ब्रेक-विशिष्ट ईंधन की खपत

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ब्रेक-विशिष्ट ईंधन की व्यय (बीएसएफसी) किसी भी प्राइम मूवर की ईंधन दक्षता का उपाय है जो ईंधन को जलाता है और घूर्णी या शाफ्ट शक्ति का उत्पादन करता है। यह सामान्यतः शाफ्ट आउटपुट के साथ आंतरिक दहन इंजन की दक्षता की समानता करने के लिए प्रयोग किया जाता है।

यह उत्पादित शक्ति (भौतिकी) द्वारा विभाजित ईंधन की व्यय की दर है। पारंपरिक इकाइयों में, यह प्रति घंटे पाउंड में ईंधन की व्यय को ब्रेक हॉर्स पावर , lb/(hp⋅h) से विभाजित करके मापता है; एसआई इकाइयों में, यह विशिष्ट ऊर्जा की इकाइयों के व्युत्क्रम के kg/J = s2/m2 अनुरूप है।

इस कारण से इसे शक्ति-विक्षनरी: विशिष्ट ईंधन व्यय के रूप में भी जाना सकता है। बीएसएफसी विभिन्न इंजनों की ईंधन दक्षता की सरलता से समानता करने की अनुमति देता है।

शब्द "ब्रेक" यहाँ "ब्रेक हॉर्सपावर" के रूप में टार्क को मापने की विधि को संदर्भित करता है (प्रोनी ब्रेक देखें)।

बीएसएफसी गणना (मीट्रिक इकाइयों में)

बीएसएफसी की गणना करने के लिए सूत्र का उपयोग किया जाता है

जहां

प्रति सेकंड ग्राम में ईंधन की व्यय दर (g/s) है
वाट में उत्पादित शक्ति है जहां (में)
रेडियंस प्रति सेकंड (rad/s) में इंजन की गति है
न्यूटन मीटर में इंजन टॉर्क (N⋅m) है

r के उपरोक्त मान, , और परीक्षण स्टैंड में लगे इंजन को उपकरण द्वारा सरलता से मापा जा सकता है। बीएसएफसी की परिणामी इकाइयाँ ग्राम प्रति जूल (g/J) हैं

सामान्यतः बीएसएफसी ग्राम प्रति किलोवाट-घंटा (g/(kW⋅h)) की इकाइयों में व्यक्त किया जाता है। रूपांतरण कारक इस प्रकार है:

BSFC [g/(kW⋅h)] = BSFC [g/J] × (3.6 × 106)

मीट्रिक और इंपीरियल इकाइयों के मध्य रूपांतरण है:

BSFC [g/(kW⋅h)] = BSFC [lb/(hp⋅h)] × 608.277

BSFC [lb/(hp⋅h)] = BSFC [g/(kW⋅h)] × 0.001644

बीएसएफसी संख्या और दक्षता के मध्य संबंध

किसी इंजन की वास्तविक दक्षता की गणना करने के लिए उपयोग किए जा रहे ईंधन के ऊर्जा घनत्व की आवश्यकता होती है।

विभिन्न ईंधनों में भिन्न-भिन्न ऊर्जा घनत्व होते हैं जो ईंधन के ताप मान द्वारा परिभाषित होते हैं। अल्प ताप मान (एलएचवी) का उपयोग आंतरिक-दहन-इंजन-दक्षता गणनाओं के लिए किया जाता है क्योंकि नीचे के तापमान पर गर्मी 150 °C (300 °F) उपयोग में नहीं लाया जा सकता।

वाहन ईंधन के लिए अल्प ताप मूल्यों के कुछ उदाहरण हैं:

प्रमाणन पेट्रोल = 18,640 ब्रिटिश थर्मल यूनिट/lb (0.01204 kW⋅h/g)
नियमित गैसोलीन = 18,917 BTU/lb (0.0122222 kW⋅h/g)
डीजल ईंधन = 18,500 BTU/lb (0.0119531 kW⋅h/g)

इस प्रकार डीजल इंजन की दक्षता = 1/(BSFC × 0.0119531) और गैसोलीन इंजन की दक्षता = 1/(BSFC × 0.0122225) होती है।

ऑपरेटिंग महत्व के रूप में बीएसएफसी संख्या का उपयोग और चक्र औसत आंकड़े के रूप में

बीएसएफसी [g/(kW⋅h)] नक्शा
Main article: व्यय का मानचित्र

किसी भी इंजन के भिन्न-भिन्न गति और भार पर भिन्न-भिन्न बीएसएफसी मूल्य होंगे। उदाहरण के लिए, प्रत्यागामी इंजन अधिकतम दक्षता प्राप्त करता है जब सेवन वायु अनियंत्रित होती है और इंजन अपने चरम टोक़ के निकट चल रहा होता है। दक्षता अधिकतर विशेष इंजन के लिए रिपोर्ट की जाती है, यद्यपि इसकी अधिकतम दक्षता नहीं है किन्तु ईंधन अर्थव्यवस्था चक्र सांख्यिकीय औसत है। उदाहरण के लिए, गैसोलीन इंजन के लिए बीएसएफसी का चक्र औसत मूल्य 322 g/(kW⋅h) है, जो 25% (1/(322 × 0.0122225) = 0.2540) की दक्षता में अनुवाद करता है। भिन्न-भिन्न परिचालन स्थितियों के कारण वास्तविक दक्षता इंजन के औसत से अल्प या अधिक हो सकती है। उत्पादन गैसोलीन इंजन के स्थिति में, सबसे कुशल बीएसएफसी लगभग 225 g/(kW⋅h) है, जो 36% की थर्मोडायनामिक दक्षता के सामान है।

डीजल इंजन का आईएसओ-बीएसएफसी मानचित्र (ईंधन द्वीप प्लॉट) दिखाया गया है। 206 बीएसएफसी के स्वीट स्पॉट में 40.6% दक्षता है। एक्स-अक्ष आरपीएम है; बार (इकाई) में y-अक्षबीएमईपी है। (बीएमईपी टॉर्कः के समानुपाती है)

इंजन डिजाइन और क्लास के लिए बीएसएफसी संख्या का महत्व

भिन्न-भिन्न इंजन डिजाइन, और अल्प्प्रेशन रेशियो और पावर रेटिंग के लिए बीएसएफसी संख्याबहुत बदल जाते हैं। डीजल और गैसोलीन इंजन जैसे विभिन्न वर्गों के इंजनों में बहुत भिन्न बीएसएफसी संख्या होंगे, जो 200 g/(kW⋅h) से अल्प (अल्प गति और उच्च टोक़ पर डीजल) से लेकर 1,000 g/(kW⋅h) से अधिक (टर्बोप्रॉप) अल्प शक्ति स्तर पर) है।

शाफ्ट इंजन के लिए बीएसएफसी के मूल्यों के उदाहरण

निम्न तालिका कई प्रकार के इंजनों की विशिष्ट ईंधन व्यय के उदाहरण के रूप में मान लेती है। विशिष्ट इंजनों के लिए मान नीचे दिखाए गए तालिका मानों से भिन्न हो सकते हैं। ऊर्जा रूपांतरण दक्षता 42.7 MJ/kg के निम्न ताप मान पर आधारित है (84.3 g/(kW⋅h)) डीजल ईंधन और जेट ईंधन के लिए, 43.9 MJ/kg (82 g/(kW⋅h)) गैसोलीन के लिए है।

kW hp वर्ष इंजन प्रकार आवेदन lb/(hp⋅h) g/(kW⋅h) क्षमता
48 64 1989 रोटैक्स 582 गैसोलीन, 2-स्ट्रोक एविएशन, अल्ट्रालाइट, यूरोफ्लाई फायर फॉक्स 0.699 425[1] 19.3%
321 431 1987 बीओ06बी/पीए टर्बोशाफ्ट हेलीकॉप्टर, वाईएसएस 135 0.553 336[2] 24.4%
427 572 1987 PW207D टर्बोशाफ्ट हेलीकॉप्टर, बेल 427 0.537 327[2] 25.1%
500 670 1981 Arrius 2B1/2B1A-1 टर्बोशाफ्ट हेलीकॉप्टर, वाईएसएस 135 0.526 320[2] 25.6%
13.1 17.8 1897 Motor 250/400[3] डीजल, चार स्ट्रोक स्थिर औद्योगिकl डीज़ल इंजन 0.533 324 26.2%
820 1,100 1960 PT6C-67C टर्बोशाफ्ट हेलीकॉप्टर, AW139 0.490 298[2] 27.5%
515 691 1991 Mazda R26B[4] वान्केल, चार-रोटर रेस कार, मज़्दा 787B 0.470 286 28.7%
958 1,285 1989 MTR390 टर्बोशाफ्ट हेलीकॉप्टर, चीता 0.460 280[2] 29.3%
84.5 113.3 1996 Rotax 914 पेट्रोल,टर्बो एविएशन, लाइट-स्पोर्ट एयरक्राफ्ट, WT9 डायनामिक 0.454 276[5] 29.7%
88 118 1942 Lycoming O-235-L पेट्रोल विमानन, सामान्य विमानन, सेसना 152 0.452 275[6] 29.8%
1,770 2,380 1973 GE T700 टर्बोशाफ्ट हेलीकॉप्टर, AH-1/UH-60/AH-64 0.433 263[7] 31.1%
3,781 5,071 1995 पीडब्लू150 टर्बोप्रॉप एयरलाइनर, डैश 8-400 0.433 263[2] 31.1%
1,799 2,412 1984 रत्मा-01/एएम टर्बोशाफ्ट हेलीकॉप्टर, NH90 0.420 255[2] 32.1%
63 84 1991 जीएम सैटर्न I4 इंजन पेट्रोल कारें, सैटर्न एस-सीरीज़ 0.411 250[8] 32.8%
150 200 2011 फोर्ड इकोबूस्ट पेट्रोल,टर्बो कारें, फोर्ड 0.403 245[9] 33.5%
300 400 1961 आगामी IO-720 पेट्रोल विमानन, सामान्य विमानन, पीएसी फ्लेचर 0.4 243[10] 34.2%
5,600 7,500 1989 जीई टी408 टर्बोशाफ्ट हेलीकॉप्टर, CH-53K 0.4 240[7] 33.7%
7,000 9,400 1986 रोल्स-रॉयस MT7 गैस टर्बाइन होवरक्राफ्ट, एसएससी 0.3998 243.2[11] 34.7%
2,000 2,700 1945 राइट R-3350 डुप्लेक्स-चक्रवात पेट्रोल,टर्बो-मिश्रण विमानन, वाणिज्यिक विमानन; बी-29, तारामंडल, डीसी-7 0.380 231[12] 35.5%
57 76 2003 टोयोटा 1NZ-FXE पेट्रोल कार, ​​टोयोटा प्रियस 0.370 225[13] 36.4%
8,251 11,065 2005 यूरोप्रॉप TP400 टर्बोप्रॉप एयरबस A400M 0.350 213[14] 39.6%
550 740 1931 जंकर्स जुमो 204 डीजल दो-आघात,टर्बो एविएशन, अल्पर्शियल एविएशन, जंकर्स जू 86 0.347 211[15] 40%
36,000 48,000 2002 रोल्स-रॉयस मरीन ट्रेंट टर्बोशाफ्ट समुद्री प्रणोदन 0.340 207[16] 40.7%
2,340 3,140 1949 नेपियर घुमंतू डीज़ल-मिश्रण अवधारणा विमान इंजन 0.340 207[17] 40.7%
165 221 2000 वोक्सवैगन 3.3 वी 8 टीडीआई डीज़ल कार, ​​ऑडी A8 0.337 205[18] 41.1%
2,013 2,699 1940 ड्यूट्ज़ डीजेड 710 डीज़ल दो-आघात अवधारणा विमान इंजन 0.330 201[19] 41.9%
42,428 56,897 1993 जीई एलएम 6000 टर्बोशाफ्ट समुद्री प्रणोदन, बिजली उत्पादन 0.329 200.1[20] 42.1%
130 170 2007 बीएमडब्ल्यू N47 2L डीज़ल कार, ​​​​बीएमडब्ल्यू 0.326 198[21] 42.6%
88 118 1990 ऑडी 2.5L टीडीआई डीज़ल कार, ​​ऑडी 100 0.326 198[22] 42.6%
620 830 स्कैनिया एबी DC16 078A डीज़ल 4-आघात विद्युत उत्पादन 0.312 190[23] 44.4%
1,200 1,600 early 1990s वार्टसिला 6L20 डीज़ल 4-आघात समुद्री प्रणोदन 0.311 189.4[24] 44.5%
3,600 4,800 MAN डीज़ल 6L32/44CR डीज़ल 4-आघात समुद्री प्रणोदन, विद्युत उत्पादन 0.283 172[25] 49%
4,200 5,600 2015 वार्टसिला W31 डीज़ल 4-आघात समुद्री प्रणोदन, विद्युत उत्पादन 0.271 165[26] 51.1%
34,320 46,020 1998 वार्टसिला-सुल्जर RTA96-सी डीज़ल 2-आघात समुद्री प्रणोदन, विद्युत उत्पादन 0.263 160[27] 52.7%
27,060 36,290 MAN डीज़ल S80ME-C9.4-TII डीज़ल 2-आघात समुद्री प्रणोदन, विद्युत उत्पादन 0.254 154.5[28] 54.6%
34,350 46,060 MAN डीज़ल G95ME-C9 डीज़ल 2-आघात समुद्री प्रणोदन 0.254 154.5[29] 54.6%
605,000 811,000 2016 जनरल इलेक्ट्रिक 9HA संयुक्त चक्र गैस टरबाइन विद्युत उत्पादन 0.223 135.5 (eq.) 62.2%[30]
640,000 860,000 2021 जनरल इलेक्ट्रिक 7HA.3 संयुक्त चक्र गैस टरबाइन विद्युत उत्पादन (प्रस्तावित) 0.217 131.9 (eq.) 63.9%[31]

टर्बोप्रॉप दक्षता उच्च शक्ति पर हीअच्छी होती है; एसएफसी अल्प शक्ति पर दृष्टिकोण के लिए नाटकीय रूप से बढ़ता है (30% पीmax) और विशेष रूप से निष्क्रिय (7% Pmax) :

2,050 kW Pratt & Whitney Canada PW127टर्बोprop (1996)[32]
प्रणाली शक्ति ईंधन प्रवाह SFC ऊर्जा दक्षता
नाममात्र निष्क्रिय (7%) 192 hp (143 kW) 3.06 kg/min (405 lb/h) 1,282 g/(kW⋅h) (2.108 lb/(hp⋅h)) 6.6%
दृष्टिकोण (30%) 825 hp (615 kW) 5.15 kg/min (681 lb/h) 502 g/(kW⋅h) (0.825 lb/(hp⋅h)) 16.8%
अधिकतम क्रूज (78%) 2,132 hp (1,590 kW) 8.28 kg/min (1,095 lb/h) 312 g/(kW⋅h) (0.513 lb/(hp⋅h)) 27%
अधिकतम चढ़ाई (80%) 2,192 hp (1,635 kW) 8.38 kg/min (1,108 lb/h) 308 g/(kW⋅h) (0.506 lb/(hp⋅h)) 27.4%
अधिकतम जारी (90%) 2,475 hp (1,846 kW) 9.22 kg/min (1,220 lb/h) 300 g/(kW⋅h) (0.493 lb/(hp⋅h)) 28.1%
टेक-ऑफ (100%) 2,750 hp (2,050 kW) 9.9 kg/min (1,310 lb/h) 290 g/(kW⋅h) (0.477 lb/(hp⋅h)) 29.1%


यह भी देखें

संदर्भ

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