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:

Расчет мощностного баланса автомобиля
Для анализа динамических свойств автомобиля можно вместо соотношения сил использовать сопоставление тяговой мощности NT с мощностью, необходимой для преодоления сопротивления движению. Мощностной баланс автомобиля в общем виде можно представить следующей формулой где - мощность, подводимая к в ...

Расчет безопасного прохождения криволинейных участков пути
Одним из наиболее сложных участков маршрута является Нижний Дон. Особое внимание при его прохождении следует уделить криволинейным участкам пути, перекатам, запрещенным для обгона и расхождения. Общая протяженность запрещенных для расхождения и обгона участков – 35 км. Один из самых сложных для пр ...

Проверка тормозных качеств автомобиля на соответствие международным нормативным документам
Для двухосных транспортных средств. В целях проверки транспортного средства на соответствие требованиям Правил ЕЭК ООН №13 и связанных с ним национальных регламентирующих документов для обоих мостов строятся кривые реализуемого сцепления как функция относительного замедления Z. Для их построения ...