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Consumo de combustible específico del freno

El consumo de combustible específico de los frenos ( BSFC ) es una medida de la eficiencia del combustible de cualquier motor primario que quema combustible y produce potencia de rotación o del eje. Normalmente se utiliza para comparar la eficiencia de los motores de combustión interna con la salida del eje.

Es la tasa de consumo de combustible dividida por la energía producida. En unidades tradicionales, mide el consumo de combustible en libras por hora dividido por la potencia al freno , lb/(hp⋅h); en unidades SI , esto corresponde a la inversa de las unidades de energía específica , kg/J = s 2 /m 2 .

Por este motivo, también se puede considerar como un consumo de combustible específico de la potencia. BSFC permite comparar directamente la eficiencia del combustible de diferentes motores.

El término "freno" aquí como en " caballos de fuerza de frenado " se refiere a un método histórico de medir el par (ver Freno Prony ).

Cálculo

El consumo de combustible específico del freno viene dado por,

dónde:

es la tasa de consumo de combustible en gramos por segundo (g/s)
es la potencia producida en vatios donde (W)
es la velocidad del motor en radianes por segundo (rad/s)
es el par motor en newton metros (N⋅m)

Los valores anteriores de r , y pueden medirse fácilmente mediante instrumentación con un motor montado en un banco de pruebas y una carga aplicada al motor en marcha. Las unidades resultantes de BSFC son gramos por julio (g/J)

Comúnmente, el BSFC se expresa en unidades de gramos por kilovatio-hora (g/(kW⋅h)). El factor de conversión es el siguiente:

BSFC [g/(kW⋅h)] = BSFC [g/J] × (3,6 × 10 6 )

La conversión entre unidades métricas e imperiales es:

BSFC [g/(kW⋅h)] = BSFC [lb/(hp⋅h)] × 608,277
BSFC [lb/(hp⋅h)] = BSFC [g/(kW⋅h)] × 0,001644

Relación con la eficiencia

Para calcular la eficiencia real de un motor se requiere la densidad de energía del combustible que se utiliza.

Los diferentes combustibles tienen diferentes densidades de energía definidas por el poder calorífico del combustible. El valor calorífico más bajo (LHV) se utiliza para los cálculos de eficiencia del motor de combustión interna porque el calor a temperaturas inferiores a 150 °C (300 °F) no se puede aprovechar.

Algunos ejemplos de valores caloríficos más bajos para los combustibles de vehículos son:

Gasolina certificada = 18.640 BTU /lb (0,01204 kW⋅h/g)
Gasolina normal = 18.917 BTU/lb (0,0122222 kW⋅h/g)
Combustible diésel = 18.500 BTU/lb (0,0119531 kW⋅h/g)

Así, la eficiencia de un motor diésel = 1/(BSFC × 0,0119531) y la eficiencia de un motor de gasolina = 1/(BSFC × 0,0122225)

Valores operativos y como estadística media del ciclo.

Mapa BSFC [g/(kW⋅h)]

Cualquier motor tendrá diferentes valores de BSFC a diferentes velocidades y cargas. Por ejemplo, un motor alternativo logra la máxima eficiencia cuando el aire de admisión no está acelerado y el motor funciona cerca de su par máximo. Sin embargo, la eficiencia que a menudo se reporta para un motor en particular no es su eficiencia máxima sino un promedio estadístico del ciclo de economía de combustible . Por ejemplo, el valor promedio del ciclo de BSFC para un motor de gasolina es 322 g/(kW⋅h), lo que se traduce en una eficiencia del 25 % (1/(322 × 0,0122225) = 0,2540). La eficiencia real puede ser menor o mayor que el promedio del motor debido a las diferentes condiciones de operación. En el caso de un motor de gasolina de producción, el BSFC más eficiente es de aproximadamente 225 g/(kW⋅h), lo que equivale a una eficiencia termodinámica del 36%.

Se muestra un mapa iso-BSFC (gráfico de isla de combustible) de un motor diésel. El punto óptimo en 206 BSFC tiene una eficiencia del 40,6%. El eje x son rpm; El eje y es BMEP en bar (bmep es proporcional al par )

Diseño y clase del motor.

Los números de BSFC cambian mucho según los diferentes diseños de motores, la relación de compresión y la potencia nominal. Los motores de diferentes clases, como los diésel y los de gasolina, tendrán números BSFC muy diferentes, que van desde menos de 200 g/(kW⋅h) (diésel a baja velocidad y alto par) hasta más de 1.000 g/(kW⋅h) (turbohélice). a bajo nivel de potencia).

Ejemplos de motores de eje

La siguiente tabla toma valores como ejemplo para el consumo específico de combustible de varios tipos de motores. Para motores específicos, los valores pueden diferir, y a menudo lo hacen, de los valores de la tabla que se muestran a continuación. La eficiencia energética se basa en un poder calorífico inferior de 42,7 MJ/kg (84,3 g/(kW⋅h)) para el combustible diésel y el combustible para aviones , 43,9 MJ/kg (82 g/(kW⋅h)) para la gasolina.

La eficiencia del turbohélice sólo es buena a alta potencia; El SFC aumenta dramáticamente para la aproximación a baja potencia (30% P max ) y especialmente en ralentí (7% P max ):

Ver también

Referencias

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Otras lecturas