ब्रेक-विशिष्ट ईंधन की खपत

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ब्रेक-विशिष्ट ईंधन की खपत (BSFC) किसी भी प्राइम मूवर की ईंधन दक्षता का एक उपाय है जो ईंधन को जलाता है और घूर्णी या शाफ्ट शक्ति का उत्पादन करता है। यह आम तौर पर शाफ्ट आउटपुट के साथ आंतरिक दहन इंजन की दक्षता की तुलना करने के लिए प्रयोग किया जाता है।

यह उत्पादित शक्ति (भौतिकी) द्वारा विभाजित ईंधन की खपत की दर है। पारंपरिक इकाइयों में, यह प्रति घंटे पाउंड में ईंधन की खपत को ब्रेक हॉर्स पावर , lb/(hp⋅h) से विभाजित करके मापता है; एसआई इकाइयों में, यह विशिष्ट ऊर्जा की इकाइयों के व्युत्क्रम के अनुरूप है, किग्रा/जे = एस2/मि2</उप>।

इस कारण से इसे शक्ति-विक्षनरी: विशिष्ट ईंधन खपत के रूप में भी सोचा जा सकता है। बीएसएफसी विभिन्न इंजनों की ईंधन दक्षता की सीधे तुलना करने की अनुमति देता है।

ब्रेक हॉर्सपावर के रूप में यहां ब्रेक शब्द टॉर्क को मापने की एक ऐतिहासिक विधि को संदर्भित करता है (प्रोनी ब्रेक देखें)।

बीएसएफसी गणना (मीट्रिक इकाइयों में)

बीएसएफसी की गणना करने के लिए सूत्र का उपयोग करें

कहाँ:

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

आर के उपरोक्त मान, , और एक परीक्षण स्टैंड में लगे इंजन और चल रहे इंजन पर लागू भार के साथ इंस्ट्रूमेंटेशन द्वारा आसानी से मापा जा सकता है। BSFC की परिणामी इकाइयाँ ग्राम प्रति जूल (g/J) हैं

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

बीएसएफसी [जी/(केडब्ल्यू⋅एच)] = बीएसएफसी [जी/जे] × (3.6 × 10 )6)

मीट्रिक और इंपीरियल इकाइयों के बीच रूपांतरण है:

बीएसएफसी [जी/(केडब्ल्यू⋅एच)] = बीएसएफसी [एलबी/(एचपी⋅एच)] × 608.277
बीएसएफसी [एलबी/(एचपी⋅एच)] = बीएसएफसी [जी/(किलोवाट⋅एच)] × 0.001644

बीएसएफसी संख्या और दक्षता के बीच 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 अलग-अलग ऊर्जा घनत्व होते हैं जो ईंधन के ताप मान द्वारा परिभाषित होते हैं। कम ताप मान (LHV) 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 कम 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 एक डीजल इंजन की दक्षता = 1/(BSFC × 0.0119531) और एक गैसोलीन इंजन की दक्षता = 1/(BSFC × 0.0122225)

ऑपरेटिंग वैल्यू के रूप में बीएसएफसी नंबरों का उपयोग और चक्र औसत आंकड़े के रूप में

बीएसएफसी [g/(kW⋅h)] नक्शा
Main article: Consumption map

किसी भी इंजन के अलग-अलग गति और भार पर अलग-अलग बीएसएफसी मूल्य होंगे। उदाहरण के लिए, एक प्रत्यागामी इंजन अधिकतम दक्षता प्राप्त करता है जब सेवन वायु अनियंत्रित होती है और इंजन अपने चरम टोक़ के पास चल रहा होता है। दक्षता अक्सर एक विशेष इंजन के लिए रिपोर्ट की जाती है, हालांकि, इसकी अधिकतम दक्षता नहीं है बल्कि ऑटोमोबाइल चक्र सांख्यिकीय औसत में ईंधन अर्थव्यवस्था 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। अलग-अलग परिचालन स्थितियों के कारण वास्तविक दक्षता इंजन के औसत से कम या अधिक हो सकती है। उत्पादन गैसोलीन इंजन के मामले में, सबसे कुशल बीएसएफसी लगभग 225 g/(kW⋅h) है, जो 36% की थर्मोडायनामिक दक्षता के बराबर है.

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

== इंजन डिजाइन और क्लास == के लिए बीएसएफसी नंबरों का महत्व

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

शाफ्ट इंजन के लिए बीएसएफसी के मूल्यों के उदाहरण

निम्न तालिका कई प्रकार के इंजनों की विशिष्ट ईंधन खपत के उदाहरण के रूप में मान लेती है। विशिष्ट इंजनों के लिए मान नीचे दिखाए गए तालिका मानों से भिन्न हो सकते हैं और अक्सर भिन्न होते 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।

kW hp Year Engine Type Application lb/(hp⋅h) g/(kW⋅h) efficiency
48 64 1989 Rotax 582 gasoline, 2-stroke Aviation, Ultralight, Eurofly Fire Fox 0.699 425[1] 19.3%
321 431 1987 PW206B/B2 turboshaft Helicopter, EC135 0.553 336[2] 24.4%
427 572 1987 PW207D turboshaft Helicopter, Bell 427 0.537 327[2] 25.1%
500 670 1981 Arrius 2B1/2B1A-1 turboshaft Helicopter, EC135 0.526 320[2] 25.6%
13.1 17.8 1897 Motor 250/400[3] Diesel, four-stroke Stationary industrial Diesel engine 0.533 324 26.2%
820 1,100 1960 PT6C-67C turboshaft Helicopter, AW139 0.490 298[2] 27.5%
515 691 1991 Mazda R26B[4] Wankel, four-rotor Race car, Mazda 787B 0.470 286 28.7%
958 1,285 1989 MTR390 turboshaft Helicopter, Tiger 0.460 280[2] 29.3%
84.5 113.3 1996 Rotax 914 gasoline, turbo Aviation, Light-sport aircraft, WT9 Dynamic 0.454 276[5] 29.7%
88 118 1942 Lycoming O-235-L gasoline Aviation, General aviation, Cessna 152 0.452 275[6] 29.8%
1,770 2,380 1973 GE T700 turboshaft Helicopter, AH-1/UH-60/AH-64 0.433 263[7] 31.1%
3,781 5,071 1995 PW150 turboprop Airliner, Dash 8-400 0.433 263[2] 31.1%
1,799 2,412 1984 RTM322-01/9 turboshaft Helicopter, NH90 0.420 255[2] 32.1%
63 84 1991 GM Saturn I4 engine gasoline Cars, Saturn S-Series 0.411 250[8] 32.8%
150 200 2011 Ford EcoBoost gasoline, turbo Cars, Ford 0.403 245[9] 33.5%
300 400 1961 Lycoming IO-720 gasoline Aviation, General aviation, PAC Fletcher 0.4 243[10] 34.2%
5,600 7,500 1989 GE T408 turboshaft Helicopter, CH-53K 0.4 240[7] 33.7%
7,000 9,400 1986 Rolls-Royce MT7 gas turbine Hovercraft, SSC 0.3998 243.2[11] 34.7%
2,000 2,700 1945 Wright R-3350 Duplex-Cyclone gasoline, turbo-compound Aviation, Commercial aviation; B-29, Constellation, DC-7 0.380 231[12] 35.5%
57 76 2003 Toyota 1NZ-FXE gasoline Car, Toyota Prius 0.370 225[13] 36.4%
8,251 11,065 2005 Europrop TP400 turboprop Airbus A400M 0.350 213[14] 39.6%
550 740 1931 Junkers Jumo 204 diesel two-stroke, turbo Aviation, Commercial aviation, Junkers Ju 86 0.347 211[15] 40%
36,000 48,000 2002 Rolls-Royce Marine Trent turboshaft Marine propulsion 0.340 207[16] 40.7%
2,340 3,140 1949 Napier Nomad Diesel-compound Concept Aircraft engine 0.340 207[17] 40.7%
165 221 2000 Volkswagen 3.3 V8 TDI Diesel Car, Audi A8 0.337 205[18] 41.1%
2,013 2,699 1940 Deutz DZ 710 Diesel two-stroke Concept Aircraft engine 0.330 201[19] 41.9%
42,428 56,897 1993 GE LM6000 turboshaft Marine propulsion, Electricity generation 0.329 200.1[20] 42.1%
130 170 2007 BMW N47 2L Diesel Cars, BMW 0.326 198[21] 42.6%
88 118 1990 Audi 2.5L TDI Diesel Car, Audi 100 0.326 198[22] 42.6%
620 830 Scania AB DC16 078A Diesel 4-stroke Electricity generation 0.312 190[23] 44.4%
1,200 1,600 early 1990s Wärtsilä 6L20 Diesel 4-stroke Marine propulsion 0.311 189.4[24] 44.5%
3,600 4,800 MAN Diesel 6L32/44CR Diesel 4-stroke Marine propulsion, Electricity generation 0.283 172[25] 49%
4,200 5,600 2015 Wärtsilä W31 Diesel 4-stroke Marine propulsion, Electricity generation 0.271 165[26] 51.1%
34,320 46,020 1998 Wärtsilä-Sulzer RTA96-C Diesel 2-stroke Marine propulsion, Electricity generation 0.263 160[27] 52.7%
27,060 36,290 MAN Diesel S80ME-C9.4-TII Diesel 2-stroke Marine propulsion, Electricity generation 0.254 154.5[28] 54.6%
34,350 46,060 MAN Diesel G95ME-C9 Diesel 2-stroke Marine propulsion 0.254 154.5[29] 54.6%
605,000 811,000 2016 General Electric 9HA Combined cycle gas turbine Electricity generation 0.223 135.5 (eq.) 62.2%[30]
640,000 860,000 2021 General Electric 7HA.3 Combined cycle gas turbine Electricity generation (proposed) 0.217 131.9 (eq.) 63.9%[31]

टर्बोप्रॉप दक्षता केवल उच्च शक्ति पर ही अच्छी होती है; एसएफसी कम 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 PW127 turboprop (1996)[32]
Mode Power fuel flow SFC Energy efficiency
Nominal idle (7%) 192 hp (143 kW) 3.06 kg/min (405 lb/h) 1,282 g/(kW⋅h) (2.108 lb/(hp⋅h)) 6.6%
Approach (30%) 825 hp (615 kW) 5.15 kg/min (681 lb/h) 502 g/(kW⋅h) (0.825 lb/(hp⋅h)) 16.8%
Max cruise (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%
Max climb (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%
Max contin. (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%
Take-off (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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