Влияние сопротвлений в системе газообмена на работу дизелей.

Различают три вида переноса теплоты: теплопроводность, тепловое излучение и конвекция.

Явление теплопроводности состоит в том, что перенос теплоты происходит путем непосредственного соприкосновения между микрочастицами (молекулами, атомами, электронами) – от частиц с большей энергией к частицам с меньшей энергией, то есть процесс переноса теплоты теплопроводностью протекает по молекулярному механизму. В подвижных средах (жидкость, газ) при турбулентном режиме движения потока молекулярный механизм переноса теплоты, то есть теплопроводность, имеет существенное значение в тонких, пограничных с твердой стенкой слоях. При ламинарном движении потока или в неподвижной жидкости теплопроводность может быть основным видом переноса теплоты. Поскольку теплопроводность – явление молекулярное, то на скорость процесса переноса теплоты теплопроводностью существенное влияние оказывают структура и свойства вещества (например, для подвижных сред – вязкость, плотность и др.). В твердых телах, например в диэлектриках, перенос энергии осуществляется фотонами, в металлах электронами.

Явление теплового излучения – это процесс распространения энергии с помощью электромагнитных колебаний. Источником этих колебаний являются заряженные частицы – электроны и ионы, входящие в состав излучающего вещества. Твердые тела и жидкости излучают волны всех длин, то есть дают сплошной спектр излучения. При переносе теплоты излучением тепловая энергия вначале превращается в лучистую, а затем обратно: встречая на своем пути какое-либо тело, лучистая превращается в тепловую.

Явление конвекции состоит в том, что перенос теплоты осуществляется вследствие движения и перемешивания макроскопических объемов жидкости или газа. При этом очень большое значение имеют состояние и характер движения жидкости или газа. Наряду с этим в движущейся жидкости из-за наличия градиента температур происходит перенос теплоты перемещающимися частицами жидкости из зоны с большой температурой в зону с меньшей, то есть за счет теплопроводности. Таким образом, конвекция всегда сопровождается теплопроводностью. Если массовое перемещение жидкости вызвано разностью плотностей в различных точках жидкости или газа (вследствие разности температур в этих точках), такую конвекцию называют естественной. Если перемещение жидкости или газа возникает вследствие затраты на это механической энергии (насос, мешалка и т.д.), такую конвекцию называют принудительной. Конвекция – явление макроскопическое

Причины и виды разрушений коленчатых валов. Виды: усталостное, пластичное и хрупкое разрушение. В условиях эксплуатации усталостные поломки деталей двигателей чаще всего происходят при изменении условий работы, когда возникающие дополнительные напряжения в сумме с номинальными превышают предел усталости материала детали. Такими дополнительными напряжениями могут быть напряжения крутильных резонансных колебаний (работа двигателя в зоне критических оборотов), напряжения изгиба коленчатого вала при неравномерном износе или неправильной укладке вала на рамовых подшипниках, деформация корпуса судна и фундаментной рамы, напряжения изгиба в стержне шатуна при заклинивании головного соединения и пр. Усталость металла объясняется образованием в наиболее «слабом» месте микроскопической трещины, которая под действием знакопеременной нагрузки растет и достигает видимых простым глазом размеров. В вершине трещины резко повышаются напряжения. Это вызывает ее дальнейшее распространение и прогрессирующий рост напряжений. В конечном итоге, когда напряжения превысят предел прочности металла, деталь быстро разрушается. Появлению усталостной трещины предшествует накопление сдвигов в структуре металла, вызванных действием циклической нагрузки. В дальнейшем развитие и распространение линий сдвига в детали приостанавливаются, за исключением одного наиболее слабого места, где действующие напряжения достигают определенного значения. Здесь линии сдвига непрерывно множатся, растут и, наконец, сливаются в трещину. Вся энергия внешней силы устремляется в это место, вследствие чего остальная масса металла остается в неизменном состоянии. Чтобы в наиболее слабом месте детали образовалась трещина, действующие в нем напряжения должны достигнуть или превысить предел усталости металла.

Под пределом усталости подразумевается то максимальное напряжение, при котором образец не разрушается под воздействием очень большого числа циклов нагружения (10-20 миллионов).

Показатели, характеризующие экономичность и эффективность СЭУ, возможные пути их повышения. Экономичность: вес установки, занимаемый объем, стоимость, долговечность и эксплуатационная надежность (оцениваются по безотказности работы, периодичности, продолжительности и стоимости ремонтов); расход и стоимость топлива и смазки; запасы топлива, масла и воды; автоматизация управления и простота обслуживания; себестоимость перевозок. Высокую экономичность достигают выбором эффективных тепловых схем, рациональных конструкций и оптимальных рабочих параметров; автоматизацией процессов управления и регулирования; уменьшением габарита и веса СЭУ; снижением строительной стоимости и эксплуатационных расходов; правильной технической эксплуатацией установки.

После пуска двигатель прогревают согласно инструкции по обслуживанию. Сначала дизель некоторое время работает на холостом ходу с малым числом оборотов, а затем постепенно повышают число оборотов и загружают дизель. Необходимость предварительного прогрева дизеля вызывается следующими обстоятельствами.

При работе дизеля с полной нагрузкой в камере сгорания выделяется большое количество тепла. У непрогретого дизеля температура масла, охлаждающей воды и различных его деталей - головок цилиндров, гильз, поршней - недостаточно высока. При этом наблюдается большая разница температур деталей, образующих камеру сгорания и подвергающихся воздействию высоких температур, и деталей, охлаждаемых водой и маслом. Вследствие этого возникают высокие тепловые напряжения, которые могут привести к короблению рабочих поверхностей, образованию трещин, задирам и другим дефектам.

Важно учитывать, что высокие износы и даже задиры в подшипниках могут возникать при пуске холодного двигателя, когда вязкость масла высокая и оно, благодаря низкой текучести, может не успеть достигнуть наиболее удаленных точек смазки. В итоге – первые обороты вала могут сопровождаться возникновением сухого или полусухого трения.

Материальный баланс котла в целом составляют для его газовоздушного и пароводяного трактов (для случая парового котла) (рис. 2.27). Материальный баланс процессов преобразования химической энергии топлива в тепловую продуктов сгорания описывается уравнением

Расчет материального баланса для газовоздушного тракта котла проводят на 1 кг сжигаемого топлива и в объемных расходах газа; уравнение (2.16) в этом случае преобразуется:

Тепловая напряженность двигателя характеризует уровень температуры его основных деталей и определяет допускаемую из условий прочности применяемых материалов термическую нагрузку для них. Тепловая напряженность характеризует также условия работы трущихся пар.

В соответствии с ГОСТ генераторы должны обеспечивать длительную устойчивую параллельную работу между генераторами одной серии и генераторами разных серий при предельном соотношении мощностей от 1: 3 до 3: 1.

Различают три варианта достижения устойчивой параллельной работы генераторов:

установкой одинакового статизма по реактивному току (по статическим характеристикам);

с уравнительными соединениями по переменному току;

с уравнительными соединениями по постоянному току.

По первым двум вариантам параллельная работа может осуществляться между генераторами со статическим возбуждением и бесщеточными генераторами. По третьему варианту — только между генераторами со статическим возбуждением.

Наиболее распространенным является второй вариант параллельной работы, обеспечивающий высокую точность поддержания напряжения, хорошую равномерность распределения реактивных нагрузок, высокую степень устойчивости, гальваническую развязку по цепям ротора и системы возбуждения.

Параллельная работа по статическим характеристикам рассматривается как резервный вариант, осуществляемый в тех случаях, когда по каким-либо причинам неосуществим второй вариант, либо в тех случаях, когда предусмотрена лишь кратковременная параллельная работа на время перевода нагрузок с одного генератора на другой и параметры регулирования при параллельной работе по этой причине не оговариваются.

При параллельной работе по статическим характеристикам на генераторах устанавливают одинаковый статизм по реактивному току (обычно = 3%).

Это обеспечивает устойчивость и удовлетворительное распределение реактивных нагрузок, однако точность поддержания напряжения оказывается невысокой.

Параллельная работа по третьему варианту осуществляется путем соединения обмоток возбуждения параллельно работающих генераторов и возможна лишь между генераторами одной серии, имеющих одинаковое напряжение возбуждения, либо в тех случаях, когда напряжения возбуждения расходятся не более чем на (10—15%).

В этом варианте имеет место гальваническая связь между обмотками возбуждения и цепями систем возбуждения всех параллельно работающих генераторов, поэтому неисправность в цепи одного из генераторов может вызывать повреждения в любой из параллельно работающих машин.

Для процессов и объектов регулирования температуры (пресной воды, масла, топлива, продувочного воздуха, забортной воды) в дизелях ха­рактерны следующие особенности: большая инерционность объ­ектов и измерителей, физическая сложность теплообмена; зави­симость распределения потоков охлаждающей жидкости от гидро­динамических характеристик системы охлаждения и регулирую­щего органа. На теплообмен и, следовательно, на работу терморе­гуляторов оказывает влияние большое число факторов: состояние и степень загрязненности поверхностей, конструкционные пока­затели дизеля и теплообменнных аппаратов, состояние и режим работы дизеля, состояние и плотность регулирующего органа (клапана), а также внешние условия и прежде всего температура забортной воды.

Как показывает опыт, температурный режим в системах ох­лаждения отражается на технико-экономических показателях ра­боты дизеля. Например, при полной нагрузке увеличение темпе­ратуры охлаждающей воды мало изменяет ge, тогда как на ча­стичных нагрузках обнаруживается зона оптимальной темпера­туры, при которой величина ge минимальна. Повышение темпера­туры охлаждающей воды до определенных пределов уменьшает износ ЦПГ. Верхний предел повышения температуры определяется условиями обеспечения безопасной работы дизеля, а именно-от­сутствием паровых мешков в водяной полости дизеля и местных перегревов. Регулирование температуры масла осуществляется посредством изменения потоков в контуре забортной воды при установке чувствительного элемента температуры на входе масла в дизель.

НАПИСАНО ПРО АВТОМОБИЛИ!!!!

Смазочные и противокоррозионные. В процессе работы ДВС происходит изменение размеров и формы трущихся деталей: цилиндр-поршень, вал-подшипник, кулачок-толкатель и др. Для цилиндро-поршневой группы характерны, например, адгезионный и абразивный износы. При этом последний может возникать из-за твёрдых частичек нагары, попадающих между гильзой и поршнем из камеры сгорания. Для пары вал-подшипник характерны коррозионный и адгезионный виды износа.

Вязкостно-температурные свойства. Вязкость (внутреннее трение) – свойство жидкости оказывать сопротивление относительному перемещению слоёв.

Величина вязкости выражается в единицах кинематической вязкости сСт (мм2/с) или динамической вязкости сПз (Па*с). Перевод одних единиц в другие осуществляется по формуле:

где n – кинематическая вязкость;

h – динамическая вязкость;

d – плотность масла.

С повышение давления между трущимися деталями вязкость масла возрастает. С понижением температуры вязкость масла возрастает вплоть до потери текучести.

Для характеристики вязкостных свойств масла иногда используют индекс вязкости (ИВ), характеризующий степень изменения вязкости масла в зависимости от температуры.

Для определения ИВ необходимо знать вязкость масла при 500С и 1000С.

Требования к вязкостно-температурным свойствам моторных масел противоречивы. С одной стороны, для обеспечения надёжного запуска двигателя при низких температурах масло должно иметь невысокую вязкость, т.е. обладать высокой подвижностью. Это позволяет добиться хороших пусковых свойств и прокачиваемости, обеспечить надёжную смазку трущихся деталей в момент пуска. С другой стороны, при высоких рабочих температурах масла, характерных для установившихся режимов работы двигателя, необходима высокая вязкость масла для предотвращения перехода к граничному режиму смазки и повышению износа.

Защитные свойства. Качество моторного масла и надёжность работы двигателя резко снижаются при наличии в масле воды, которая может попадать в масло при хранении и в период эксплуатации. Присутствие в масле 1…2 % воды в 5 раз повышает износ цилиндро-поршневой группы и в 1, 4…1, 6 раз износ вкладышей. Кроме того, попадание воды в масло усиливает пенообразование, снижает щелочное число, приводит к выпадению из масла присадок.

Для защиты двигателей от «ржавления» в процессе хранения в моторные масла вводят ингибиторы коррозии. В зависимости от типа используемого ингибитора и его концентрации получают консервационные, консервационно-рабочие и рабоче-консервационные масла. Введение в моторное масло ингибиторов коррозии не только снижает «ржавление», но и в ряде случаев позволяет уменьшить износ деталей в процессе работы.

Антиокислительные и моющие свойства. Для облегчения нормальной и безотказной работы двигателей необходимо, чтобы моторное масло обладало высокими антиокислительными и моющими свойствами. Иначе в процессе эксплуатации двигателя происходит образование повышенного количества углеродистых отложений, отрицательно сказывающихся на технических характеристиках двигателя.

Противопенные свойства. При работе масла в двигателе создаются благоприятные условия для образования пены. Этому способствует перемешивание масла с воздухом вследствие вращающихся деталей КШМ, наличие в масле следов воды и ряда стабилизирующих пену веществ: продуктов окисления масла.

Обильное пенообразование нарушает нормальные условия режима смазки.

Для устранения пенообразования в масло вводят противопенные присадки.

Регулируемый параметр в системах охлаждения судовых дизелей – температура на выходе Твых (из Интернета)

(Захаров)

Перечислите достоинства и недостатки дизелей.

Дизели имеют преимущество над паровыми двигателями на небольших судах благодаря своей компактности; кроме того, они легче при одинаковой мощности. Дизелирасходуют меньше топлива на единицу мощности; правда, дизельное топливо дороже топочного. Расход изельного топлива можно уменьшить дожиганием отработанных газов. На выбор энергетической установки влияет и тип судна. Дизельные двигатели запускаются гораздо быстрее: их не надо предварительноразогревать. Это очень важное преимущество для портовых судов и вспомогательных или резервныхсиловых установок. Однако есть преимущества и у паротурбинных установок, которые надежнее вэксплуатации, способны длительное время работать без регламентного обслуживания, отличаются меньшиму ровнем вибраций благодаря отсутствию возвратно-поступательного движения.

Интенсивный износ цилиндро-поршневой группы. Режимы обкатки дизелей. Интенсивный износ:

Режимы обкатки дизеля. Обкатку нового, двигателя производят по программе: первый период - 50 ч при 75% номинальной частоты вращения, второй - 100 ч при 84 - 85%, третий - 100 ч при 89 - 90%, четвертый - 100 ч при 93 - 94%*.
В течение последних 8 ч каждого из периодов осуществляется постепенный переход на последующий режим. За 8 ч до окончания четвертого периода следует постепенно выйти на полную нагрузку. Обкатка весьма успешно проводится на любом сорте топлива при условии использования соответствующих масел. После окончания второго и четвертого периода необходимо через лючки осмотреть состояние ЦПГ.. При неудовлетворительном состоянии
трущихся поверхностей (риски, натиры,
следы микровыровов) обкатка увеличивается в этом режиме на 30—50 ч с несколько повышенным (примерно на 0, 1 г/э.л.с. - ч) расходом цилиндрового масла. Обкатка начинается при расходе цилиндрового масла 1 г/э.л.с.-ч.
В дальнейшем, после окончания обкатки, каждые 100 ч уменьшается подача масла на 0, 1 г/э.л.с.- ч, доводя ее до рекомендованной 0, 6-0, 7 г/э.л.с. - ч. После ремонта двигателя или замены отдельных деталей проводится два вида обкаток, целью которых является: приработка цилиндропоршневой группы, приработка подшипников.Обкатка цилиндропоршневой группы. В обкатке нового двигателя режимов 25 и 50% нагрузки нет, так как они ничего не дают для обкатки. В стендовых испытаниях эти режимы есть.

Рулевые приводы, определение и их сравнительная оценка.
На многих мало и среднетоннажных судах устанавливают секторнозубчатый рулевой привод. При работе электродвигателя свободно насаженный на баллер зубчатый сектор через пружинные амортизаторы передает усилие жестко закрепленному на баллере продольному румпелю. Амортизаторы смягчают толчки, возникающие при пуске электродвигателя или при ударах волн о перо руля. Червячный редуктор обеспечивает самоторможение привода. В качестве вспомогательного привода предусмотрен дополнительный жестко насаженный на баллер зубчатый сектор. Работу сектора обеспечивает ручная штурвальная колонка через валиковую проводку и дополнительный червячный редуктор. На маломерных добывающих судах применяют секторный штуртросовый привод. Усилие рулевой машины через штуртрос передается жестко насаженному на баллер сектору. Штуртрос выполняют иэ стального троса с участком цепи Галля в средней части или целиком из цепи. Обе ветви штуртроса от сектора через направляющие роульсы идут к звездочке или барабану рулевой машины. В последнем варианте при вращении барабана одна ветвь стального троса выбирается, а другая — потравливается. Слабину штуртроса выбирают винтовыми талрепами, толчки смягчаются буферными пружинами. Наибольшее распространение на промысловом флоте получили гидравлические рулевые приводы: плунжерный, лопастный, винтовой. Насос гидравлического плунжерного привода при работе электродвигателя перекачивает рабочую жидкость из одного гидроцилиндра в другой, что приводит к перемещению шарнирно соединенного с жестко насаженным на баллер румпелем плунжера и повороту баллера. При ударе волны о перо руля давление в одном из гидроцилиндров возрастает и предохранительный клапан перепускает часть рабочей жидкости в другой цилиндр, амортизируя удар. Специальное устройство обеспечивает автоматический возврат пера руля в первоначальное положение после спада давления в гидроцилиндре. На многих судах установлены сдвоенные плунжерные гидравлические рулевые приводы. Параллельно работающие две пары гидроцилиндров и два насоса обеспечивают возможность перекладки руля любой парой гидронасосов. В этом случае на судне может отсутствовать вспомогательный привод руля. Румпель гидравлического лопастного рулевого привода, выполненный в виде крылатки с лопастями, находится в закрытом цилиндрическом корпусе, разделенном неподвижными перегородками на несколько рабочих камер, заполненных рабочей жидкостью (на рис. 2, г две камеры). Зазоры между лопастями и корпусом, неподвижными перегородками и баллером уплотняются. При перекачке рабочей жидкости из одних полостей камер в другие создается разность давлений, вызывающая поворот румпеля и баллера. Винтовой гидравлический привод состоит из неподвижного корпуса, средняя часть которого выполняет роль цилиндра. В цилиндр помещен кольцевой поршень: его внутренняя поверхность имеет в верхней части винтовые, а в нижней — продольные канавки. На головку баллера жестко надет стакан с продольными канавками. Другой стакан с винтовыми канавками неподвижно прикреплен к крышке корпуса. При подаче жидкости в рабочую полость цилиндра поршень получает поступательное движение, перемещаясь по винтовым канавкам неподвижного стакана, поворачивается и через стакан с продольными канавками поворачивает баллер.

Все многообразное семейство корабельных дизелей делится на четырехтактные и двухтактные. У первых весь рабочий цикл совершается за уже известные нам четыре хода поршня. У двухтактных же дизелей весь рабочий цикл совершается за два хода поршня (вверх и вниз) — один оборот коленчатого вала. Первый такт цикла начинается с движения поршня вверх от нижней мертвой точки. Первыми закрываются выпускные клапаны, впуск же воздуха в цилиндр продолжается. Затем движущийся поршень закрывает продувочные окна и в цилиндре начинается сжатие. При дальнейшем движении поршня вверх свежий заряд воздуха сжимается до 35—40 кг/см2 и его температура поднимается до 550—650 °С. В конце такта сжатия, когда поршень еще не дошел до верхней мертвой точки, в цилиндр впрыскивается топливо.

Оно самовоспламеняется и сгорает. Начинается второй такт цикла. Поршень под действием давления газов движется вниз, совершая рабочий ход. Когда он проходит примерно две трети расстояния от верхней до нижней мертвой точки, открываются выпускные клапаны и начинается выпуск отработавших газов. Давление в цилиндре продолжает понижаться. Дальнейшее движение поршня вниз открывает продувочные окна, в цилиндр начинает поступать продувочный воздух, который почти полностью выдувает отработавшие газы.

Итак, рабочий цикл в двухтактном дизеле совершается за один оборот коленчатого вала, а не за два, как в четырехтактном. Значит, при прочих равных условиях мощность первого должна быть в два раза больше мощности второго? К сожалению, это не так. Она больше всего в 1, 5—1, 7 раза. Объясняется это главным образом тем, что часть цилиндра двухтактного дизеля занята продувочными окнами, за счет чего уменьшается полезный ход поршня. Нельзя забывать и о том, что часть мощности дизеля затрачивается на вращение продувочного насоса.

В двухтактном дизеле рабочие процессы отличаются большей напряженностью, чем в четырехтактном. Ведь в нем топливо сгорает в цилиндрах при каждом обороте коленчатого вала, а не через один оборот. Значит, средняя температура деталей двухтактного дизеля более высокая. Отсюда и более быстрый выход из строя теплонапряженных деталей: поршней, поршневых колец, выпускных клапанов. А следовательно, для их изготовления требуется применять более качественные и теплоустойчивые материалы. Мощность и экономичность работы двухтактного дизеля зависит от качества продувки цилиндров. При хорошей продувке достигается наиболее полная очистка цилиндра, вводится полный заряд свежего воздуха, требующий наименьшей затраты энергии на сжатие.

В процессе работы двигателя вследствие воздействия на вал периодически меняющихся моментов, а также периодического изменения приведенных к валу моментов инерциидвижущихся масс возникают колебания угловой скорости вала, называемые неравномерностью частоты вращения.

?????????