Охлаждение надувочного воздуха в дизелях

Охлаждение надувочного воздуха в дизелях применяется для повышения мощности и понижения теплонапряжённости деталей ЦПГ двигателя.

Охлаждение надувочного воздуха позволяет увеличить его плотность и следовательно, массу заряда цилиндра двигателя, а это в свою очередь позволяет сжечь большее количество топлива и выполнить основную задачу наддува – повысить мощность двигателя.

Положительные качества охлаждения:

1. Масса воздуха повышается на 2 – 3 % при снижении температуры воздуха на каждые 10°.

2. Начальная температура воздуха Та снижается, в связи с чем снижается и средняя температура за цикл. Это позволяет улучшить условия работы деталей ЦПГ благодаря понижению температуры поршня, цилиндровой втулки, крышки цилиндров и органов газообмена.

3. Вследствие роста давления конца сжатия Рс можно понизить степень сжатия ε без ухудшения процесса сгорания и увеличения периода задержки самовоспламенения τi.

Способы охлаждения надувочного воздуха

1. Посредством теплообмена в холодильниках поверхностного (рекуперативного) типа, когда по одну сторону теплообменной поверхности циркулирует охлаждаемый воздух а по другую – забортная вода.

2. За счёт изменения внутренней энергии сжатого воздуха в расширительных турбинах или цилиндрах дизеля при соответствующем изменении фаз газораспределения.

3. За счёт испарения в надувочном воздухе впрыснутой в распыленном состоянии жидкости, например, воды, аммиака и т.п. (испарительной охлаждение).

4. Путём комбинации вышеперечисленных способов (смешанное охлаждение).

Первый способ относится к внешнему охлаждению, т.е. передача теплоты от одного источника к другому происходит через разделяющую их поверхность.

Охлаждение вторым и третьим способами связано с протеканием определённых термодинамических процессов в заряде воздуха. (Эти способы относятся к внутреннему охлаждению).

Следует отметить, что охлаждение вторым способом самостоятельного значения не имеет и возможно лишь при дополнительном использовании холодильников поверхностного типа.

Охлаждение надувочного воздуха в поверхностных водовоздушных холодильниках.

Это наиболее распространённый способ охлаждения, который применяется в судовых ДВС. Его отличительные особенности:

- простота;

- надёжность в работе;

- использование забортной воды;

- возможность уменьшения температуры в одной секции на 60°;

- потери давления в одной секции составляют 0,0015÷0,005 МПа.

В судовых ДВС применяют трубчатые или пластинчатые воздухоохладители. В трубчатых воздухоохладителях вода протекает по трубкам изготовленным из мельхиора или титана, которые со стороны воздуха имеют оребрение.

Недостатки:

- наименьшая температура надувочного воздуха на выходе из воздухоохладителя зависит от температуры забортной воды

Тk = Тз.в + (7÷12);

- при охлаждении влажного воздуха до температуры, которая ниже точки росы, происходит конденсация паров воды в охладителе. В двигателях имеющих невозвратные пластинчатые клапаны в надувочном ресивере, влага отрицательно влияет на работу надёжность работы этих клапанов и деталей ЦПГ. В связи с эти температуру воздуха на выходе из холодильника рекомендуется поддерживать на 8÷19° выше точки росы. Выделение влаги наиболее вероятно при низкой температуре забортной воды, высокой относительной влажности воздуха и на долевых нагрузках дизеля. По этой причине спускной краник на воздушном ресивере на долевых режимах рекомендуется держать открытым.

Турбодетандерное охлаждение надувочного воздуха

Такое охлаждение позволяет понизить температуру надувочного воздуха ниже границы, определённой температурой окружающей среды. Этот способ применялся фирмой "Купер-Бессемер".

Рис. 5.1 – Схема турбодетандерного охлаждения

Воздух сжимается в компрессоре К, после промежуточного охлаждения в воздухоохладителе ВО1, сжимается далее в компрессоре Ктд турбодетандера.

Так как температура на входе в компрессор (т. 3) и на входе в турбину Ттд турбодетандера (т. 5) различаются немного, благодаря охлаждению в воздухоохладителе ВО2, то баланс мощностей в турбодетандере устанавливается тогда, когда степень расширения в турбине турбодетандера будет значительно выше, чем степень повышения давления в компрессоре.

Если общий КПД турбодетандера равен 50%, то степень расширения в турбине должна быть вдвое больше, чем степень повышения давления в компрессоре. Отсюда следует, что давление за компрессором (т. 2) должно быть значительно выше давления на входе в цилиндр (т. 6). Это более высокое давление за компрессором К может быть достигнуто при большом теплоперепаде, срабатываемом турбиной Т.

Рекомендуем также:

Техническое состояние и безопасность автотранспортных средств
Введение в действие Правил ЕЭК ООН в качестве государственных стандартов обеспечивает как совершенствование конструктивной безопасности, так и в целом повышение безопасности дорожного движения и уменьшение экологического воздействия транспорта на окружающую среду, способствует приведению показател ...

Аналитический метод
К аналитическим методам относится метод замкнутых контуров[1]. Суть этого метода заключается в определении кинематических параметров в виде аналитических зависимостей, найденных на основе условия замкнутости контура, образованного звеньями механизма. Положение звеньев и отдельных точек определяетс ...

Обобщённый идеальный цикл поршневых двигателей и термодинамический КПД различных циклов
ДВС, как и другие тепловые двигатели, предназначен для преобразования в механическую работу тепловой энергии выделяющейся при сгорании топлива. Согласно второму закону термодинамики невозможно создать такой двигатель, который бы полностью превращал тепловую энергию в механическую. Для того, чтобы ...