Материал: 2157
работающих с агрегатами наддува. Программа позволяет результаты расчета преобразовать в виде графиков.
Рис. 6.1. Ввод исходных данных для двигателя Д-440, оборудованного турбокомпрессором ТКР- 8
Экономические и экологические показатели дизеля зависят от величины и характеристики подачи топлива, согласованного движения воздушного вихря в камере сгорания и струи распыленного топлива.
Для четырехтактного двигателя Д-440 (4ЧН 13/14) |
мощностью |
80 кВт при частоте на номинальном режиме 1750 мин-1 |
общее коли- |
чество топлива за впрыск или цикловая подача (мм3/цикл) определится выражением
V |
qе Nе1000 |
|
210 80 1000 |
|
95мм3, |
(6.16) |
|||
|
4 875 0,85 60 |
||||||||
ц |
i n |
|
|
60 |
|
|
|
||
|
н |
|
|
|
|
|
|
|
|
где qе – удельный |
эффективный расход топлива, 210 |
г/(кВт·ч); |
|||||||
Nе – эффективная номинальная мощность, 80 кВт; i – число цилиндров 4; nн – частота вращения вала насоса, 875 мин-1; ρТ – плотность топлива 0,85 г/см3, или 850 кг/м3.
В качестве исходной характеристики дизеля для расчёта берётся внешняя скоростная характеристика, а именно изменение крутящего
68
момента в зависимости от частоты вращения вала Мк = f(n), которая зависит от назначения двигателя и запаса крутящего момента (1,1 – 1,2). Форма кривой крутящего момента зависит от коэффициента запаса крутящего момента на режиме максимального крутящего момента (Мк мах)
kз = Мк мах / Мк ном. |
(6.17) |
Исходным для расчёта является значение эффективной мощности |
|
на номинальном режиме работы Nе ном. |
|
Крутящий момент на номинальном режиме |
|
Мк ном = 9550·Nном / nном = 9550·80 / 1750 = 436 Н·м. |
(6.18) |
Максимальный крутящий момент (принимаем kз = 1,20) |
|
Мк мах = kз·Мк ном = 1,2·436 = 523 Н·м. |
(6.19) |
Мощность двигателя при различных значениях частоты вращения |
|
коленчатого вала |
|
Nеi = Мкi·ni / 9550, |
(6.20) |
где Мкi – текущее значение крутящего момента; пi – частота вращения коленчатого вала, мин– 1.
Среднее эффективное давление на требуемых режимах
|
|
pеi = Nеi 120 / (i·Vh·ni), |
|
(6.21) |
|||||
где Vh – рабочий объём цилиндра. |
|
|
|
|
|
|
|||
Vh = π D2·S/4 = 3,14·0,132·0,14 = 0,00185 м3 = 1,85 л. |
|||||||||
Значения Мкi, Nеi и реi для различных режимов сведены в табл. 6.1. |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 6.1 |
||
|
Значения Мкi, Nеi и реi для пяти различных режимов |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
п, мин - 1 |
1050 |
1150 |
1350 |
|
1550 |
|
1750 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Мк, Н·м |
523(мах) |
520 |
500 |
|
460 |
|
436 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Nе, кВт |
57 |
62 |
70 |
|
75 |
|
80 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
pе, МПа |
0,88 |
0,87 |
0,84 |
|
0,78 |
|
0,74 |
|
Программа может быть рекомендована для проведения научных исследований, а также использоваться в учебном процессе в тех курсах, где требуется выполнить расчет и провести исследование совместной работы дизеля и турбокомпрессора.
69
6.5. Исходные данные, согласно заданию, для расчета являются
1 – число цилиндров; 2 – тип двигателя; 3 – степень сжатия; 4 наружный и внутренний диаметр колеса компрессора; 5 – значение крутящего момента по внешней скоростной характеристике; 6 – максимальное давление сгорания; 7 – форма лопаток компрессора (радиальные, загнутые назад); 8 – параметры холодильника (степень охлаждения); 9 – данные по регулированию турбины (перепуск газа).
В результате расчета дается приближенная информация о параметрах двигателя, компрессора, турбины. В табл. 6.2 приведены некоторые данные расчета совместной работы двигателя Д-440 (Алтайдизель) с турбокомпрессором ТКР-8, в которой последовательно указаны:
–изменение частоты вращения вала двигателя;
–среднее эффективное давление;
–цикловая подача топлива;
–коэффициент избытка воздуха;
–эффективная мощность двигателя;
–частота вращения колеса компрессора;
–адиабатный коэффициент полезного действия компрессора;
–давление на выходе из компрессора;
–температура на входе в турбину;
–мощность турбины.
Таблица 6.2
Характеристики двигателя, компрессора и турбины
|
|
|
|
|
Характеристики компрессора |
||||||
|
Характеристики двигателя |
|
и турбины |
|
|
|
|||||
nД , |
Ре , |
Vц , |
α |
Ne , |
nk, |
ηад, |
Рк, |
|
ТТ, |
\ |
NТ, |
|
|
||||||||||
мин-1 |
МПа |
мм3 |
|
кВт |
мин-1 |
|
МПа |
|
К |
|
кВт |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1050 |
0,88 |
106 |
1,30 |
57 |
32000 |
0,74 |
0,120 |
|
907 |
|
1,0 |
1150 |
0,87 |
109 |
1,35 |
62 |
44000 |
0,74 |
0,125 |
|
917 |
|
2,0 |
1350 |
0,84 |
102 |
1,55 |
70 |
58500 |
0,74 |
0,135 |
|
890 |
|
3,8 |
1550 |
0,78 |
97 |
1,75 |
75 |
58500 |
0,75 |
0,145 |
|
860 |
|
5,7 |
1750 |
0,74 |
95 |
1,85 |
80 |
62300 |
0,75 |
0,150 |
|
870 |
|
7,7 |
70
Содержание отчета
1.Название работы.
2.Цель и задачи работы.
3.Основные расчетные формулы, подготовка исходных данных (табл. 6.1).
4.Результаты расчета совместной работы двигателя компрессора и турбины (табл. 6.2).
5.Выводы по работе.
Контрольные вопросы
1.Для какой цели используют программы расчета совместной работы двигателя и системы наддува с применением ПК?
2.Какие основные формулы необходимы для подготовки исходных данных для расчета?
3.Напишите основные формулы, используемые для расчета центробежного компрессора и турбины.
4.Какие параметры двигателя и турбокомпрессора определяются и анализируются в результате расчета?
71
Лабораторная работа № 7
ДИАГНОСТИКА ТУРБОКОМПРЕССОРА НА РАБОТАЮЩЕМ ДВИГАТЕЛЕ
7.1. Цели и задачи работы
Цель работы. Приобрести навыки диагностики агрегатов наддува на работающем двигателе.
Задачи работы. Изучить возможные неисправности и отказы турбокомпрессора на работающем двигателе. Привести способы устранения неисправностей турбокомпрессора и его систем с учетом состояния топливной аппаратуры и поршневой группы двигателя.
Оборудование. Двигатель с турбокомпрессором, компрессометр, дымомер.
7.2. Общие положения
Наддув двигателей внутреннего сгорания является одним из основных способов повышения его мощности. При помощи наддува повышается давление поступающего в цилиндры воздуха, его плотность, что позволяет больше подавать топлива в камеру сгорания. В современных двигателях получил наибольшее распространение газотурбинный наддув. Для согласования работы двигателя и турбокомпрессора применяют следующие основные системы автоматического регулирования:
–перепуск газа мимо турбины;
–поворот лопаток диффузора, соплового аппарата.
Для привода в действие данных систем используют механические
иэлектрические (электронные) устройства. Путем возврата части отработавших газов во впускную систему (рециркуляции) уменьшают токсичность газов в выпускной системе.
Системы подачи воздуха дизеля и топлива зависят друг от друга
ивлияют на качество процесса сгорания. При недостатке воздуха или увеличенной цикловой подаче топлива процесс сгорания ухудшается, что приводит к снижению мощности двигателя, увеличению расхода топлива и образованию сажи. Сажа, в виде черного дыма, выбрасывается из системы выпуска.
72