книги из ГПНТБ / Брук М.А. Инженерные основы эксплуатации корабельных дизелей учебник

где Yn — удельный вес паров, содержащихся во влажном воздухе;

Ун — максимально возможный удельный вес водяно­ го пара при данной температуре.

С достаточной точностью относительная влажность воздуха может быть выражена через парциальные дав­ ления:

пара во влажном воздухе при данной темпера­ туре, мм рт. ст.

Если обозначить через рв. с парциальное давление сухого воздуха, то барометрическое давление влажного воздуха составит

Из формул (198) и (199) следует, что при данном барометрическом давлении парциальное давление воз­ духа тем меньше, чем больше относительная влажность.

Для оценки влажности иногда пользуются понятием влагосодержания:

где Ga — вес водяного пара во влажном воздухе; GB.с — вес сухого воздуха.

Если имеется V, м3 влажного воздуха при темпера­ туре Т, то, пользуясь уравнением состояния, получим

Рв.С

Газовая постоянная водяных паров больше, чем газо­ вая постоянная воздуха:

Я п-0 = 29,27 кгм/кг • град;

Яп = 47,1 кгм/кг -град.

210

Рис. 65. График для определения парциального давления водяного пара рп в зависимости от отно­ сительной влажности ф и температуры атмосфер­

ных паров в стандартных условиях.

На рис. 65 приведена номограмма зависимости пар­ циального давления водяного пара от температуры и от­ носительной влажности, которой можно воспользовать­ ся для определения Др,/ по формуле (206) и оценки

212

влияния влажности на Эксплуатационные показатели двигателя. Влияние влажности воздуха па работу дви­ гателя не ограничивается изменением количества возду­ ха, поступающего в цилиндры.

Экспериментально установлено влияние влажности на процесс сгорания. Проявляется это в возрастании пе­ риода задержки самовоспламенения по мере роста влаж­ ности.

Увеличение относительной влажности воздуха с 25 до 100% при работе двигателя 64 15/18 с постоянной подачей топлива приводит к снижению давления в кон­ це сжатия и максимального давления на 3—3,5% и уменьшению температуры выпускных газов на 5—7%. В данном случае влияние влажности сравнительно неве­ лико, что можно объяснить высоким значением а на номинальном режиме и вследствие этого малой чувстви­ тельностью дизелей типа Д6 к изменению внешних усло­ вий. Чем меньше номинальное значение коэффициента избытка воздуха, чем напряженнее рабочий процесс дви­ гателя, тем относительно больше влияние влажности, как и других параметров внешних условий, на показате­ ли двигателя.

Если пренебречь влиянием влажности на коэффи­ циент наполнения, что вполне допустимо, то исходное выражение для оценки изменения индикаторной мощ­ ности можно принять в виде

= , (207)

где величины без индексов и с индексом относятся к ра­ боте одного и того же двигателя при разных значениях относительной влажности воздуха и п = const. Если уменьшить подачу топлива пропорционально уменьшению плотности воздуха, т. е. обеспечить а = const, и пренебречь

изменением цг, то индикаторная мощность будет изме­ няться пропорционально изменению плотности воздуха:

В этом случае для ориентировочной оценки относитель­ ного изменения индикаторной мощности можно восполь­ зоваться рисунком 62.

213

Используя выражение (206), можно написать

Следовательно, влияние влажности воздуха на инди­ каторную мощность учитывается относительным измене­ нием давления Ар0', величина которого зависит от ат­ мосферного давления и влажности. Поправка, вносимая изменением влажности, составляет

Ni

убывает. При уменьшении влажности воздуха Др</>0, а

строго говоря, убывать, поскольку снижается индикатор­ ная мощность.

Так как уменьшение Ni обычно не превышает 1% па каждые 10% повышения относительной влажности, то механический к.п.д. при этом изменится всего на 0,2%. Например, при исходной величине tim= 0,8 и повышении влажности по сравнению с нормальной на 40% новое значение механического к.п.д. составит г|м' = 0,793. Столь малым изменением механического к.п.д. можно пре­ небречь и считать, что эффективная мощность в режиме rc = const и a=const снижается так же, как индикатор­ ная, примерно на 1 % при повышении относительной влажности на 10%. Приближенный расчет эффективной мощности при изменении влажности может быть произ­ веден с помощью следующих зависимостей:

214

Приравнивая правые части формул (211) и (212), получим величину поправки для подсчета эффективной мощности:

Пользуясь формулами (211) и (212) или (213) при известной величине Ne в стандартных условиях и опре­ делив Ар0' по формуле (206), можно в первом прибли­ жении оценить /V/ для нового значения относительной влажности. В случае одновременного изменения темпе­ ратуры, давления и влажности атмосферного воздуха следует суммировать их воздействия иа мощность и эко­

пустимое число оборотов двигателя при его работе на. винт и допустимую нагрузку в соответствии с особен­ ностями ограничительной характеристики данного дви­ гателя.

При плавании корабля в районах с высокой влажно­ стью воздуха следует считаться с возможностью выпа­ дения значительного количества конденсата в воздуш­ ном холодильнике. Этот конденсат необходимо периоди­ чески отводить, с тем чтобы исключить поступление кон­ денсата в цилиндры двигателя.

§19. СПОСОБЫ ПРИВЕДЕНИЯ МОЩНОСТИ

ИЭКОНОМИЧНОСТИ к СТАНДАРТНЫМ

АТМОСФЕРНЫМ УСЛОВИЯМ

Для пересчета мощности и экономичности и их при­ ведения к стандартным атмосферным условиям исполь­ зуются эмпирические, полуэмпирические и аналитические зависимости, опубликованные в различных отечествен­ ных и зарубежных справочниках и пособиях по двига­ телям внутреннего сгорания. Простейшая формула пере­ счета основана на предположении прямо пропорциональ­ ной зависимости эффективной мощности от удельного веса воздуха, поступающего в цилиндры двигателя при

а = const и п= const:

(214)

215

В формулах (215) — (218) предпринимаются попыт­ ки учесть погрешности, вытекающие из структуры фор­ мулы (214), введением поправочных коэффициентов:

На основании обработки экспериментальных данных

по испытаниям двигателей 2Д100 на Харьковском заводе им. В. А. Малышева предложена следующая формула пересчета мощности:

такого же типа формулы рекомендуются для двигателей ЗД100:

(В формулах (21,9) — (221) температура t0' в °С). Неизбежность значительных погрешностей при ис­

пользовании приведенных выше формул объясняется следующими обстоятельствами:

—при учете влияния внешних условий нельзя огра­ ничиться изменением плотности воздушного заряда ци­ линдров двигателя;

—непосредственное влияние плотности воздуха сле­

дует относить не к эффективной, а к индикаторной мощ­ ности;

216

— воздействие внешних условий распространяется на основные параметры рабочего процесса и прежде всего на индикаторный к.п.д.; внешние условия влияют не только на количество рабочего тела, но и на качество рабочего процесса;

— изменение температуры, давления и влажности воздуха в одних и тех же пределах по-разному сказы­ вается на условиях и результатах работы двигателей в зависимости от их конструктивных особенностей, быстро­ ходности, схемы наддува и характеристик агрегатов над­ дува, номинальных значений: коэффициента избытка воз­ духа, коэффициента продувки, противодавления на выпу­ ске, степени сжатия воздуха в нагнетателе, степени повы­ шения давления газов в цилиндре, механического к.п.д.;

— степень влияния температуры, давления и влаж­ ности при прочих равных условиях зависит от режима работы двигателя. Этим объясняется то обстоятельство, что если формула получена на основании анализа дан­ ных испытания двигателя на одних режимах, то нельзя избежать более или менее значительных погрешностей, применяя ее для того же двигателя, но для других ре­ жимов работы.

Эмпирические зависимости могут быть обоснованно использованы для того типа двигателя и тех режимов их работы, на основании исследования которых они бы­ ли определены. Очевидно, что создание простых универ­ сальных формул пересчета мощности и экономичности, в равной мере пригодных для всякого двигателя и любо­ го режима работы, — задача неразрешимая.

Тем не менее можно получить универсальную струк­ туру формул для учета влияния внешних условий, ос­ нованную на применении общих зависимостей мощности

иэкономичности и обобщенных эмпирических функций, учитывающих особенности рабочего процесса двигателя

ипредусматривающих необходимость определения ко­

эффициентов влияния для каждого данного двигателя в зависимости от режима его работы.

Исходное выражение для такого рода формул учиты­ вает зависимость мощности от расхода топлива, числа оборотов, индикаторного и механического к.п.д.:

217

Г л а в а IV

ПУСКОВОЙ РЕЖИМ ДИЗЕЛЯ

§20. ОСОБЕННОСТИ ПУСКОВОГО РЕЖИМА

Пусковой режим двигателя протекает в период вре­ мени от начала вращения коленчатого вала до получе­ ния устойчивого сгорания рабочей смеси, обеспечиваю­ щего прогрессивное нарастание индикаторной мощности и переход на самостоятельную работу без воздействия пускового устройства.

При рассмотрении пускового режима и условий обес­

печения пуска необходимо учитывать две проблемы, ко­ торые при этом возникают: внутреннюю и внешнюю.

Внутренняя проблема пуска заключается в создании благоприятных условий самовоспламенения и сгорания рабочей смеси в цилиндрах дизеля. Пуск осуществляется тем быстрее и легче, чем более благоприятны условия самовоспламенения и сгорания.

Основными показателями, определяющими возмож­ ность самовоспламенения рабочей смеси при пуске, яв­ ляются температура и давление воздуха в камере сгора­ ния в момент подачи топлива.

Наиболее выгодное сочетание величины и длитель­ ности воздействия температуры воздуха должно обеспе­ чить минимальный для данных условий пуска период задержки самовоспламенения. Чем выше при данной температуре давление воздуха в конце сжатия, тем более интенсивно происходит распыливание, нагревание и ис­ парение топлива.

Нельзя, однако, связывать завершение пускового пе­ риода с появлением первой вспышки. Наличие само­ воспламенения однозначно не решает вопрос о заверше­

219