книги из ГПНТБ / Ченцов В.Н. Тепломеханическое оборудование автономных источников электроснабжения конспект лекций

240

цилиндра. Поэтому

увеличение

р а з ­

режения во всасывающем тракте влия­

ет на работу дизеля так же,

как и

увеличение

температуры

окружающего

воздуха.

Существенное

возрастание

сопротивлений всасывающего

тракта

приводит

к

заметному

снижению

д а в ­

ления и

температуры

сжатия,

росту

периода

задержки

самовоспламенения,

жесткой

работы дизеля,

догоранию

топлива

в выхлопном

тракте,

силь­

ному уменьшению к.п.д.,дымному

вы­

730

740 750р ммрт.ст. хлопу и

сильному

перегреву дизеля.

Рис.88

На рис.88 представлена

зависимость

эффективной

мощности

одного

из

т и ­

пов дизелей от величины разрежения

во

всасывающем

т р а к т е .

Ориентировочная оценка изменения мощности дизеля в зависи ­

мости от

одновременного

изменения

температуры

наружного

возду­

ложении

прямой

пропорциональной

зависимости эффективной

мощ­

ности

дизеля

от

плотности воздуха,

поступающего

в цилиндры ди ­

з е л я :

о

Ко

jVe_

_

где

Ne

и

у 0

-

мощность и плотность воздуха при стандартных

условиях;

Ne

и

у,

-

мощность и

плотность воздуха при

температуре

Г

и

давлении

Р .

Если обозначить стандартные условия параметрами

Р0 и

Т0

, -

то мощность дизеля при температуре

Г

и давлении

Р

может

быть

представлена

зависимостью

Ne

=

Ne

=

Тр P

RT

Ne

о

Р

/~7Г'

0,11.

Ne-l,1l

— у

— -

241

Увеличение

противодавле­

ния в

выхлопном

тракте

дизеля

/ е

также

неблагоприятно

сказы­

7.0

!

вается

на

его

работе.

Возрас­

тает количество

остаточных

г а ­

6,5

ІШ

з о в , ухудшаются

очистка

и

на­

6,0

1

\593

полнение

цилиндра,

ухудшаются

I

.условия

хода

термодинамических

5,5

573

процессов,

вследствие

этого

ІАрммрт.ст.ухудшается

индикаторный

к . п . д .

О

200 500 Ш

дизеля

и его

экономичность,на­

5,0,100

500

ступает перегрев дизеля. Осо­

Рис.89

бенно

чувствительны

к

повыше­

нию противодавления двухтактные дизели

вследствие

резкого

ухуд­

шения процессов выпуска-продувки.

На рис.89 представлены

зави ­

симости среднего

эффективного

давления

ре и температуры выхлоп­

ных газов

Гв g от величины противодавления

в выхлопном

тракте

четырехтактного

дизеля

с наддувом.

§

22.

ВЛИЯНИЕ РЕЖИМА ОХЛАЖДЕНИЯ И СМАЗКИ

НА РАБОТУ ДИЗЕЛИ

Влияние режима охлаждения на работу дизеля

Влияние

режима охлаждения

на

температурные

напряжения

в

быть настолько высокой, чтобы нарушились нормальные

условия

смазки деталей,

их

работоспособность

и механическая

прочность.

С другой

стороны,

температура

деталей

не должна быть

низкой,

так как

при этом

увеличивается

доля тепла, отведенного водой

мый температурный режим дизеля

обеспечивается его системой

охлаждения.

3

установившемся тепловом

режиме

количество теплоты, отво ­

димое

системой охлаждения, выражается

соотношением

Q. = с £ .

А Т ккал/чао,

2 4 2

где

с = 1 -

тешіоѳикость

воды;

-

часовой

расход

воды;

д ^ = 7 в ы х ~ твх ~ п

е

Р в п а д

температур воды

на выходе и входе в

дизель .

Регулирование

теплоотвода возможно

или за счет

изменения

параметра

6 в

или за счет изменения

параметра

AT ( с м . § 1 6 ) .

В открытых

системах

охлаждения температура

воды на выходе

из дизеля

не должна превышать 85-90°

во избежание

образования

паровых мешков и местных перегревов

деталей.

В закрытых

системах охлаждения верхний предел температу­

ры ТвЬ1Х зависит

от давления в системе Рс о х л и ориентировочно мо­

жет

быть

определен по формуле

Экспериментальные

исследования,

проведенные

на дизелях

различ­

ной

конструкции,

тактности,

быстроходности

и степени форсиров-

ки

показали, что с повышением температуры охлаждающей

воды

увеличивается

температура деталей, образующих камеру сгорания,

но

вместе

с тем уменьшаются

градиенты температур в них и тем­

втулок лимитируются

выгоранием

смазки

на зеркалах

цилиндров и

в канавках верхних

компрессионных

колец, а также

термостабиль­

ностью

масла.

На основании опытных данных составлены следующие приближен­

ные формулы для оценки приращения

температуры А Тдет деталей в

зависимости от температуры

Твых

охлаждающей воды.

Для

крышек цилиндров и неохлаждаемых поршней

Д 7 " Э в т = Ч о , 8 1,0) (Твых

-

60).

Для

охлаждаемых поршней

А Г а е т

= (0, 4 т

0,6) ( Г 8 ы

х - 60) .

мальные давления газов Рг . снижается уровень

шушв

и

вибраций.

Кроме того, несмотря на некоторое увеличение

тепла,

отводимого

с выхлопными газами, общий отвод тепла уменьшается

за

счет

уменьшения отвода тепла с охлаждающей водой,

чем обеспечивает­

ся увеличение среднего индикаторного давления

.

Эффектив­

трения вследствие

уменьшения вязкости

масла.

В дизеле 7Д6 повышение температуры

охлаждающей воды

с 60

до ІОО°С привело к снижению жесткости

работы

с 15,2

до

4,2 к Г с / с м 2 т р а д ,

уменьшению давления р г на 2,5

к г / с м 2

и к

умень­

шению задержки самовоспламенения с 18

до 9° поворота

коленча­

ния

Д ^ е эффективного

к . п . д .

дизеля

в зависимости от темпера­

туры

охлаждающей воды

Дт?е =

(0,05

* 0,2)

( Г в ы д а - 60)%.

80° и

исходном

значении

іре = 35% новое

значение

т?е

= 35% +

Д ^ е =

35%+ 0,1 (80 - 60)

= 35%+ 2% = 37%.

. ляется коррозирующее действие воды и на верхней

внешней

боко­

вой поверхности втулки в месте удара поршня при

его

перекладке

образуется зона раковин. Иногда первые признаки

эрозии появ­

ляются через несколько десятков часов работы дизеля. Опыты,

проведенные в ЦНИДИ, показали, что максимальное

действие

кави­

тационной

эрозий имеет место при температуре охлаждающей

воды

50

-

55°С.

Ііри мьньших температурах и при повышении

температу­

ры

до

80 -

90 кавитационная эрозия втулок резко

снижается.

число ударов по втулке резко сокращается

(зона эрозии втулки

как бы оказывается окруженной микрослоем

п а р а ) .

Для уменьшения кавитационной эрозии и

электрохимической

ляющее

уменьшить

амплитуду их

вибраций;

-

уменьшение

зазоров между

поршнем

и втулкой,

позволяющее

уменьшить силу удара поршня о

втулку;

*

-

применение

металлов для

втулок с

однородной

структурой

с целью уменьшения вероятности образования микропар;

- антикоррозийное покрытие втулок хромом,

никелем, кад ­

мием,

лаками и эпоксидными смолами;

-

увеличение

проходных сечений полостей охлаждения, плав­

ные переходы в местах изменения сечений и тангенциальный

под­

вод воды с

целью

уменьшения

динамических зон

разрежений

при

обтекании

втулок

водой;

- применение дистиллированной воды с антикоррозийными при­

садками;

-

повышение

давления в закрытых системах

охлаждения;

- поддержание высокотемпературного режима охлаждения,бла­

гоприятно сказывающегося на уменьшении эрозии втулок.

Требования к

охлаждающей воде. Для охлаждения дизелей

зой-

сковых ЛГУ применяется вода.

Требования к воде зависят

от

245

конструкции дизеля и оговариваются в заводской

технической э к с ­

плуатации.

Для дизелей с чугунными охлаждаемыми

элементами применяет­

ся мягкая прокипяченная и отстоенная вода

без

механических

ной жесткости

к воде

дюралюминиевых дизелей предъявляются т р е ­

бования в отношении

водородного показателя РК.

Вредное воздействие воды на детали дизеля выражается в от ­

ложении накипи в зарубашечном пространстве и в коррозии

дета ­

лей . Накипеобразованиѳ обуславливается

в

основном

присутствием

в

воде бикарбонатов C a ( Н С 0 3 ) 2 , Mçj(HC03 )2 ,

органических

веществ

и

кремнезема.

При кипячении воды растворимые бикарбонаты разлагаются,об­

разуя

накипь

из солей C a C Ö 3 , MçjC03 и

M Ç J ( . 0 H ) 2

, органиче­

ские

вещества

и кремнезем также при кипячении выпадают

из

хлоридов

кальция CaCt 2 и магния

І і ^ с і 2 , свободного

растворен­

ного кислорода, а также анионов и катионов кислот и щелочей.

При

кипячении хлориды

из воды не удаляются, поэтому

кипяченая

вода

также вызывает коррозию металлов.

Жесткость воды

измеряется в

миллиграмм-эквивалентах

на

литр; один миллиграмм-эквивалент

на литр

соответствует

содер­

жанию в воде 20,04 мг/л кальция

или 12,16

мг/л магния.

Иногда

жесткость воды выражается в градусах жесткости °Ж. Градус

жест­

кости

соответствует

содержанию в воде

0,001 г окиси

кальция

Ca 0

или 0,00714 г

окиси магния

Мс}0

в

одном

литре

. воды .

Один

миллиграмм-эквивалент соответствует 2,8°Ж.

Различают временную жесткость, обуславливаемую солями,уда­

ляемыми

при кипячении,

и постоянную жесткость,

обуславливаемую

солями,

не удаляемыми

при кипячении. Общая жесткость

воды

р а в ­

на сумме временной и постоянной

жесткостей.

В качестве антикоррозийной присадки в воду

добавляется

двухромовокислый калий К г С г 2 0 7

(хромпик), представляющий

с о ­

сс =

100

( сс

— сса ) ,

где

X

-

количество

хромпика, которое необходимо добавить в

систему охлаждения,

к г ;

Ѵв

-

объем

воды

в системе охлаждения, л ;

о с н - нормативное

содержание

хромпика

в

воде,

%;

jca-

действительное

содержание хромпика

в воде

по

данным

последнего

анализа.

Хромпик предварительно растворк-ют в небольшом количестве

горячей

воды

и далее

доливают

в

систему охлаждения.

В последнее

время

в

качестве

антикоррозийной

присадки

с т а ­

ли

использоваться водорастворимые

масла с

присадками,

образую­

щие с водой устойчивые эмульсии. Защитное свойство эмульсий

объясняется

образованием

на деталях тонких

масляных

пленок.

В качестве примера приведем

требования,

предъявляемые

к

охлаждающей

воде

первого

контура

системы

охлаждения

дизелей

M-6I2 и M-6I4: общая

жесткость

не более

1,25

мгэкв/л;

содер­

жание хлоридов

не более

30 м г / л ;

щелочность

по фенолфталеину

отсутствует;

РН

(.водородный п о к а з а т е л ь ) • -

6,5

*

7,5.

Уход

за

системой

охлаждения.

Накипь в

зарубашечном

прост­

ранстве дизеля резко уменьшает теплопередачу

от

нагретых

э л е ­

ментов дизеля воде, вызывая перегрев деталей

и

нарушение

усло­

вий их смазки. При технических

обслуживаниях

дизелей накипь

необходимо удалять. Существует

механический

и химический спо­

собы удаления накипи. Механический способ, как

правило, не­

приемлем из - за трудности доступа к поверхности

зарубашечного

пространства дизелей. Химический способ состоит

в растворении

кипи и от материала деталей

дизеля.

Определение химического

состава

накипи

производится

реакцией

1 - 2 г

измельченной

на ­

кипи с

20 мл

50%-го раствора соляной кислоты. Если происходит

бурное

выделение

углекислоты

С0£ с

образованием пены, то

на­

кипь карбонатная

С а С 0 3 , М д С 0 3 . Если г а з

выделяется слабо и

ляется

и порошок не растворяется,

то накипь

гипсовая

CaSOk

или силикатная

SIO2 .

Из химических способов очистки известны

фосфатный,

щелоч­

ной и кислотный. Силикатная накипь удаляется

циркуляцией через

систему

горячего раствора тринатрийфосфата

(3

- 5

кг

Иа3Р0ц.

на I м 3

воды). При температуре раствора 60

-

80°С

очистка

длится

1 - 2

часа .

Силикатная

и гипсовая накипь

удаляется

циркуляцией

через

дюралюминиевых дизелей

и з - з а разъедания их содой.

Наиболее универсальным и распространенным способом очистки

является кислотный

способ, состоящий

в обработке накипи

одним

из

следующих

реагентов:

оргофосфорной

кислотой Н 3 Р 0 4 ,

соля­

ной

кислотой

HCl

или

молочной кислотой СН3 СНОНС0г Н .

Наи­

ладанием силикатных солей к соляной кислоте добавляют 20

г / л

фторида натрия Nia F или фторида аммония N H ^ F .

Достоинством

кислотного способа очистки является растворение подслоя

з а ­

киси железа, скрепляющего

накипь с поверхностью металла. Для

уменьшения коррозирующего

воздействия кислоты на

металлы

в

палец-верхний

подшипник

шатуна.

Обеспечение нормального

р е ­

жима

смазки в

дизелях затруднено

еще и тем, что их многие

де ­

тали

работают

з условиях

высоких

температур.

износ

деталей дизеля на всех режимах его работы;

-

масло должно

tob химически нейтральным

к материалам д е ­

талей

дизеля, т . е .

не должно вызывать коррозию

этих деталей,

остановки дизеля;

•

- под-воздействием

высокой температуры, характерной для

фильтрах, холодильниках

и на других элементах дивеля;

- при изменении температуры масло должно в минимальных

пределах изменять свою

вязкость, т . е . должно обладать пологой

температурно-вязкостной

хйрактеристкой, чек обеспечивается с о ­

-

масло

должно

хорошо фильтроваться, не должно содержать

воды

и механических

примесей;

-

масло

должно

обладать хорошими моющими, автинагарймій и

тельный период времени как при

работе дизеля, так и при хране ­

нии масла;

- масло не должно вспениваться при работе дизеля.

Качество масел и методы их

испытания, нормируемые ГОСТ,

условии сохранения жидкостного трения, тем меньше потери

на

трение и лучше условия охлаждения деталей,

тем

легче осущест­

вляется пуск дизеля, тем лучше условия работы дизеля при

низ­

ких температурах и тем меньше износы деталей.

При

понижевии

вязкости масла возрастает его расход,так как

масло в

большем количестве

проникает

в камеру

сгорания.

С увеличением

вязкости

возрастает

прочность масляного

кли­

на, улучшается герметизация цилиндра кольцами, повышается

д а в ­

ление в системе смазки. С увеличением нагрузок на дизель,

тем­

пературной напряженности, износов пар вязкость применяемого'

масла желательно

увеличивать.

Темлературно-вязкостная характеристика масла. В период про­

грева и выхода на номинальную нагрузку температура масла

на

выходе

из дизеля

увеличивается от 15

- 20

до

85 - 95°С.

Для

торых масел, применяющихся

в дизелях,

представлены на р и с . 9 0 .

Чем положе характеристика,

тем лучше

масло. В паспортах масел

к вязкости при І00°С. В более

широком диапазоне температур тем­

пературно-вязкостные качества

масла характеризуются температур­

ным коэффициентом вязкости <р

: