Влияние на охлаждането на зарядния въздух

Главно меню

Морски двигатели

Повишаването на температурата на въздуха или заряда в компресора зависи от степента на повишаване на налягането, ефективността на компресора и топлообмена със стените, т.е. от конструкцията на компресора. При високи съотношения на повишаване на налягането температурата на входа на двигателя може да стане висока (ако не се прилагаохлаждане с въздух на заредения въздух), което се отразява негативно на двигателя от две гледни точки.

1. Салът е определящ за пълнене на цилиндъра.входно зареждане

От горния израз може да се види, че увеличаването на плътността при определени условия може да бъде значително по-малко от увеличаването на налягането; само в случай на изентропно компресиране при n = 1 съотношението на плътността е равно на съотношението на налягането.

2. С повишаване на температурата на зарядния въздух,Топлинното напрежение на двигателя се увеличава значително, тъй като общото ниво на температурата на работния цикъл зависи оттемпературата на началото на компресията в цилиндъра, т.е. главно от температурата на въздуха на входа.

Следователно, при двигателите с компресор, охлаждането с напълнен въздух, предложено от Рудолф Дизел, е най-важното и най-простото средство за увеличаване на мощносттастойност, която е по-ефективна, толкова по-висока е степента на повишаване на налягането в компресора. В допълнение към намаляването на топлинните загуби и подобряването на механичната ефективност (по-висока мощност, без да се увеличават нивата на налягане), охлаждайте въздуха с напълнен въздухспирт също помага за намаляване на специфичния разход на гориво. От маса. 7.1 можете да видите как температурата на въздуха в комлопаткови пресори (радиатор в компресора предварителнопренебрегване) в зависимост от температурата на входящия въздух, ефективността на компресора и степента на повишаване на налягането; на фиг. 7.6 показва съответните температури на изхода на компресоракотило.

Ако водата, използвана като охлаждаща течност, е с температура на околната среда, тогаваИзгодно е да се използва чист въздух при съотношения на налягане 1,5: 1; при градуси на повишаване на налягането, превишавам2.0, като се вземе предвид топлинното напрежение на двигателя и връзкатасвързано с това експлоатационна надеждност, използването на охлажданенеобходимо е продухване на заряден въздух.

Използване на вода като охлаждаща среда за охлажданезарежданият въздух в повечето случаи позволява охлаждане на въздуха до ниво на температура, което е само с няколко градуса по-високо, без твърде високи разходиразклащане на средната температура на водата. Таблица 7.2 показва reрезултати от измервания на температури на водата и въздуха, както иколичеството топлина при някои дизелови двигатели с компресор.

Както следва от таблицата. 7.2, температурата на въздуха зад охладителя е само няколко градуса по-висока (вж. Редове 6 и 11, особеноколони 3 и 6) от температурата на водата на входа към нея. В този случай водата обикновено се подава в напречен поток по отношение на въздуха, така че температурата на изходящия въздух да се доближава до температурата на изходната вода. Освен това от знаниетотемпературни стойности, посочени в колони 4 и 5 от таблицата, може да се заключи, че охлаждащият въздух за нагнетявания въздух за средноскоростния морски дизелов двигател, показан тук, е по-малък от този на другите два.техните двигатели. Разбира се, трябва да се има предвид, че при високи съотношения на налягане охлаждането на зарядния въздух често е умишлено ограничено, като се има предвид, че не трябва да се достига точката на оросяване. Вече имайте предвид, че използването на въздух като охлажданедаваща среда позволява и охлаждане с надзарядвъздух до температури от около 15 ° C по-гореразклащане на околната температура. В раbot показва увеличаване на ползите от използванетовъздушно/въздушно охлаждане на заредения въздух на автомобилни двигатели, използвайки нова технология за обработка на леки метали.

Опитът показва, че по количеството топлинапотокът в охладителя на зарядния въздух, разсейването на топлината през стените на цилиндъра се намалява. Понякога топлината взета охохладител с нагнетяван въздух, при висока степен на усилване, дори повече от топлината, отделена през частите, които образуват горивната камера (Таблица 7.2, редове 13 и 14, колони 4 и 5). Сборът от тези стойности се различава малко между различните двигатели със зареждане и въздушно охлаждане (виж ред 15). Това е публичноВажно е при анализ на цената на чилъра. Естествено, общите разходи за охлаждане на компресорния двигателще има повече приточен въздух, тъй като той има по-голяма мощности охлаждане, за да се осигури ниска температура на въздухаприточният въздух трябва да работи при по-ниска температурна разликатемпературата между охлаждащата среда и въздуха на изхода на охладителя; обаче разходите не са толкова по-високи, колкото биха се приели само въз основа на количеството топлина отзадвижвани от охладител.

Приблизително можем да приемем, че при еднакво налягане на напора и намаляване на температурата на зарядния въздух с 10 ° C, увеличаването на плътността на въздуха е около 3%. Това позволява мощността да се увеличи с 3% при постоянно съотношение на излишен въздух и постоянен специфичен разход на гориво. Но тъй като при по-ниска температура специфичната консумация на върхаАко температурата се подобри (емпирично намерените стойности са приблизително 0,5% на 10 ° C понижение на температурата), тогава увеличаването на мощността при същото съотношение на излишния въздух ще бъде дори около 3,5%. За срок, който остава непромененнапрежение (характеризиращо се с температурата на частите, образуващи горивната камера), понякога поради намаляване натемпература на зарядния въздух, дори по-високаувеличение на мощността от това съответства на постоянен коефициентизлишен въздух. Така например, от измервания на температурата на буталото на едноцилиндров прототипен двигател, в зависимост от температурата на въздуха на входа с еднаква мощност, от една страна, и в зависимост от мощността при същата температура на входа, от друга ръка, следва [7.6], която с намаляване на температурата на въздуха с 10 ° C е възможно да се увеличи мощността с 5% при същата температура на буталото.

Влиянието на температурата на зарядния въздух върху топлинното напрежение и специфичния разход на гориво може да бъдеПредсказуемо въз основа на изчисление на работния цикъл. Таблица 7.3 показва резултатите от изчисленията, извършени от MAN (Аугсбург), при които се определя изменението на някои работни параметри на средноскоростен компресорен дизелов двигатели охлаждане на зарядния въздух с повишаване на температурататемпература на входящия въздух (поради повишени температуритемпература на атмосферния въздух или намаляване на отвеждането на топлина в охладителя на зарядния въздух) с 40 ° С. Първоначална мощностефективността съответства на средно ефективно налягане от 17,6 бара и скорост от 430 об/мин. От променливите включвамтоплина, доставяна с гориво Q отгоре, еквивалентно напречно сечениетурбина F t eq; налягане на въздуха на входа на двигателя r vp; количеството топлина, отведено през стените Q ст като скала за определяне на топлинното напрежение, във всеки случай, две.

Най-интересни в това отношение са стойностите завписани в колона 6, които, благодарение на подходящия избор на F t eq и Q отгоре, са избрани така, че налягането на нагнетяване p in топлината, отстранена през стените, Q st остава постоянна. От таблицата може да се види, че при приетите предположения по-висока (с 40 ° C) температура на напълнения въздух съответства на средно ефективно налягане, което е с 14,7% по-ниско, и коефициент на полезно действие, който е с 2% по-нисък.

По този начин, понижаване на температурата на зарядния въздухспиртна на 10 "С ще бъде придружена от увеличаване на ефективната мощностност на 3,7% и ефективна ефективност с 0,5%, което е добрепада с експериментални данни.

Съгласно колона 5, при изчисляването на която F t eq се приема за постоянна (съответно, налягането на напора p vp се променя), с постоянна топлина, отстранена през стените Q st, за всеки 10 ° C промяна в температурата на въздуха при вход на двигателя приима промяна на мощността от 4,2%.

От тези няколко примера, чийто брой може лесно да се увеличи, изглежда съвсем разумно да се заключи, че охлаждането на зарядния въздух с еднакви критерии за ограничаване на натоварването позволявазначително по-висока степен на усилване и е най-ефективният и най-евтиният начин за увеличаване на мощността на двигателяпрезаредени тела. Към това трябва да се добави и фактът, чеподаването на заряден въздух помага за намаляване наналичието на вредни компоненти в отработените газове на двигателите.