Практическое занятие № 3

Тема: Способы наддува: механический, газотурбинный, комбинированный

Цель: изучение влияния наддува на работу 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. Назначение наддува.

2. Умеренный наддув.

3. Повышенный наддув.

4. Высокий наддув.

Краткая теория

Для увеличения мощности дизелей применяют наддув как один из наиболее эффективных и перспективных методов. Наддув – это искусственное увеличение заряда воздуха, вводимого в цилиндр двигателя. При наддуве в цилиндр двигателя можно ввести большее количество воздуха и соответственно увеличить количество впрыскиваемого топлива, что обусловит повышение выделяемого при сгорании в цилиндре тепла и, следовательно, увеличение мощности.

Обычно дизели с наддувом строят так, что в цилиндр подается в 1,5-2 раза больше воздуха, чем может поместиться в нем при нормальной работе. Часть лишнего воздуха используется для продувания цилиндра, когда впускной и выпускной клапаны открыты. Продувочный воздух хорошо очищает цилиндр от отработавших газов, оставшихся от предыдущего цикла, и охлаждает днище поршня, крышку и клапаны, что увеличивает срок службы деталей.

Порядок выполнения работы:

По величине давления воздуха наддув делят на умеренный, повышенный и высокий.

Умеренным называют наддув при давлении воздуха 0,13МПа. Такой наддув может обеспечить увеличение мощности по сравнению с двигателем без наддува до 20%.

При повышенном наддуве давление воздуха бывает порядка 0,13-0,15 МПа, что позволяет повысить мощность двигателя до 50%. Данный вид наддува наиболее распространен, так как обеспечивает достаточное увеличение мощности двигателя и в то же время основные детали последнего могут оставаться тех же размеров, что и без наддува.

Высоким называется наддув с давлением выше 0,15 МПа. При этом мощность двигателя может быть увеличена в 2 раза и даже больше.

Известны следующие способы наддува: механический, газотурбинный и комбинированный.

При механическом наддуве центробежный или ротационный насос приводится в действие от коленчатого вала двигателя и нагнетается воздух в цилиндры двигателя. Установка получается компактной. К недостаткам двигателя с механическим наддувом можно отнести снижение экономичности из-за уменьшения механического КПД, учитывающего затраты мощности на трение в движущихся частях и на приведение в действие навешанных на двигатель механизмов. В двигателях с механическим наддувом нагнетатель потребляет 7-10% мощности двигателя. Механический наддув иногда применяют на легких высокооборотных двигателях.

При газотурбинном наддуве применяют способ использования энергии выпускных газов. Турбокомпрессоры представляют собой выполненные в одном агрегате центробежный нагнетатель и газовую турбину. Их называют также газотурбонагнетателями (ГТН).

При газотурбинном наддуве утилизируется энергия выпускных газов, которая в двигателях без наддува искусственно погашается в глушителе. Однако с введением турбины повышается сопротивление выпуску, то есть увеличиваются затраты энергии на такт выпуска, но они будут меньше, чем при механическом наддуве (приблизительно в 3 раза). Поэтому газотурбинный наддув повышает экономичность работы двигателя.

Газотурбинный наддув экономически целесообразен при любом давлении воздуха. Он очень удобен для модернизации действующих двигателей, а также в том случае, когда один и тот же тип двигателя строится как с наддувом, так и без наддува. В результате газотурбинный наддув получил широкое распространение. В настоящее время двигатели сколько-нибудь значительной мощности строят только с газотурбинным наддувом.

При комбинированном наддуве двигатель имеет нагнетатель с приводом от газовой турбины и нагнетатель с механическим приводом от коленчатого вала двигателя и автономный. В качестве нагнетателей с механическим приводом применяют центробежные, роторные и поршневые насосы.

Содержание отчета:

1. Тема и цель практического занятия.

2. Материальное обеспечение.

3. Отчет о проделанной работе.

Заключительный контроль:

1. Цель установки наддува.

2. Основные параметры умеренного, повышенного, высокого наддува.

3. Механический наддув.

4. Газотурбинный наддув.

5. Комбинированный наддув.

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.