرباص A400M 0.350 213 [16] 39.6%
550 740 1931 يونكرز جومو 204 ديزل ثنائي الأشواط ، توربو الطيران ، الطيران التجاري ، يونكرز جو 86 0.347 211 [17] 40%
36000 48000 2002 رولز رويس مارين ترينت عمود توربيني الدفع البحري 0.340 207 [18] 40.7%
2,340 3,140 1949 نابير نوماد مركب ديزل مفهوم محرك الطائرة 0.340 207 [19] 40.7%
165 221 2000 فولكس فاجن 3.3 V8 TDI ديزل سيارة أودي A8 0.337 205 [20] 41.1%
2,013 2,699 1940 دويتس DZ 710 ديزل ثنائي الأشواط مفهوم محرك الطائرة 0.330 201 [21] 41.9%
42,428 56,897 1993 جنرال إلكتريك LM6000 عمود توربيني الدفع البحري وتوليد الكهرباء 0.329 200.1 [22] 42.1%
130 170 2007 بي ام دبليو N47 2 لتر ديزل سيارات بي ام دبليو 0.326 198 [23] 42.6%
88 118 1990 أودي 2.5 لتر TDI ديزل سيارة أودي 100 0.326 198 [24] 42.6%
66 89 1992 فاج 1.9TDI 66 كيلو وات ديزل 4 أشواط سيارة، أودي 80 ، فولكس فاجن جولف / باسات 0.324 197 [25] 42.8%
368 493 2017 رجل D2676LF51 ديزل 4 أشواط شاحنة/حافلة 0.314 191 [26] 44.1%
620 830 سكانيا AB DC16 078A ديزل 4 أشواط توليد الكهرباء 0.312 190 [27] 44.4%
1200 1600 أوائل التسعينيات وارتسيلا 6L20 ديزل 4 أشواط الدفع البحري 0.311 189.4 [28] 44.5%
375 503 2019 رجل D2676LF78 ديزل 4 أشواط شاحنة/حافلة 0.302 184 [29] 45.8%
3,600 4,800 مان ديزل 6L32/44CR ديزل 4 أشواط الدفع البحري وتوليد الكهرباء 0.283 172 [30] 49%
4,200 5,600 2015 وارتسيلا W31 ديزل 4 أشواط الدفع البحري وتوليد الكهرباء 0.271 165 [31] 51.1%
34,320 46,020 1998 وارتسيلا-سولزر RTA96-C ديزل 2 شوط الدفع البحري وتوليد الكهرباء 0.263 160 [32] 52.7%
27,060 36,290 شاحنة مان ديزل S80ME-C9.4-TII ديزل 2 شوط الدفع البحري وتوليد الكهرباء 0.254 154.5 [33] 54.6%
34,350 46,060 مان ديزل G95ME-C9 ديزل 2 شوط الدفع البحري 0.254 154.5 [34] 54.6%
605,000 811,000 2016 جنرال الكتريك 9HA توربينات الغاز ذات الدورة المركبة توليد الكهرباء 0.223 135.5 (مكافئ) 62.2% [35]
640,000 860,000 2021 جنرال الكتريك 7HA.3 توربينات الغاز ذات الدورة المركبة توليد الكهرباء (مقترح) 0.217 131.9 (مكافئ) 63.9% [36]

كفاءة التوربينات جيدة فقط عند القدرة العالية؛ تزداد كفاءة المحرك بشكل كبير عند الاقتراب عند القدرة المنخفضة (30% P max ) وخاصة عند الخمول (7% P max ):

محرك توربيني بقوة 2050 كيلو وات من شركة Pratt & Whitney Canada PW127 (1996) [37]
وضع قوة تدفق الوقود س ف س كفاءة الطاقة
الخمول الاسمي (7%) 192 حصان (143 كيلو واط) 3.06 كجم/دقيقة (405 رطل/ساعة) 1,282 جرام/(كيلوواط/ساعة) (2.108 رطل/(حصان/ساعة)) 6.6%
النهج (30%) 825 حصان (615 كيلو واط) 5.15 كجم/دقيقة (681 رطل/ساعة) 502 جرام/(كيلوواط/ساعة) (0.825 رطل/(حصان/ساعة)) 16.8%
الحد الأقصى للسرعة (78%) 2,132 حصان (1,590 كيلو واط) 8.28 كجم/دقيقة (1,095 رطل/ساعة) 312 جرام/(كيلوواط/ساعة) (0.513 رطل/(حصان/ساعة)) 27%
الحد الأقصى للتسلق (80%) 2,192 حصان (1,635 كيلو واط) 8.38 كجم/دقيقة (1,108 رطل/ساعة) 308 جرام/(كيلوواط/ساعة) (0.506 رطل/(حصان/ساعة)) 27.4%
الحد الأقصى المستمر (90%) 2,475 حصان (1,846 كيلو وات) 9.22 كجم/دقيقة (1220 رطل/ساعة) 300 جرام/(كيلوواط/ساعة) (0.493 رطل/(حصان/ساعة)) 28.1%
الاقلاع (100%) 2,750 حصان (2,050 كيلو واط) 9.9 كجم/دقيقة (1,310 رطل/ساعة) 290 جرام/(كيلوواط/ساعة) (0.477 رطل/(حصان/ساعة)) 29.1%

انظر أيضا

مراجع

  1. ^ "دليل التشغيل لـ 447/503/582" (PDF) . Rotax. سبتمبر 2010. مؤرشف من الأصل (PDF) في 2017-07-22 . تم الاسترجاع 2018-06-08 .
  2. ^ abcdefg "محركات التوربينات الغازية" (PDF) . أسبوع الطيران . يناير 2008.
  3. ^ غونتر ماو: Handbuch Dieselmotoren im Kraftwerks- und Schiffsbetrieb، Vieweg (Springer)، Braunschweig/Wiesbaden 1984، ISBN 978-3-528-14889-8 ، ص. 7 
  4. ^ شيميزو، ريتسوهارو؛ تادوكورو، تومو؛ ناكانيشي، تورو؛ فوناموتو، جونيتشي (1992-02-01). "محرك مازدا الدوار رباعي الدوارات لسباق التحمل 24 ساعة في لومان". سلسلة الأوراق الفنية لجمعية مهندسي السيارات . المجلد 1. SAE International. ص. 4. doi :10.4271/920309. ISSN  0148-7191.
  5. ^ "دليل التشغيل لسلسلة 914" (PDF) . روتاكس. أبريل 2010. مؤرشف من الأصل (PDF) في 2017-06-11 . تم الاسترجاع 2018-06-08 .
  6. ^ دليل مشغل O-235 وO-290 (PDF) ، Lycoming، يناير 2007، ص 3-8 الإصدار-L
  7. ^ أوتوبي، يوتاكا؛ غوتو، أوسامو. ميانو، هيديو؛ كاواموتو، ميتشيو؛ أوكي، أكيو؛ أوغاوا، توهرو (1989/02/01)، “محرك Honda Formula One Turbo-charged V6 1.5L”، سلسلة الأوراق الفنية SAE ، المجلد. 1، ساي، دوى :10.4271/890877
  8. ^ بواسطة بيتر ديبوك (18 سبتمبر 2019). نظرة عامة على توربينات GE والمحركات الصغيرة (PDF) . اجتماع ARPA-e INTEGRATE. Global Research . جنرال إلكتريك .
  9. ^ مايكل سوروكا (26 مارس 2014). "هل محركات الطائرات غير فعالة؟".
  10. ^ "تطوير محرك البنزين التوربيني المتقدم المزود بحقن مباشر (GTDI)" (PDF) . شركة فورد للأبحاث والهندسة المتقدمة. 13 مايو 2011.
  11. ^ دليل مشغل IO-720 (PDF) ، Lycoming، أكتوبر 2006، ص 3-8
  12. ^ "كتيب MT7" (PDF) . رولز رويس. 2012. مؤرشف من الأصل (PDF) في 2017-04-20 . تم الاسترجاع 2018-07-09 .
  13. ^ Kimble D. McCutcheon (27 أكتوبر 2014). "Wright R-3350 "Cyclone 18"" (PDF) . مؤرشف من الأصل (PDF) في 1 أغسطس 2016.
  14. ^ موتا، كويتشيرو؛ يامازاكي، ماكوتو؛ توكيدا، جونجي (8 مارس 2004). "تطوير نظام هجين من الجيل الجديد THS II - تحسين جذري لأداء الطاقة واقتصاد الوقود". سلسلة الأوراق الفنية لجمعية مهندسي السيارات . المجلد 1. جمعية مهندسي السيارات . doi :10.4271/2004-01-0064.
  15. ^ "طائرة GA-ASI's Improved Gray Eagle تحلق لأكثر من 45 ساعة بدون توقف". General Atomics . 22 أكتوبر 2013 . تم الاسترجاع في 2024-07-20 .
  16. ^ كايزر، ساشا؛ دونيرهاك، ستيفان؛ لوندبلاد، أندرس؛ سيتز، أرن (27-29 يوليو 2015). مفهوم محرك الدورة المركبة مع نسبة ضغط هكتو. مؤتمر الدفع المشترك AIAA/SAE/ASEE (الطبعة 51). doi :10.2514/6.2015-4028.
  17. ^ جمعية التفاعل، 1987
  18. ^ "مارين ترينت". دليل الهندسة المدنية. 19 مارس 2015.
  19. ^ "نابير نوماد". الرحلة. 30 أبريل 1954.
  20. ^ "سيارة Audi A8 3.3 TDI quattro الجديدة: أفضل سيارة TDI في فئة السيارات الفاخرة" (بيان صحفي). شركة Audi AG. 10 يوليو 2000.
  21. ^ "طائرات جين المقاتلة في الحرب العالمية الثانية". لندن، المملكة المتحدة: كتب براكن. 1989.
  22. ^ "LM6000 Marine Gas Turbine" (PDF) . جنرال إلكتريك. 2016. مؤرشف من الأصل (PDF) في 2016-11-19.
  23. ^ "BMW 2.0d (N47)" (بالفرنسية). مجلة Auto-innovations. يونيو 2007.
  24. ^ Stock, Dieter; Bauder, Richard (1 February 1990). "The New Audi 5-Cylinder Turbo Diesel Engine: The First Passenger Car Diesel Engine with Second Generation Direct Injection". SAE Technical Paper Series . المجلد 1. جمعية مهندسي السيارات . doi :10.4271/900648.
  25. ^ "تحقيق الاتجاهات المستقبلية في تطوير محركات الديزل" (PDF) . جمعية مهندسي السيارات/VAG.
  26. ^ "MAN TGX 2019" (PDF) . MAN Truck & Bus.
  27. ^ "DC16 078A" (PDF) . Scania AB.
  28. ^ "دليل منتجات Wärtsilä 20" (PDF) . Wärtsilä. 14 فبراير 2017.
  29. ^ "MAN TGX 2019" (PDF) . MAN Truck & Bus.
  30. ^ "محركات الدفع رباعية الأشواط" (PDF) . مان ديزل. 2015. مؤرشف من الأصل (PDF) في 2016-04-17.
  31. ^ "محرك Wärtsilä 31 الجديد". مجلة Wärtsilä التقنية . 20 أكتوبر 2015.
  32. ^ "مراجعة تقنية RTA-C" (PDF) . Wärtsilä. 2004. مؤرشف من الأصل (PDF) في 26 ديسمبر 2005.
  33. ^ "دليل مشروع MAN B&W S80ME-C9.4-TII" (PDF) . مان ديزل. مايو 2014. مؤرشف من الأصل (PDF) في 2016-08-09 . تم الاسترجاع في 2016-06-15 .
  34. ^ "دليل مشروع MAN B&W G95ME-C9.2-TII" (PDF) . مجلة Man Diesel. مايو 2014. ص 16.
  35. ^ توماس كيلنر (17 يونيو 2016). "إليك السبب وراء استمرار أحدث أرقام غينيس القياسية في إبقاء فرنسا مضاءة لفترة طويلة بعد مغادرة مشجعي كرة القدم" (بيان صحفي). جنرال إلكتريك . مؤرشف من الأصل في 16 يونيو 2017. تم الاسترجاع في 14 أبريل 2017 .
  36. ^ "جنرال إلكتريك تكشف عن توربين غازي جديد من الفئة H-وقد حصلت بالفعل على الطلب الأول". 2 أكتوبر 2019.
  37. ^ "ATR: الخيار الأمثل لبيئة صديقة" (PDF) . Avions de Transport Regional . June 2001. p. انبعاثات الغازات من محرك PW127F. مؤرشف من الأصل (PDF) في 2016-08-08.

قراءة إضافية

  • أنواع المحركات الترددية
  • HowStuffWorks: كيف تعمل محركات السيارات
  • المحركات الترددية في infoplease
  • محركات المكبس - الذكرى المئوية للجنة الطيران الأمريكية
  • تأثير إعادة تدوير غاز العادم على درجة حرارة غاز العادم وعتامة العادم في محركات الاشتعال بالضغط
  • Heywood JB 1988 تكوين الملوثات والتحكم فيها. أساسيات محرك الاحتراق الداخلي، الطبعة الدولية (نيويورك: ماكجرو هيل) ص 572-577
  • دراسات البئر إلى العجلة، وقيم التسخين، ومبدأ الحفاظ على الطاقة
  • خرائط نموذجية لمحركات السيارات التجارية تم جمعها بواسطة مستخدمي منتدى ecomodder
تم الاسترجاع من "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=استهلاك_الوقود_الخاص_بالفرامل&oldid=1235738601"
Original text
Rate this translation
Your feedback will be used to help improve Google Translate