на мобилу / Б4

Билет №4

1. вопрос. Влияние вязкости топлива на процесс подачи в дизелях.

Вязкостные эффекты в ТПА имеют несколько существенных проявлений. Вязкость зависит от фракционного состава: кинематическая вязкость бензинов при 20°С близка к 0,8 сСт (0,8-10-6 м2/с); летних дизельных топлив 3...6сСт, зимних - 1,8...5; тяжелого моторного топлива при 50°С - до 150 сСт при t=50°C; мазутов - до 120 сСт при t=80°C. В диапазонах, характерных для ТПА, вязкость зависит от температуры и давления, например, для ДТ в единицах СИ [148]:

Вязкость, ограничивая утечки в прецизионных парах, обеспечивает возможность их функционирования. Для новых конструкций ТПА тре-

буются расчетные соотношения с учетом зависимости вязкости от давления, переменности зазора по длине, в том числе с учетом деформаций прецизионных элементов, для случая повышенных давлений по обе стороны зазора.

Явление, требующее описания - гидродинамическое трение в микронных зазорах, создающее сопротивление движению элементов ТПА. Необходимость описания этого явления особенно актуальна для CR ввиду увеличения числа и величины и поверхностей трения, уменьшения зазоров, увеличения давления (следовательно, вязкости) топлива в зазорах, повышения частот процесса при многофазном впрыскивании.

Другое проявление вязкости - гидродинамическое сопротивление трубопроводов. Было принято считать, что оно важно для судовых систем с подачей мазутов по длинным трубопроводам. Но в современной ТПА интенсивного впрыскивания среднеоборотных и быстроходных дизелей, где развиваются скорости движения топлива до 100... 140 м/с, этот вопрос также стал актуален. Если влияние гидродинамического трения существенно, то давление над плунжером и нагрузки на привод ТНВД увеличиваются, а Рвпр уменьшается (рис. 4.6). Тогда диссипативные эффекты существеннее динамических и Рфорсmax < Ртнвдmax • МОНОТОННОСТЬ кривой Рплунж на рис. 4.6 искажается влиянием волновой настроенности ТПА при изменении длины трубопровода. При подаче более вязких топлив зависимости P=f(v) - монотонные. Небольшим положительным влиянием сопротивления трубопровода можно считать уменьшение вероятности подвпрыскивания и формирование более пологого переднего фронта характеристики впрыскивания.

Важнейшие факторы потерь в трубопроводе - интенсивность нагнетания, длина и диаметр трубопровода, вязкость топлива. Потери, как при стационарном, так и при

Влияние вязкости топлива на процесс подачи в дизелях.

нестационарном течении принято оценивать с помощью осредненного параметра - коэффициента сопротивлениям, используя формулу Дарси-Вейсбаха:

В детальном рассмотрении возможна оценка потерь через локальный параметр - коэффициент трения и скорость на внешней границе пограничного слоя U∞:

Количественные оценки в литературе по ТПА заимствованы из гидравлики для стационарного течения в бесконечно длинных трубопроводах, например, наиболее популярные законы Пуа-зейля и Блазиуса:

Ошибки от использования (4.8), (4.9) не обнаруживаются тогда, когда невелик сам эффект сопротивления. Известны попытки объяснения несовпадения результатов неучетом шероховатости трубопроводов [81]. Действительно, ранее встречались трубопроводы с заусенцами, уступами, значительной шероховатостью, ржавчиной. Ныне шероховатость трубопроводов 02 мм находится на уровне 2...3 мкм. Но, используя известные зависимости для λ (рис. 4.7), приходим к выводу, что для параметра шероховатости dтр/кш1000 существенное отличие λ для гладких и шероховатых труб ощутимо для Red>105, т.е. для ДТ при скоростях течения более 200 м/с. Достигнутые ныне скорости менее 120... 140 м/с, а типичные -5...80 м/с.

Для ламинарного течения понятие шероховатых труб вообще неприменимо. Несправедливость (4.8), (4.9) обусловлена несхожестью процессов в водопроводных

трубах и ТПА. Важнейшее отличие - гидродинамическая нестационарность, поэтому и отличия в λ многократные [79]. В гидравлике разработано немало методик определения λ для осциллирующих потоков, но, к сожалению, к условиям ТП они неприменимы, как по типу колебательных процессов, так и по величине ускорений dUldt порядка. В ТПА течение начинается из состояния покоя (теоретически в начальный момент Cf→∞), a dUldt достигает 104. Это не только требует создания специальных расчетных методик, но и выяснения особенностей процесса: начальных условий, динамики развития и т.д.