Fig. 1 shows the layout of a contin

Fig. 1 shows the layout of a continuous air flow test bench [11]. It is composed by the following devices:

•
A screw compressor with a maximum mass flow capacity of 0.2 kg s−1, at a maximum discharging pressure of 3.5 bar (gauge), which provides the mass flow to the turbine. Mass flow rate is controlled by changing the screw compressor speed or the opening of an electronic discharge valve (placed downstream the screw compressor). This valve is used when a lower mass flow than the minimum supplied by the screw compressor is required being discharged to the atmosphere the extra flow.
•
Mass flow is heated in parallel using five tube-type electrical heaters, mass flow through each of the heaters can be regulated by means of a valve placed at their inlet ports. This system can reach up to 720 K at the maximum mass flow rate, this hot flow is collected later in a plenum and conducted to the turbine inlet.
•
After passing through the turbine, the air is cooled by means of a heat exchanger in order to allow mass flow measurement using high accuracy hot film flow meter. All flow meters in the installation have been previously calibrated.
•
Turbo-compressor sucks air from the atmosphere, air passes first through a filter before being measured. Downstream the compressor, an electronically driven back-pressure valve has been installed in order to emulate what would be engine intake valves. Hereinafter compressor refers only to the turbo-compressor.
•
An independent lubrication system is installed to control oil flow rate and its inlet pressure (by means of an oil pump and a controlled pressure valve). Temperature can be also controlled and modified as desired by using an electrical heater and a cooler. Oil mass flow rate is measured by means of a Coriolis flow meter, meanwhile inlet and outlet temperatures are measured using platinum resistance temperature detectors. Oil samples are taken periodically in order to characterize its properties (viscosity, density and specific heat capacity variations with temperature).
•
Temperature and pressure sensors are installed on the inlet and the outlet pipes of the compressor and the turbine according to SAE (Society of Automotive Engineers) J1723 [25] and SAE J1826 [26] standards. In this way the obtained results would be applied very quickly on any turbocharger previously measured following these standards that is usually performed in industry. This fact will be very interesting for both engine and turbocharger manufacturers. The methodology employed and the obtained results in this work could be used in other turbochargers previously tested following these standards which give an interesting and non-negligible tool for both researchers and industry.
Schematic test bench and location of main sensors.
Fig. 1.
Schematic test bench and location of main sensors.
Figure options
Table 1 shows main information about measurement range and uncertainty of sensors used in the test bench. Tests performed on this flow rig have been divided into two main groups, named as:

1.
Almost-adiabatic tests [9]. Whose main objective is to decouple mechanical losses characterization from heat transfer problem in the turbocharger under study [27]. In this way, heat transfer is minimized by setting turbine inlet, compressor outlet and lubricating oil inlet temperatures at the same level. Doing so lubricating oil enthalpy drop corresponds to the direct measurement of turbocharger mechanical losses that will be characterized and modelled using an empirical [28] or a physical model [11].
2.
Hot tests [10]. Main objective of this kind of tests is to characterize convective heat fluxes inside the turbocharger. Besides, these tests can be divided into two main groups:
(a)
Externally insulated tests. In these tests the whole turbocharger is externally insulated avoiding heat fluxes to the environment, appearing only internal heat fluxes.
(b)
Exposed tests. These tests are the usually performed by manufacturers in order to obtain turbocharger maps. Main difference respect to previous tests comes from the fact that heat fluxes to the environment are allowed. Environment conditions (temperature) and air flow through the bench have been measured in order to estimate accurately these heat fluxes.
Table 1.
Characteristics of sensors employed in the test bench.
Variable Sensor Range/error
Gas pressure Piezoresistive [0–5] ± 0.025 bar
Air pressure Piezoresistive [0–2] ± 0.025 bar
Gas and air temp. K-type therm. −200–+1200 ± 2.2 °C
Gas and air flow Hot wire [0–720] ± 0.72 kgh−1
Oil pressure Piezoresistive [0–6] ± 0.025 bar
Oil temperature RTD [−200–+650] ± 0.15 °C
Oil flow Coriolis [0–100]kgs−1 ± 0.1%
Table options
In this work, externally insulated tests have been performed in order to obtain, internal convective coefficients and correlations. These internal heat transfer fluxes have been obtained according to the thermal model explained in Section 3.

In order to extend validity of this work, three different turbochargers have been studied, whose main characteristics are shown in Table 2. Performance maps from those turbochargers are observed in Fig. 2. These turbochargers are typical used in small-medium Diesel engines, so the obtained results could be applied to similar turbochargers, i.e. similar sizes and compression/expansion ratios. The knowledge of heat transfer in this engines could lead to an improvement of their performance by reducing energy losses.

Table 2.
Main characteristics of the employed turbochargers.
Parameter First turbocharger Second turbocharger Third turbocharger
Turbine wheel diameter [mm] 41 38 36.5
Compressor wheel diameter [mm] 49 46 40
VGT yes, vanes yes, vanes no
Water cooled yes No yes
Type of journal bearing fixed floating ring floating ring
Engine power [kW] 129 96 75
Engine type diesel diesel petrol
Displacement [l] 2.0 1.6 1.2
Table options
Measured points for convective characterization. Left side compressor maps and ...
Fig. 2.
Measured points for convective characterization. Left side compressor maps and right side turbine maps. Legends refer to VGT opening in %
Figure options
2.1. Uncertainty analysis

The uncertainty of a measurement is a parameter that characterises the dispersion of the values that could reasonably be attributed to the action of measuring. As it has been proposed in Ref. [29] the uncertainty estimation can be evaluated by using a statistical analysis of series of observations and by other means, such as manufacturers data. In the case of the measurements of current work both types of evaluations have been performed. In one hand, the standard deviation due to the repetitiveness of the measurement is calculated using Equation (1), where n is the number of measurements, View the MathML source is the arithmetical mean of these measurements and xi the measurement. On the other hand the standard deviation due to the inaccuracy of each sensor can be computed using manufacturer data on the probability distribution of the error or assuming uniform rectangular distribution of probability if only the bounds are given [29]. In this last case the standard deviation is calculated using Equation (2) from uniform rectangular distribution of probability, where a− and a+ are the lower and the upper limits of the sensor inaccuracy.

equation(1)
View the MathML source
Turn MathJax on

equation(2)
View the MathML source
Turn MathJax on

Finally the standard deviation, representing combined uncertainty is calculated using Equation (3), taking into account both of the previous effects. Furthermore, it is also used for the computation of the uncertainty of derived variables. Using these expression all the measured or computed variables of this paper are provided with uncertainty limits given in terms of standard deviation. Uncertainty in fluid temperatures, wall temperatures and mass flows measurements are shown in Table 1, which combined with Equation (3), yield a maximum uncertainty in heat transfer measurements of 8% of the measured magnitude.

equation(3)
View the MathML source

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

Fig. 1 แสดงโครงร่างของการอากาศอย่างต่อเนื่องกระแสทดสอบม้า [11] ประกอบด้วย ด้วยอุปกรณ์ต่อไปนี้:•คอมเพรสเซอร์แบบสกรู มีความจุสูงสุดไหลเชิงมวล 0.2 kg s−1 ที่สูงสุดปล่อยแรงกดดันของ 3.5 บาร์ (มาตรวัด), ซึ่งช่วยให้การไหลมวลกับกังหันลม ควบคุมอัตราการไหลโดยรวม โดยการเปลี่ยนความเร็วสกรูคอมเพรสเซอร์หรือเปิดการจำหน่ายอิเล็กทรอนิกส์วาล์ว (ทำปลายน้ำคอมเพรสเซอร์สกรู) วาล์วนี้จะใช้เมื่อต้องการการกระแสโดยรวมต่ำกว่าขั้นต่ำที่จัดทำ โดยคอมเพรสเซอร์สกรูปล่อยบรรยากาศการไหลเพิ่มขึ้น•ไหลเชิงมวลเป็นอุ่นขนานใช้ห้าชนิดของหลอดไฟฟ้าเครื่องทำความร้อน มวลไหลผ่านเครื่องทำความร้อนที่แต่ละที่สามารถควบคุม โดยวาล์วที่วางไว้ที่ทางเข้าของพอร์ตของพวกเขา ระบบนี้สามารถเข้าถึง 720 K ที่อัตราไหลเชิงมวลสูงสุด รวบรวมใน plenum เป็น และดำเนินการทางเข้าของกังหันนี้กระแสร้อน•หลังจากที่ผ่านกังหันลม อากาศจะระบายความร้อนด้วย โดยการแลกเปลี่ยนความร้อนเพื่อให้วัดกระแสโดยรวมโดยใช้เครื่องวัดการไหลร้อนฟิล์มความแม่นยำสูง ทั้งหมดเมตรขั้นตอนในการติดตั้งแล้วก่อนหน้านี้ปรับเทียบ•เทอร์โบอัดครับอากาศจากบรรยากาศ ผ่านอากาศผ่านตัวกรองก่อนที่จะวัดก่อน น้ำปั๊มลม วาล์วความดันกลับทางอิเล็กทรอนิกส์ซึ่งมีการติดตั้งการจำลองอย่างวาล์วเครื่องยนต์บริโภค ซึ่งต่อไปนี้ปั๊มอ้างถึงปั๊มเทอร์โบเท่านั้น•ติดตั้งระบบหล่อลื่นอิสระการควบคุมอัตราการไหลของน้ำมันและความดันทางเข้าของ (โดยมีปั๊มน้ำมันและวาล์วควบคุมความดัน) อุณหภูมิสามารถจะควบคุม และแก้ไขโดยมีฮีตเตอร์ไฟฟ้าและความเย็นตามต้องการ วัดอัตราการไหลเชิงมวลของน้ำมันโดยใช้เครื่องวัดการไหล Coriolis ในขณะเดียวกัน อุณหภูมิที่ร้านและทางเข้าของวัดโดยใช้เครื่องตรวจจับอุณหภูมิความต้านทานที่แพลตตินั่ม ตัวอย่างน้ำมันนำมาเป็นระยะ ๆ เพื่อกำหนดลักษณะคุณสมบัติ (ความหนืด ความหนาแน่น และความร้อนเฉพาะกำลังแปรผันกับอุณหภูมิ)•มีการติดตั้งเซนเซอร์อุณหภูมิและความดันทางเข้าของและท่อจำหน่ายคอมเพรสเซอร์และกังหันตามแซะ (สังคมของวิศวกรรมยานยนต์) J1723 [25] และ SAE J1826 มาตรฐาน [26] วิธีนี้ ผลได้รับจะสามารถใช้ได้อย่างรวดเร็วมีเทอร์โบก่อนหน้านี้ วัดตามมาตรฐานเหล่านี้มักจะดำเนินในอุตสาหกรรม ความจริงจะน่าสนใจมากสำหรับผู้ผลิตเครื่องยนต์และเทอร์โบ สามารถใช้วิธีการจ้างงานและผลที่ได้รับในการทำงานนี้ใน turbochargers อื่น ๆ ก่อนหน้านี้ ผ่านทดสอบตามมาตรฐานเหล่านี้ซึ่งทำให้เป็นเครื่องมือที่น่าสนใจ และไม่ใช่ระยะสำหรับนักวิจัยและอุตสาหกรรมม้านั่งทดสอบมันและตำแหน่งของเซนเซอร์หลักFig. 1 ม้านั่งทดสอบมันและตำแหน่งของเซนเซอร์หลักตัวเลือกรูปตารางที่ 1 แสดงข้อมูลหลักเกี่ยวกับช่วงวัดและความไม่แน่นอนของเซนเซอร์ที่ใช้ในม้านั่งทดสอบ ทดสอบการไหลอุปกรณ์นี้มีการแบ่งหลัก ตั้งชื่อเป็น:เกือบการอะเดียแบติกการทดสอบ [9] มีวัตถุประสงค์หลักคือการ decouple จำแนกความสูญเสียทางกลจากปัญหาการถ่ายโอนความร้อนในเทอร์โบภายใต้การศึกษา [27] ด้วยวิธีนี้ ถ่ายเทความร้อนถูกย่อเล็กสุด ทางตั้งทางเข้าของกังหัน ร้านปั๊มหล่อลื่นอุณหภูมิของทางเข้าของน้ำมันในระดับเดียวกัน ทำให้ปล่อยความร้อนแฝงของน้ำมันหล่อลื่นตรงกับวัดโดยตรงความสูญเสียทางกลเทอร์โบซึ่งจะเป็นลักษณะ และการใช้แบบจำลองทางกายภาพ [11] [28] การประจักษ์คือ แบบจำลอง2พร้อมทดสอบ [10] วัตถุประสงค์หลักของการทดสอบชนิดนี้จะกำหนดลักษณะ fluxes ด้วยการพาความร้อนภายในเทอร์โบ สำรอง การทดสอบเหล่านี้สามารถแบ่งออกเป็น 2 กลุ่มหลัก:(a)ทดสอบฉนวนภายนอก ในการทดสอบเหล่านี้ เทอร์โบทั้งเป็นภายนอกฉนวน fluxes ความร้อนกับสิ่งแวดล้อม ปรากฏ เฉพาะความร้อนภายใน fluxes หลีกเลี่ยง(b)ทดสอบสัมผัส ทดสอบเหล่านี้จะดำเนินการมักจะ โดยผู้ผลิตเพื่อให้ได้แผนที่เทอร์โบ เคารพความแตกต่างกับการทดสอบก่อนหน้านี้มาจากความจริงที่ว่า fluxes ความร้อนกับสิ่งแวดล้อมได้ สภาพแวดล้อม (อุณหภูมิ) และอากาศไหลผ่านม้านั่งมีการวัดเพื่อประเมิน fluxes ความร้อนเหล่านี้อย่างถูกต้องตารางที่ 1ลักษณะของการจ้างงานในม้านั่งทดสอบเซนเซอร์ช่วงแปรเซ็นเซอร์/ข้อผิดพลาดก๊าซความดัน Piezoresistive [0-5] ± 0.025 บาร์อากาศความดัน Piezoresistive [0-2] ± 0.025 บาร์อุณหภูมิแก๊สและอากาศ ชนิด K therm. −200 – +1200 ± 2.2 ° Cก๊าซและอากาศไหลลวดร้อน [0 – 720] ± 0.72 kgh−1น้ำมันความดัน Piezoresistive [0-6] ± 0.025 บาร์น้ำมันอุณหภูมิ RTD [−200-+650] ± 0.15 ° Cน้ำมันไหล Coriolis [0 – 100] kgs−1 ± 0.1%ตัวเลือกตารางในงานนี้ ได้ปฏิบัติทดสอบฉนวนภายนอกเพื่อรับ สัมประสิทธิ์ด้วยการพาภายในและความสัมพันธ์ Fluxes ถ่ายโอนความร้อนภายในเหล่านี้ได้ถูกรับตามรูปแบบความร้อนอธิบายใน 3 ส่วนในใบสั่งเพื่อขยายการใช้งาน turbochargers สามแตกต่างกันมีการ ศึกษา ลักษณะหลักที่แสดงในตารางที่ 2 แผนที่ประสิทธิภาพจาก turbochargers ที่พบใน Fig. 2 Turbochargers เหล่านี้ได้โดยทั่วไปใช้ในเครื่องยนต์ดีเซลขนาดเล็กกลาง ดังนั้นผลลัพธ์ได้รับสามารถนำไปใช้กับ turbochargers คล้าย คล้ายกันเช่นขนาดและอัตราส่วนการบีบอัด/ขยาย ความรู้ด้านการถ่ายเทความร้อนในเครื่องยนต์นี้อาจทำให้การปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงานของพวกเขา โดยการลดการสูญเสียพลังงานตารางที่ 2ลักษณะหลักของ turbochargers เจ้าพารามิเตอร์แรกเทอร์โบสองเทอร์โบสามเทอร์โบเส้นผ่าศูนย์กลางล้อกังหัน [mm] 41 38 36.5เส้นผ่าศูนย์กลางล้ออัด [mm] 49 46 40VGT ใช่ ใช่ vanes, vanes ไม่น้ำระบายความร้อนด้วยใช่ไม่ใช่ชนิดของสมุดรายวันเรืองถาวรลอยแหวนลอยวงแหวนกำลังของเครื่องยนต์ [kW] 129 96 75เครื่องยนต์ชนิดดีเซลดีเซลเบนซินปริมาณกระบอกสูบ [l] 2.0 1.6 1.2ตัวเลือกตารางจุดวัดสำหรับจำแนกด้วยการพา แผนที่ปั๊มข้างซ้าย และ...Fig. 2 จุดวัดสำหรับจำแนกด้วยการพา แผนที่ปั๊มซ้ายและขวากังหันแผนที่ ตำนานหมายถึงเปิด VGT %ตัวเลือกรูป2.1. วิเคราะห์ความไม่แน่นอนความไม่แน่นอนของการวัดเป็นพารามิเตอร์ที่ characterises กระจายตัวของค่าที่ไม่สมเหตุสมผลเกิดจากการดำเนินการของวัด ตามที่ได้รับการเสนอชื่อในอ้างอิง [29] สามารถประเมินการประเมินความไม่แน่นอน โดยใช้การวิเคราะห์ทางสถิติของชุดสังเกต และ โดย วิธีอื่น ๆ เช่นข้อมูลผู้ผลิต กำหนดขนาดของงานปัจจุบัน ทั้งสองชนิดของการประเมินมีการดำเนิน มือหนึ่ง ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐานจาก repetitiveness วัดที่คำนวณโดยใช้สมการ (1), โดยที่ n คือ จำนวนของการวัด ดูต้น MathML เป็นมัชฌิม arithmetical ของวัดและซีเหล่านี้วัด ในอีก ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐานจาก inaccuracy ของเซ็นเซอร์แต่ละสามารถจะคำนวณจากการใช้ข้อมูลของผู้ผลิตในการกระจายความน่าเป็นข้อผิดพลาด หรือสมมติว่าความน่าเป็นรูปสี่เหลี่ยมกระจายถ้าเฉพาะขอบเขตจะได้รับ [29] ในกรณีนี้สุดท้ายส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐานจะถูกคำนวณโดยใช้สมการ (2) จากรูปสี่เหลี่ยมกระจายความน่าเป็น ที่ a− และ + มีน้อยและขีดจำกัดบนของ inaccuracy เซ็นเซอร์equation(1)ดูต้น MathMLเปิด MathJaxequation(2)ดูต้น MathMLเปิด MathJaxส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน การแสดงความไม่แน่นอนรวมในที่สุด จะคำนวณโดยใช้สมการ (3), คำนึงถึงทั้งลักษณะพิเศษก่อนหน้านี้ นอกจากนี้ ยังใช้สำหรับคำนวณความไม่แน่นอนของตัวแปรที่ได้รับการ ใช้นิพจน์เหล่านี้ที่วัด หรือคำนวณตัวแปรทั้งหมดของกระดาษนี้จะมีขีดจำกัดของความไม่แน่นอนให้ในส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน ความไม่แน่นอนในอุณหภูมิ fluid อุณหภูมิผนัง และวัดกระแสโดยรวมจะแสดงในตารางที่ 1 ผสมกับสมการ (3) ผลตอบแทน 8% ของขนาดที่วัดวัดความไม่แน่นอนสูงในการถ่ายเทความร้อนequation(3)ดูต้น MathML

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

รูป 1 แสดงรูปแบบของม้านั่งทดสอบการไหลของอากาศอย่างต่อเนื่อง [11] มันประกอบด้วยอุปกรณ์ดังต่อไปนี้•คอมเพรสเซอร์สกรูที่มีความจุไหลสูงสุด0.2 กก. s-1 ในการปฏิบัติความดันสูงสุด 3.5 บาร์ (วัด) ซึ่งมีการไหลไปยังกังหัน อัตราการไหลของมวลจะถูกควบคุมโดยการเปลี่ยนความเร็วคอมเพรสเซอร์สกรูหรือการเปิดวาล์วปล่อยอิเล็กทรอนิกส์ (ปลายน้ำวางคอมเพรสเซอร์สกรู) วาล์วนี้จะใช้เมื่อมีการไหลของมวลต่ำกว่าขั้นต่ำที่จัดทำโดยคอมเพรสเซอร์สกรูถูกต้องถูกปลดออกกับบรรยากาศการไหลพิเศษ. •การไหลของมวลความร้อนในแบบคู่ขนานโดยใช้ห้าเครื่องทำความร้อนไฟฟ้าหลอดชนิดไหลผ่านแต่ละเครื่องทำความร้อนสามารถควบคุมได้โดยวิธีการของวาล์ววางไว้ที่ทางเข้าพอร์ตของพวกเขา ระบบนี้สามารถเข้าถึงได้ถึง 720 K ที่อัตราการไหลของมวลสูงสุดกระแสร้อนนี้จะถูกเก็บรวบรวมในภายหลังใน Plenum และดำเนินการเพื่อเข้ากังหัน. •หลังจากผ่านกังหันอากาศระบายความร้อนด้วยวิธีการแลกเปลี่ยนความร้อนในการสั่งซื้อเพื่อให้การวัดอัตราการไหลของมวลโดยใช้เครื่องวัดความแม่นยำสูงการไหลของฟิล์มร้อน ทั้งหมดเมตรไหลในการติดตั้งที่ได้รับการสอบเทียบก่อนหน้านี้. •เทอร์โบคอมเพรสเซอร์ดูดอากาศจากบรรยากาศอากาศผ่านครั้งแรกที่ผ่านการกรองก่อนที่จะถูกวัด ขั้นปลายคอมเพรสเซอร์, วาล์วขับเคลื่อนด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์แรงดันย้อนกลับได้รับการติดตั้งเพื่อที่จะเลียนแบบสิ่งที่จะเป็นกลไกวาล์วไอดี คอมเพรสเซอร์ต่อไปนี้หมายถึงเฉพาะเทอร์โบคอมเพรสเซอร์. •ระบบหล่อลื่นอิสระมีการติดตั้งในการควบคุมอัตราการไหลของน้ำมันและความดันขาเข้าของ (โดยวิธีการของปั้มน้ำมันและวาล์วควบคุมความดัน) อุณหภูมิที่สามารถควบคุมและปรับเปลี่ยนได้ตามความต้องการโดยใช้เครื่องทำน้ำอุ่นไฟฟ้าและเย็น น้ำมันอัตราการไหลของมวลที่วัดโดยวิธีการวัดการไหลของโบลิทาร์ขณะเข้าและอุณหภูมิเต้าเสียบโดยการใช้เครื่องตรวจจับอุณหภูมิความต้านทานทองคำขาว ตัวอย่างน้ำมันที่นำมาเป็นระยะเพื่อที่จะอธิบายลักษณะคุณสมบัติของมัน (ความหนืดความหนาแน่นและรูปแบบความจุความร้อนเฉพาะที่มีอุณหภูมิ). •เซ็นเซอร์อุณหภูมิและความดันที่มีการติดตั้งบนขาเข้าและท่อทางออกของคอมเพรสเซอร์และกังหันตาม SAE (ที่สังคมของ วิศวกรยานยนต์) J1723 [25] และ SAE J1826 [26] มาตรฐาน ด้วยวิธีนี้ผลที่ได้รับจะถูกนำไปใช้อย่างรวดเร็วมากเทอร์โบใด ๆ ก่อนหน้านี้วัดตามมาตรฐานเหล่านี้ที่มักจะดำเนินการในอุตสาหกรรม ความจริงเรื่องนี้จะน่าสนใจมากสำหรับทั้งเครื่องยนต์และผู้ผลิตเทอร์โบชาร์จเจอร์ วิธีการจ้างงานและผลที่ได้รับในงานนี้สามารถนำมาใช้ในการทดสอบ turbochargers อื่น ๆ ก่อนหน้านี้ต่อไปนี้มาตรฐานเหล่านี้ที่ให้เป็นเครื่องมือที่น่าสนใจและไม่น้อยสำหรับนักวิจัยและอุตสาหกรรม. ม้านั่งทดสอบแผนผังและที่ตั้งของเซ็นเซอร์หลัก. รูป 1. ม้านั่งทดสอบแผนผังและที่ตั้งของเซ็นเซอร์หลัก. รูปที่ตัวเลือกตารางที่ 1 แสดงข้อมูลหลักเกี่ยวกับช่วงการวัดและความไม่แน่นอนของเซ็นเซอร์ที่ใช้ในการทดสอบม้านั่ง การทดสอบที่ดำเนินการบนแท่นขุดเจาะไหลนี้ได้ถูกแบ่งออกเป็นสองกลุ่มหลักชื่อดังนี้1. การทดสอบเกือบ-อะเดียแบติก [9] มีวัตถุประสงค์หลักคือการแยกลักษณะการสูญเสียเครื่องกลจากปัญหาการถ่ายเทความร้อนในเทอร์โบชาร์จเจอร์ภายใต้การศึกษา [27] ด้วยวิธีนี้การถ่ายเทความร้อนจะลดลงโดยการตั้งค่าเข้ากังหันเต้าเสียบคอมเพรสเซอร์และหล่อลื่นอุณหภูมิเข้าน้ำมันในระดับเดียวกัน การทำเช่นน้ำมันหล่อลื่นลดลงเอนทัลปีสอดคล้องกับวัดโดยตรงของการสูญเสียกลเทอร์โบชาร์จเจอร์ที่จะมีลักษณะและรูปแบบการใช้เชิงประจักษ์ [28] หรือรูปแบบทางกายภาพ [11]. 2. การทดสอบร้อน [10] วัตถุประสงค์หลักของชนิดของการทดสอบนี้คือการอธิบายลักษณะของฟลักซ์พาความร้อนภายในเทอร์โบชาร์จเจอร์ นอกจากนี้การทดสอบเหล่านี้สามารถแบ่งออกเป็นสองกลุ่มหลัก: (ก) การทดสอบฉนวนภายนอก ในการทดสอบเหล่านี้เทอร์โบทั้งเป็นฉนวนภายนอกหลีกเลี่ยงฟลักซ์ความร้อนที่มีต่อสิ่งแวดล้อมปรากฏฟลักซ์ความร้อนภายในเท่านั้น. (ข) การทดสอบสัมผัส การทดสอบเหล่านี้จะดำเนินการโดยปกติผู้ผลิตเพื่อให้ได้แผนที่เทอร์โบชาร์จเจอร์ เคารพความแตกต่างหลักในการทดสอบก่อนหน้านี้มาจากความจริงที่ว่าฟลักซ์ความร้อนที่สภาพแวดล้อมที่ได้รับอนุญาต สภาพสิ่งแวดล้อม (อุณหภูมิ) และการไหลของอากาศผ่านม้านั่งได้รับการวัดเพื่อที่จะประเมินได้อย่างถูกต้องฟลักซ์ความร้อนเหล่านี้. ตารางที่ 1 ลักษณะของเซ็นเซอร์ที่ใช้ในการทดสอบม้านั่ง. ตัวแปรช่วงเซนเซอร์ / ข้อผิดพลาดความดันก๊าซpiezoresistive [0-5] ± 0.025 บาร์ความดันอากาศpiezoresistive [0-2] ± 0.025 บาร์ก๊าซและอุณหภูมิอากาศ K-ประเภท Therm -200- + 1,200 ± 2.2 ° C ก๊าซและการไหลของอากาศร้อนลวด [0-720] ± 0.72 KGH-1 แรงดันน้ำมันเครื่อง piezoresistive [0-6] ± 0.025 บาร์อุณหภูมิน้ำมันRTD [-200- + 650] ± 0.15 องศาเซลเซียสการไหลของน้ำมันโบลิทาร์ [0-100] กก-1 ± 0.1% ตัวเลือกโต๊ะในงานนี้การทดสอบฉนวนภายนอกได้รับการดำเนินการเพื่อให้ได้ค่าสัมประสิทธิ์การพาความร้อนภายในและความสัมพันธ์ เหล่านี้นำผลการถ่ายเทความร้อนภายในได้รับตามรูปแบบการระบายความร้อนที่อธิบายไว้ในมาตรา 3 เพื่อที่จะขยายความถูกต้องของงานนี้สาม turbochargers ที่แตกต่างกันได้รับการศึกษาที่มีลักษณะสำคัญที่แสดงในตารางที่ 2 ผลการดำเนินงานจากแผนที่ turbochargers เหล่านั้นจะถูกตั้งข้อสังเกต ในรูป 2. turbochargers เหล่านี้เป็นเรื่องปกติที่ใช้ในเครื่องยนต์ดีเซลขนาดเล็กขนาดกลางดังนั้นผลที่ได้รับอาจจะนำไปใช้กับเทอร์โบชาร์จเจอร์ที่คล้ายกันคือขนาดที่คล้ายกันและการบีบอัด / อัตราส่วนการขยายตัว ความรู้เกี่ยวกับการถ่ายเทความร้อนในเครื่องมือนี้อาจนำไปสู่การปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงานของพวกเขาโดยการลดการสูญเสียพลังงาน. ตารางที่ 2 ลักษณะสำคัญของการจ้างงาน turbochargers. พารามิเตอร์เทอร์โบครั้งแรกครั้งที่สองที่สามเทอร์โบเทอร์โบขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางล้อกังหัน [mm] 41 38 36.5 เส้นผ่าศูนย์กลางล้อคอมเพรสเซอร์ [mm] 49 46 40 VGT ใช่ใบพัดใช่ใบพัดไม่มีน้ำระบายความร้อนด้วยใช่ไม่ใช่ประเภทของวารสารแบริ่งคงแหวนลอยลอยแหวนกำลังเครื่องยนต์[กิโลวัตต์] 129 96 75 เครื่องยนต์ชนิดดีเซลเบนซินดีเซลแทนที่ [L] 2.0 1.6 1.2 ตัวเลือกตารางจุดวัดสำหรับลักษณะการไหลเวียน แผนที่คอมเพรสเซอร์ด้านซ้ายและ ... รูป 2. จุดวัดสำหรับลักษณะการไหลเวียน แผนที่คอมเพรสเซอร์ด้านซ้ายและด้านขวาแผนที่กังหัน ตำนานหมายถึงการเปิด VGT% ในตัวเลือกรูปที่2.1 การวิเคราะห์ความไม่แน่นอนความไม่แน่นอนของการวัดเป็นพารามิเตอร์ที่ลักษณะการกระจายตัวของค่าที่พอจะนำมาประกอบกับการดำเนินการในการวัดที่เป็น ตามที่ได้รับการเสนอชื่อในการอ้างอิง [29] การประมาณค่าความไม่แน่นอนสามารถได้รับการประเมินโดยใช้การวิเคราะห์ทางสถิติของชุดของการสังเกตและการโดยวิธีการอื่นเช่นข้อมูลผู้ผลิต ในกรณีของการวัดของการทำงานในปัจจุบันทั้งสองประเภทของการประเมินผลมีการดำเนินการ ในมือข้างหนึ่งส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐานเนื่องจากการ repetitiveness ของวัดที่มีการคำนวณโดยใช้สมการ (1) โดยที่ n คือจำนวนของการวัดที่ดูแหล่งที่มา MathML เป็นค่าเฉลี่ยคณิตศาสตร์ของการวัดเหล่านี้และ xi วัด ในทางกลับกันค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานเนื่องจากการความไม่ถูกต้องของแต่ละเซ็นเซอร์สามารถคำนวณโดยใช้ข้อมูลผู้ผลิตเกี่ยวกับการกระจายความน่าจะเป็นของความผิดพลาดหรือสมมติกระจายสม่ำเสมอของความน่าจะเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าถ้าเพียงขอบเขตจะได้รับ [29] ในกรณีนี้เมื่อค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานจะคำนวณโดยใช้สมการ (2) จากการจำหน่ายเครื่องแบบสี่เหลี่ยมของความน่าจะเป็นที่ a- และ + มีขีด จำกัด บนและล่างของความไม่ถูกต้องเซ็นเซอร์. สมการ (1) ดูแหล่งที่มา MathML เปิด MathJax ในสมการ(2) ดูแหล่งที่มา MathML เปิด MathJax ในที่สุดส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐานที่เป็นตัวแทนของความไม่แน่นอนรวมคำนวณโดยใช้สมการ(3) โดยคำนึงถึงผลกระทบทั้งที่ก่อนหน้านี้ นอกจากนี้มันยังถูกนำมาใช้ในการคำนวณความไม่แน่นอนของตัวแปรที่ได้มานั้น ใช้การแสดงออกเหล่านี้ตัวแปรที่วัดหรือคำนวณของการวิจัยนี้มีให้กับข้อ จำกัด ที่กำหนดความไม่แน่นอนในแง่ของส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน ความไม่แน่นอนในอุณหภูมิของเหลวที่อุณหภูมิผนังและมวลไหลวัดแสดงในตารางที่ 1 ซึ่งรวมกับสมการ (3) ความไม่แน่นอนให้ผลผลิตสูงสุดวัดการถ่ายเทความร้อนจาก 8% ของขนาดที่วัดได้. สมการ (3) ดูแหล่งที่มา MathML

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

รูปที่ 1 แสดงแผนผังของม้านั่งทดสอบอัตราการไหลของอากาศอย่างต่อเนื่อง [ 11 ] มันประกอบด้วยอุปกรณ์ดังต่อไปนี้ :
-
สกรูคอมเพรสเซอร์ที่มีการไหลของมวล 0.2 กิโลกรัม ความจุสูงสุดของ s − 1 ที่ปล่อยประจุแรงดันสูงสุด 3.5 บาร์ ( วัด ) ซึ่งมีมวลไหลกังหันอัตราการไหลเชิงมวลจะถูกควบคุมโดยการเปลี่ยนสกรูความเร็วหรือการเปิดของวาล์วอิเล็กทรอนิกส์ ( วางจำหน่ายผ่านสกรูคอมเพรสเซอร์ ) วาล์วนี้จะใช้เมื่อการไหลของมวลมากกว่าราคาต่ำสุดที่จัดโดยสกรูจะต้องถูกไล่ออก เพื่อบรรยากาศการไหลพิเศษ
-
มวลไหลอุ่นขนานใช้ห้าประเภทของหลอดไฟฟ้า heatersการไหลผ่านของแต่ละเครื่องจะถูกควบคุมโดยลิ้นอยู่ที่พอร์ตขาเข้าของพวกเขา ระบบนี้สามารถเข้าถึงได้ถึง 720 K ที่สูงสุดอัตราการไหล , การไหลที่ร้อนนี้จะถูกเก็บรวบรวมและดำเนินการต่อมาใน Plenum ให้กังหันปากน้ำ
-
หลังจากผ่านกังหันอากาศเย็น โดยการแลกเปลี่ยนความร้อนเพื่อให้เครื่องวัดอัตราการไหลเครื่องวัดอัตราการไหลของมวลที่ใช้ฟิล์มร้อนความแม่นยำสูง เมตรไหลในการติดตั้งได้ก่อนหน้านี้ สอบเทียบ
-
เทอร์โบคอมเพรสเซอร์ดูดอากาศจากบรรยากาศ อากาศ ผ่าน แรกผ่านตัวกรองก่อนที่จะถูกวัด ปลายน้ำที่ปั๊มลมเป็นระบบขับเคลื่อนวาล์วความดันกลับได้รับการติดตั้งเพื่อที่จะเลียนแบบสิ่งที่จะเป็นวาล์วไอดีของเครื่องยนต์ ซึ่งหมายถึงเฉพาะเทอร์โบคอมเพรสเซอร์คอมเพรสเซอร์
-
ระบบหล่อลื่นที่เป็นอิสระและการควบคุมอัตราการไหลของน้ำมันและความดันขาเข้า ( โดยวิธีการปั๊มน้ำมันและควบคุมความดันวาล์ว )อุณหภูมิที่สามารถควบคุมและแก้ไขตามที่ต้องการ โดยการใช้เครื่องทำน้ำอุ่นไฟฟ้าและเย็น อัตราการไหลของน้ำมันขนาดใหญ่วัดโดยวิธีการของ Coriolis เครื่องวัดอัตราการไหล ขณะเข้าและอุณหภูมิเต้าเสียบจะวัดโดยใช้เครื่องตรวจจับอุณหภูมิแพลทินัมต้านทาน ตัวอย่างน้ำมันมาเป็นระยะ ๆ เพื่อที่จะศึกษาคุณสมบัติของมัน ( ความหนืดความหนาแน่นและรูปแบบความจุความร้อนกับอุณหภูมิ )
-
อุณหภูมิและเซ็นเซอร์ความดันติดตั้งบนขาเข้าและขาออกท่อของเครื่องกังหันตามเซ ( สังคมของวิศวกรยานยนต์ ) j1723 [ 25 ] และเซ j1826 [ 26 ] มาตรฐานในวิธีนี้ผลจะใช้อย่างรวดเร็วในเทอร์โบก่อนหน้านี้วัดต่อไปนี้มาตรฐานที่มักจะใช้ในอุตสาหกรรม ความจริงนี้จะน่าสนใจมากสำหรับทั้งเครื่องยนต์และผู้ผลิตเทอร์โบ .วิธีการวิจัยและผลที่ได้รับในงานนี้สามารถใช้ในการทดสอบตามมาตรฐานเหล่านี้เทอร์โบอื่น ๆก่อนหน้านี้ที่ให้น่าสนใจและไม่ใช่เครื่องมือกระจอกทั้งนักวิจัยและอุตสาหกรรม .
ม้านั่งทดสอบวงจรและตำแหน่งของเซ็นเซอร์หลัก .
รูปที่ 1
ม้านั่งทดสอบแผนผังและตำแหน่งของเซ็นเซอร์หลัก

รูปที่เลือกตารางที่ 1 แสดงช่วงที่เกี่ยวกับการวัดข้อมูลหลักและความไม่แน่นอนของเซ็นเซอร์ที่ใช้ในการทดสอบ . การทดสอบการไหลอุปกรณ์นี้ได้ถูกแบ่งออกเป็นสองกลุ่มหลัก ชื่อ :

1
ทดสอบเกือบสำหรับ [ 9 ] ซึ่งมีวัตถุประสงค์หลักคือ เพื่อการถ่ายโอนความร้อนเชิงกลดีคัปเปิลขาดทุนจากปัญหาในเทอร์โบภายใต้การศึกษา [ 27 ] ในวิธีนี้ถ่ายเทความร้อนจะลดลงโดยการตั้งกังหันที่ใช้เต้าเสียบและอุณหภูมิน้ำมันหล่อลื่นอัดเข้าในระดับเดียวกัน ทำดังนั้นน้ำมันหล่อลื่นเอนลดลงสอดคล้องกับการวัดโดยตรงของเทอร์โบกลการสูญเสียที่จะจำลองลักษณะการใช้ข้อมูลเชิงประจักษ์ [ 28 ] [ ทางกายภาพหรือรุ่นที่ 11 ] .
2
ทดสอบร้อน [ 10 ]วัตถุประสงค์หลักของการทดสอบประเภทนี้เป็นลักษณะฟลักซ์ความร้อนหมุนเวียนภายในเทอร์โบ . นอกจากนี้ การทดสอบเหล่านี้สามารถแบ่งออกเป็นสองกลุ่มหลัก :
( )
ภายนอกฉนวนการทดสอบ ในการทดสอบเหล่านี้เทอร์โบทั้งภายนอกหุ้มฟลักซ์ความร้อนเพื่อหลีกเลี่ยงสภาพแวดล้อมที่ปรากฏภายในฟลักซ์ความร้อน .
( b )
เปิดเผยการทดสอบการทดสอบเหล่านี้มักจะดำเนินการโดยผู้ผลิตเพื่อให้ได้แผนที่เทอร์โบ . หลักความแตกต่างเกี่ยวกับการทดสอบก่อนมาจากการที่ฟลักซ์ความร้อนเพื่อสิ่งแวดล้อมที่ได้รับอนุญาต สภาพแวดล้อม ( อุณหภูมิ ) และการไหลของอากาศผ่านม้านั่งได้รับการวัดเพื่อประเมินถูกต้องฟลักซ์ความร้อนเหล่านี้

โต๊ะ 1ลักษณะของเซ็นเซอร์ที่ใช้ในการทดสอบ .

ช่วงข้อผิดพลาด / ตัวแปรเซ็นเซอร์ความดันก๊าซ Piezoresistive [ 0 – 5 ] ± 0.025 บาร์
ความดันอากาศ Piezoresistive [ 0 – 2 ] ± 0.025 บาร์
ก๊าซและอุณหภูมิอากาศ ประเภทความร้อน . − 200 – 1 , 200 ± 2.2 ° C
ก๊าซและการไหลของอากาศร้อนลวด [ 0 – 720 ] ± 0.72 kgh − 1
แรงดันน้ำมัน Piezoresistive [ 0 – 6 ] ± 0.025 บาร์
น้ำมันอุณหภูมิ RTD [ − 200 – 650 ] ± 0.15 ° C
น้ำมันไหล Coriolis [ 0 – 100 กิโลกรัม− 1 ± 0.1 %

ตารางตัวเลือกในงานนี้ได้ทำการทดสอบฉนวนภายนอกเพื่อหาสัมประสิทธิ์การพาภายในและสหสัมพันธ์ เหล่านี้ภายในการถ่ายเทความร้อนต่อได้ตามการระบายความร้อนแบบที่อธิบายในข้อ 3 .

เพื่อเพิ่มความถูกต้องของงานนี้ สามเทอร์โบที่แตกต่างกันได้รับศึกษาที่มีลักษณะหลักที่แสดงในตารางที่ 2 แสดงแผนที่จากเทอร์โบ ผู้สังเกตในรูปที่ 2 เทอร์โบเหล่านี้โดยทั่วไปที่ใช้ในเครื่องยนต์ดีเซลขนาดกลาง ขนาดเล็ก ดังนั้นผลที่ได้รับสามารถใช้กับเทอร์โบที่คล้ายกัน เช่นขนาดและอัตราส่วนการบีบอัด / ขยายที่คล้ายกัน .ความรู้ของการถ่ายเทความร้อนในเครื่องยนต์อาจนำไปสู่การปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงานของพวกเขาโดยการลดการสูญเสียพลังงาน


โต๊ะ 2 . คุณลักษณะหลักของลูกจ้าง turbochargers .
พารามิเตอร์แรกที่สองที่สามเทอร์โบเทอร์โบเทอร์โบ
กังหันเส้นผ่าศูนย์กลางล้อ [ อืม ] 41 38 36.5
คอมเพรสเซอร์เส้นผ่าศูนย์กลางล้อ [ อืม ] 49 46 40
vgt ใช่ , ใบพัดครับ ใบพัดไม่ใช่ไม่ครับ

น้ำระบายความร้อนด้วยประเภทของวารสารแบริ่งคงที่แหวนแหวน ลอยลอย พลังเครื่องยนต์ขนาด
[ ]
129 96 75 ชนิดของเครื่องยนต์ดีเซลดีเซลเบนซิน
+ [ L ] ตัวเลือกตาราง 2.0 1.6 1.2

จุดวัดสำหรับการออกแบบตัวละคร ด้านซ้าย คอมเพรสเซอร์ แผนที่ และ . . . . . . .
รูปที่ 2
วัดจุดสำหรับการออกแบบตัวละคร ด้านซ้ายและด้านขวาอัดแผนที่แผนที่กังหัน . ตำนานอ้างถึงใน %
vgt เปิดรูปตัวเลือก
2.1 . ความไม่แน่นอนการวิเคราะห์

ความไม่แน่นอนของการวัดค่าพารามิเตอร์ที่เป็นเอกลักษณ์แห่งความหรูหราของการกระจายตัวของค่าที่เหมาะสมอาจเกิดจากการกระทำของวัด ตามที่ได้มีการเสนอในอังกฤษ [ 29 ] การประมาณความไม่แน่นอนสามารถประเมินโดยใช้การวิเคราะห์ทางสถิติของชุดของการสังเกตและโดยวิธีการอื่น เช่น ข้อมูลผู้ผลิตในกรณีของการวัดของงานทั้งสองประเภทของการประเมินที่ได้รับการ ในมือข้างหนึ่ง , ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐานจาก repetitiveness ของการวัดคำนวณโดยใช้สมการ ( 1 ) โดยที่ n คือหมายเลขของการวัดดู MathML แหล่งคือหมายถึงคณิตศาสตร์ของการวัดเหล่านี้และ Xi )บนมืออื่น ๆ ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน เนื่องจาก ไม่เซนเซอร์แต่ละตัวสามารถคำนวณโดยใช้ข้อมูลผู้ผลิตในการแจกแจงความคลาดเคลื่อนหรือสมมติว่ากระจายสี่เหลี่ยมเครื่องแบบความน่าจะเป็นถ้าขอบเขตจะได้รับ [ 29 ] ในคดีสุดท้ายนี่ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐานคำนวณโดยใช้สมการ ( 2 ) จากการกระจายสี่เหลี่ยมเครื่องแบบของความน่าจะเป็นที่ บริษัท เวสเทิร์น และอยู่ล่างและขีด จำกัด บนของเซ็นเซอร์ไม่สมการ ( 1 )


ดู MathML แหล่ง


เปิด mathjax ในสมการ ( 2 )

เปิดแหล่งที่มาดู MathML mathjax บน

ในที่สุด ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน ซึ่งความไม่แน่นอนรวมคำนวณโดยใช้สมการ ( 3 ) การพิจารณาทั้งผลก่อน นอกจากนี้นอกจากนี้ยังใช้สำหรับการคำนวณของความไม่แน่นอนของการใช้ตัวแปร ใช้เหล่านี้แสดงออกทุกวัด หรือคำนวณตัวแปรของกระดาษนี้มีไว้กับความไม่แน่นอน จำกัด ได้รับในแง่ของค่าส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน ความไม่แน่นอนในอุณหภูมิของเหลวอุณหภูมิผนังและมวลไหลวัดจะถูกแสดงในตารางที่ 1 ซึ่งรวมกับสมการที่ ( 3 )ผลผลิตสูงสุดของความไม่แน่นอนในการวัดการถ่ายเทความร้อนของ 8 % จากวัดสำคัญ สมการ ( 3 )


ดู MathML แหล่ง