Формулы, базирующиеся на работах Г. Эйхельберга

Вторая группа формул базируется на исследованиях температурных колебаний на тепловоспринимающих поверхностях с целью получения мгновенных значений плотности теплового потока q. Такая возможность появилась у исследователей в результате разработки методов малоинерционной термометрии и а также методов решения обратной задачи теплопроводности – ОЗТ. Впервые эти работы проведены Эйхельбергом (1891-1972) при испытании судовых дизелей бескомпрессорного типа (Д 38/46,
n = 400 об/мин, P_e = 7,8 Бар). Определяющая скорость – C_m, определяющие термодинамические параметры – текущая температура и давление газа в цилиндре, радиационная составляющая учитывается косвенно [24].

Основным характерным представителем данной группы является собственно зависимость Эйхельберга (1939):

или (63)

Разница в указанных формулах лишь в том, что в первой давление выражается в [кгс/см²], а во второй в [МПа].

Относительно формулы Нуссельта, Эйхельберг придал большее значение температуре по сравнению с давлением, чем учел влияние радиационного теплообмена на суммарную теплоотдачу.

Следует отметить, что с современной точки зрения, Эйхельберг впервые применил подход к расчету интенсивности теплоотдачи в КС с позиции сложного радиационно-конвективного теплообмена (т.е. не стал выделять конвективную и радиационную составляющие). Это, наверное, следует считать преимуществом, а не недостатком формулы.

Другими известными вариациями формулы Эйхельберга являются формула Кинда (1962):

, (64)

где w – угловая скорость вращения коленчатого вала;

и Пфлаума (1961):

, (65)

где , при этом «+» соответствует м/с. K – коэффициент, учитывающий рассматриваемую поверхность теплообмена и нагрузку на двигатель:

для головки и поршня: ,

для гильзы: .

Здесь Р _ц – текущее термодинамическое давление в цилиндре при сгорании,
Р ₀ – текущее давление в цилиндре при прокручивании без сгорания.

В. Пфлаум (1896-1989) впервые показал и учел в своей зависимости то, что интенсивность теплообмена в КС носит сугубо локальный характер. Кроме этого, он оценил долю радиационного теплообмена в КС дизеля – до 50 % от суммарной теплоотдачи. Факт учета уровня нагрузки на двигатель (что равноценно влиянию лучистой составляющей теплового потока) является безусловным преимуществом формулы Пфлаума.

Однако общими недостатками первых двух групп зависимостей являются:

– определяющей скоростью является средняя скорость поршня C_m, которая может служить лишь оценочным фактором в расчете теплоотдачи для камер сгорания различного типа;

– все формулы этих групп “размерные”, поэтому носят сугубо эмпирический характер и применимы только для сходных условий с опытами, в которых они были получены;

– в зависимостях отсутствует определяющий размер;

– температура газа в указанных зависимостях находится в положительной степени, однако: , т.е. коэффициент теплоотдачи a должен уменьшаться при увеличении температуры, а не наоборот, поскольку вязкость рабочего тела n с ее ростом также растет, а Re уменьшается.