Лабораторная работа № 20

Тема: Конструктивные особенности газотурбонагнетателей и систем наддува 4-хтактных двигателей

Цель: изучение влияния наддува на работу 4-х тактного дизеля

Материальное обеспечение:

1. Двигатели, установленные в лаборатории ДВС.

2. Детали, узлы систем наддува.

3. Заводские чертежи и описания.

4. Приборы для определения давления наддува.

Вводный контроль:

1. Результат увеличения мощности двигателя.

2. Два вида газотурбинного наддува.

3. Импульсивный наддув.

Краткая теория

В 4-х тактных двигателях температура выпускаемых газов достигает 500ºС. Поэтому выпускные газы обладают достаточной энергией, чтобы обеспечить привод газотурбо-нагнетателя требуемой производительности с необходимым давлением продувочного воздуха.

Наличие же двух насосных ходов поршня, с помощью которых двигатель может сам (без турбонагнетателя) засасывать воздух и вытеснять отработавшие газы, обеспечивает надежный пуск 4-х тактного двигателя. Следовательно, в 4-х тактных двигателях применение чистого газотурбинного наддува не затруднительно.

Порядок выполнения работы:

Принципиальная схема газотурбинного наддува на рис.63,а. Отработавшие в двигателе газы 9 по выпускному трубопроводу 10 направляются в газовую турбину 1 и ее приводят во вращение. Затем по патрубку 2 они отводятся в выхлопную трубу. На одной оси с турбиной установлен центробежный воздушный нагнетатель 4.

Рис.63.Схемы газотурбинного наддува двигателей: а –принципиальная схема, б – с турбиной постоянного давления, в – с импульсной турбиной

Воздух, засасываемый из окружающей среды через приемный патрубок 3, поступает в нагнетатель, где он сжимается. При сжатии повышается не только давление, но и температура воздуха, поэтому сначала он направляется в воздухоохладитель 5 и лишь затем в ресивер 6. благодаря охлаждению повышается плотность, и это способствует увеличению весового заряда воздуха. Сжатый охлажденный воздух 7 направляется в цилиндр через впускной клапан 8. Газотурбинный наддув получил широкое распространение.

При газотурбинном наддуве применяют два способа использования энергии выпускных газов.

При первом способе (рис.63,б) отработавшие газы из всех цилиндров 1 направляются в общий коллектор 2 большой вместительности. При таких условиях в коллекторе перед турбиной устанавливается примерно постоянное давление, близкое к давлению в конце выпуска. В период свободного выпуска отработавшего газа, перетекая в коллектор, расширяются, скорость их увеличивается. В коллекторе поток газов тормозится, его кинетическая энергия превращается снова в тепло, которое почти не используется в турбине. Такие турбины называют турбинами постоянного давления.

При втором способе (63,в) выпускной коллектор разделяют на несколько отдельных трубопроводов 3 небольшого объема, которые подводят отработавшие газы к турбине. При таких условиях давление в каждом трубопроводе и перед турбиной не выравнивается, а изменяется соответственно давлению выпуска. Турбина, работая на газах переменного давления, частично использует энергию расширения газов в период свободного выпуска. В связи с тем, что такие турбины используют энергию волн-импульсов давления газов, они называется импульсными.

Современные 4-х тактные двигатели имеют импульсный наддув. Обслуживается двигатель одним газотурбонагнетателем.

Среднее эффективное давление (Ре) у двигателей с наддувом серийной постройки составляет 0,7-1 МПа, при давлении наддува (Ре) 0,13-0,17 МПа, у форсированных 4-хтактных двигателей Рк может достигать 1,5-1,6 МПа.

Содержание отчета:

1. Тема и цель практического занятия.

2. Материальное обеспечение.

3. Отчет о проделанной работе.

Заключительный контроль:

1. Наддув как средство повышения мощности.

2. Газотурбинный наддув.

3. первый способ наддува.

4. Второй способ наддува.

Литература:

1. Методические указания к выполнению лабораторных и практических работ по дисциплине «Судовые энергетические установки и их эксплуатация», 1985.

2. Соловьев Е.М. Пособие мотористу промыслового судна, 1979.