Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Владимирский государственный университет
имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых»
(ВлГУ)
Кафедра ТД и ЭУ
Отчет по научно исследовательской работе за 3 семестр
Выполнил: Ст. гр. ЭНм – 115
Лапшов Я.Ю.
Принял: Гуськов В.Ф.
г. Владимир
2016
Содержание: |
|
Введение …………………………………………………………………………………………………… |
3 |
1. Способы охлаждения наддувочного воздуха ……………………………………… |
4 |
2. Возможные схемы СОНВ ………………………………………………………………………. |
5 |
3. Расчетно – теоретическое исследование оценки влияния снижения температуры наддувочного воздуха на показатели рабочего процесса дизеля с ГТН ………………………………………………………………………………………………. |
6 |
3.1. Технические характеристики дизеля ЯМЗ – 5340 ……………………… |
6 |
3.2. Описание математической модели рабочего процесса дизеля … |
7 |
3.3. Методика расчетных исследований ……………………………… |
15 |
4. Результаты расчетных исследований ………………………………… |
16 |
Заключение ……………………………………………………………………………………………….. |
17 |
Библиографический список ……………………………………………………………………… |
18 |
Введение
Необходимость снижения теплового состояния двигателя с наддувом и повышения его экономических и экологических показателей обусловили с 80-х годов прошлого столетия начало широкого внедрения охлаждения воздуха, подаваемого в цилиндры (охлаждения наддувочного воздуха - «ОНВ»). Для обоснования целесообразности применения ОНВ на двигателе с газотурбинным наддувом воспользуемся уравнением
В этом уравнение среднее индикаторное давление (удельной индикаторной работы) равно:
,
где
– низшая теплота сгорания топлива;
– коэффициент избытка воздуха;
– теоретически необходимое количество
воздуха для сгорания 1 кг топлива (кг
возд./кг топл.);
– индикаторный КПД;
– коэффициент наполнения;
– плотность воздуха перед впускными
органами (на впуске);
– давление и температура воздуха на
впуске;
– газовая постоянная.
При
отсутствии охлаждения воздуха после
компрессора значения
практически равны соответствующим
показателям на выходе из компрессора:
.
Если первая часть уравнения
определяет факторы, влияющие на
смесеобразование, сгорание при
преобразовании теплоты в механическую
работу по перемещению поршня, то
произведение
показывает факторы, влияющие на наполнение
цилиндров свежим зарядом. Плотность
заряда пропорциональна отношению
давления наддува к температуре
,
поэтому снижение температуры надувочного
воздуха является весьма привлекательным
способом повышения показателей поршневых
двигателей (ПД) с турбонаддувом.
При применении ОНВ уменьшается температура рабочего тела в цилиндрах, но наиболее заметно снижается максимальная температура цикла. Это приводит к соответствующему снижению средних температур деталей цилиндропоршневой группы (ЦПГ).
1. Способы охлаждения наддувочного воздуха
Способы и системы охлаждения наддувочного воздуха (СОНВ) основаны на реализации известных термодинамических и тепломассообменных процессов:
изобарный отвод теплоты от наддувочного воздуха к твердой стенке;
политропное расширение наддувочного воздуха в детандере;
испарение в наддувочном воздухе впрыснутой жидкости;
комбинации перечисленных процессов.
Рекуперативная СОНВ
Первый способ, реализуемый в рекуперативной СОНВ, в которой отвод теплоты от наддувочного воздуха к холодному теплоносителю осуществляется в рекуперативном теплообменном аппарате, получил наибольшее распространение.
Глубина охлаждения наддувочного воздуха зависит от типа теплообменной поверхности, размеров рекуператора, энергетических затрат на прокачку теплоносителей, теплофизических характеристик и начальной температуры холодного теплоносителя.
В современных автотракторных двигателях в качестве охладителей наддувочного воздуха применяются воздуховоздушные алюминиевые трубчатые с ленточным оребрением теплообменники, в которых обеспечивается принудительное движение атмосферного воздуха в межтрубном пространстве за счет скоростного напора, возникающего при движении автомобиля или за счет вентилятора.
Расширительная СОНВ
В рекуперативной СОНВ невозможно обеспечить снижение температуры наддувочного воздуха ниже температуры атмосферного воздуха. Подобное можно достичь дополнительным охлаждением наддувочного воздуха в расширительных СОНВ. В таких системах в качестве расширительных систем используются турбодетандер или цилиндр двигателя.
В 40-х годах прошлого столетия американский инженер Р. Миллер предложил так называемое «внутреннее» охлаждение наддувочного воздуха, заключающееся в раннем закрытии впускных клапанов и расширении поступившего в цилиндры воздуха с понижением его температур и давления. Уменьшение наполнения цилиндров, вызванное ранним закрытием впускных клапанов, должно компенсироваться более высоким давлением наддува.
Испарительная СОНВ
Сущность испарительного способа заключается в том, что воду или другую жидкость впрыскивают в поток воздуха, в результате чего происходит испарение впрыснутой жидкости и снижение за счет этого температуры наддувочного воздуха. В этих целях можно использовать пресную (дистиллированную) воду, аммиак и этиловый спирт, которые обладают высокими значениями скрытой теплоты парообразования.
Система подачи воды на двигателе может быть осуществлена по-разному в зависимости от системы наддува. При одноступенчатом наддуве ее подают на входе в компрессор, после компрессора или в воздушный ресивер двигателя. При двухступенчатом наддуве, кроме того, жидкость можно подавать после компрессора второй ступени. Процесс сжатия в компрессоре приближается к изотермическому, которое достигается непрерывным отводом тепла за счет испарения жидкости. При этом температура воздуха на выходе из компрессора падает почти пропорционально количеству впрыскиваемой жидкости. Например, при расходе воды, составляющем 1% от расхода воздуха, снижение температуры воздуха составляет 24°С, а при 1,6% – 40°С.
Кроме воды возможно использование спиртов, впрыскиваемых в поток наддувочного воздуха. В этом случае будет происходить частичное замещение дизельного топлива.