Содержание к диссертации
Введение
1. ЗКСПЛУАТАЩОННОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ ГАЗОВОЗДУШОГО ТРАКТА СУДОВЫХ ДВС. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТА НОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ 13
1.1. Обзор исследований по загрязнению газовоздушного тракта судовых двигателей
1.1.1. Характер загрязнения элементов газовоздушного тракта ДВС ІЗ
1.1.2. Анализ статистического материала по влиянию загрязнения элементов ГВТ на их характеристики и параметры работы двигателей . 25
1.1.3. Обзор существующих способов безразборной очистки элементов газовоздушного тракта двигателей 39
1.2. Особенности загрязнения ГВТ судовых четырехтактных двигателей 48
1.3. Постановка задач исследований 63
2. РАЗРАБОТКА СПОСОБА ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ ЗАГРЯЗНЕННОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ ВСАСЫВАЮЩЕГО ТРАКТА СУДОВЫХ ДВС И ВЛИЯНИЕ ОТЛОЖЕНИЙ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭТИХ ЭЛЕМЕНТОВ 66
2.1. Анализ механизма осаждения частиц аэрозолей в элементах всасывающего тракта ДВС 66
2.2. Опенка степени загрязненности проточной части центробежного компрессора 72
2.3. Способ учета изменения характеристик центробежных компрессоров, вызванного их загрязнением 79
2.4. Расчетные метода оценки изменения характеристик
ОБВ, вызванного загрязнением их воздушной полости 82
2.5. Разработка поинтервального метода для расчета пучков, работающих в загрязненном воздушном потоке 88
2.6. Выводы по второй главе 92
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ
ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМ В03ДУХОСНАБЖЕНИЯ НА ИЗМЕНЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ИХ РАБОТЫ 93
3.1. Задачи исследования 93
3.2. Экспериментальные установки и методика проведения испытаний 94
3.2.1. Стенды по исследованию характеристик центробежного компрессора 94
3.2.2. Лабораторная установка для исследования характеристик воздухоохладителей 101
3.2.3. Натурно-экспериментальные установки БУРТ типа "Лесков", БМРТ типа "Алтай" и ППР типа "Грумант" 102
3.2.4. Стендовые установки для исследования характеристик двигателей 108
3.3. Расчет погрешности экспериментов 114
3.4. Анализ результатов экспериментальных исследований. 118
3.4.1. Изменение характеристик центробежных компрессоров
в результате эксплуатационного загрязнения их проточных частей 118
3.4.2. Влияние загрязнения компрессоров ТК на изменение параметров работы судовых четырехтактных двигателей 129
3.4.3. Влияние загрязнения воздухоохладителей на изменение характеристик двигателей 143
3.5. Выводы по третьей главе 147
4. РАСЧЕТ НА ЭВМ ВЛИЯНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ
В КОМПРЕССОРЕ ТК И ОНВ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВИГАТЕЛЕЙ 149
4.1 Система исходных уравнений 150
4.2. Система линеаризованных уравнений 165
4.3. Описание ФОРТРАН - программы расчета для ЕСЭШ
4.4. Результаты расчетов и проверка адекватности модели
4.5. Выводы по 4 главе 180
5. РАЗРАБОТКА СПОСОБА ЕЕЗРАЗБОРНСЁ ПЕРЩЦШШЙ ПРОМЫВКИ ЭЛЕМЕНТОВ ВСАСЫВАВДЕГО ТРАКТА СУДОВЫХ ЧЕТЫРЕХТАКТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
5.1. Требования к способу промывки компрессора ТК и охладителя наддувочного воздуха
5.2. Отработка способа подачи мощей жидкости в компрессор
5.2.1. Описание экспериментальной установки и методика проведения испытаний 187
5.2.2. Методика обработки опытных данных и результаты эксперимента 193
5.3. Характеристика подобранного моющего средства "Термос" и технология его применения . 3.96
5.4. Определение периодичности проведения промывок всасывающего тракта судовых ДВС
5.5. Описание разработанного способа безразборной очистки ГВТ ДВС и результаты его использования в условиях эксплуатации
5.5.ІІ Описание конструкции устройства для промывки ГВТ четырехтактных
515.2 Результаты использования разработанной системы протмывки в условиях длительной эксплуатации четырехтактных судовых ДВС
ВЫВОДЫ 221
ЛИТЕРАТУРА 224
ПРШЮЖЕНИЯ 236
- Обзор исследований по загрязнению газовоздушного тракта судовых двигателей
- Анализ механизма осаждения частиц аэрозолей в элементах всасывающего тракта ДВС
- Экспериментальные установки и методика проведения испытаний
- Система исходных уравнений
- Требования к способу промывки компрессора ТК и охладителя наддувочного воздуха
Обзор исследований по загрязнению газовоздушного тракта судовых двигателей
Практика эксплуатации двигателей с турбонаддувом различного назначения (судовых, тепловозных, передвижных электростанций и т.д.) показала, что параметры их работы о течением времени ухудшаются значительно интенсивнее, чем у двигателей без наддува. Неудивительно поэтому, что вопросам, связанным с загрязнениями элементов ГВТ двигателей и проблеме борьбы с ними, в отечественной и зарубежной литературе уделяется большое внимание.
Весь газовоздушный тракт двигателя можно условно разбить на 3 участка:
1. Всасывающий тракт, включающий компрессор, воздухоохладитель; трубопроводы и ресивер продувочного воздуха.
2. Проточная часть дизеля, включающая поверхности деталей, образующих камеру сгорания, и органы газораспределения (впускные и выпускные клапана или продувочные и выпускные окна).
3. Выпускной тракт, включающий выхлопные коллекторы и газовую турбину.
Главной причиной заноса всасывающего тракта двигателей является наличие в атмосфере машинных отделений (МКО), откуда обычно производится забор воздуха в компрессор, большого количества паров масел тошгав, продуктов неполного сгорания топлива, а также минеральных веществ в виде пыли и аэрозоли. По данным работы [ИЗ] загрязненность воздуха в МКО составляет обычно 3-4 мг/м3, а средний диаметр частиц пыли и аэрозолей не превышает 2 мкм. Однако в некоторых случаях загрязненность воздуха в судовых условиях может достигать 20-25 мг/м3.
Зачастую причиной загрязнения компрессора является попадание масла в его всасывающую полость через уплотнения со стороны упорно-опорного подшипника ТК, из-за загрязнения канала, по которому подводится воздух со стороны нагнетания компрессора в лабиринтовые уплотнения:. Причем интенсивность попадания масла из камер с подшипниками скольжения значительно выше, чем из камер с подшипниками качения, т.к. давление подачи масла в первом случае составляет 0,2+0,4 Ша.
Анализ механизма осаждения частиц аэрозолей в элементах всасывающего тракта ДВС
На современных судах в большинстве случаев забор воздуха в двигатели осуществляют из МКО. Отличительной особенностью аэрозоля в МКО судов является то, что дисперсная фаза в нем состоит как из твердых (пыль, соли, продукты неполного сгорания), так и жидких частиц (масло, вода, топливо). Одной из важнейших характеристик аэрозолей является их дисперсность. Под дисперсностью аэрозоля понимается совокупность размером всех частиц, составляющих данную систему. В качестве примера, на рис .Я.1. приведена зависимость концентрации частиц аэрозоля от дисперсного состава для городского воздуха С 763 Воздух в ЖО судов также представляет собой полидисперсную систему, в которой размеры частиц колеблются в широких пределах (0,01 100 мкм). Наличие во всасываемом аэрозоле жидких частиц существенно увеличивает интенсивность загрязнения элементов всасывающего тракта ДВС. Это объясняется увеличением сил адгезионного взаимодействия при попадании частиц на смоченную поверхность. Например, величина силы адгезии частицы с сухой поверхностью составляет Fad =0,012 Ю-5 d, Н, где d- размер частицы, мкм. Для смоченной поверхности при толщине масляной пленки S = 0,5 d , величина силы адгезии составляет уже Fad = 157 10- t H [63] . Кроме того увлажнение пыли приводит к образованию на поверхности отдельных частиц слоя влаги, что увеличивает площадь контактирующих поверхностей и, следовательно, улучшает условия для осаждения частиц.
Сепарация частиц пыли и влаги из воздушных потоков в общем случае, происходит в результате действия сил тяжести, инерции, электрических и радиотермических сил, а также в результате молекулярной и турбулентной диффузии . Взаимодействие частиц может приводить к их укрупнению и тем самым способствовать дальнейшей сепарации. При оценке загрязнения элементов всасывающего тракта ДВС можно выделить следующие причины осаждения частиц: седиментация, инерционная сепарация, диффузия.
class3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ
ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМ В03ДУХОСНАБЖЕНИЯ НА ИЗМЕНЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ИХ РАБОТЫ class3
Экспериментальные установки и методика проведения испытаний
1.Исследований влияния эксплуатационных загрязнителей проточной части центробежного компрессора на его характеристики. В ходе этих исследований следует выявить степень влияния загрязнения отдельных элементов проточной части на изменение расхода воздуха через компрессор и его КПД. Для ,yзлoвыx,, элементов (оказывающих определяющее влияние на характеристики компрессора) необходимо оценить влияние шероховатости отложений и суммарной толщины слоя на параметры компрессора. Испытания компрессоров желательно проводить для возможно более широкого изменения рабочих параметров. С этой целью необходимо снимать универсальные характеристики исследуемых компрессоров при различном состоянии их проточных частей.
2. Исследовании влияния заноса воздушной полости воздухоохладителей на термическое и аэродинамическое сопротивление его теплообменной поверхности. Для определения значений эмпирических коэффициентов в предложенных расчетных зависимостях (пункт 2.4) следует снять полные характеристики ОНВ при различной степени его запыленности. Уточнения требуют также зависимости для оценки степени загрязненности ОНВ.
3. Оценке влияния заноса проточных частей турбокомпрессоров (компрессора, турбины) и воздухоохладителей на характеристики средне и высокооборотных четырехтактных двигателей, определении динамики изменения параметров указанного типа ДВС в результате их эксплуатационного загрязнения.
class4 РАСЧЕТ НА ЭВМ ВЛИЯНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ
В КОМПРЕССОРЕ ТК И ОНВ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВИГАТЕЛЕЙ class4
Система исходных уравнений
В качестве исходных используем уравнения, устанавливающие взаимосвязь параметров рабочего процесса турбопоршневого двигателя, характеризующие эффективные показатели, тепловую и динамическуго напряженность двигателя, а также оценивающее влияние эксплуатационных загрязнении компрессора ТК и воздухоохладителя на изменение их характеристик.
Температура выпускных газов дизеля находится в сложной функциональной зависимости от многих факторов, в частности от коэффициента избытка воздуха, температуры наддувачного воздуха, коэффициента продувки, потерь тепла в двигателе и др,
В работе [64] для расчета температур выпускных газов в реальном процессе используют простую формулу теплосодержания выпускных газов в теоретическом цикле, введя в него поцравочный коэффициент 8р , который учитывает разность температур выпускных газов при теоретическом и действительном циклах.
Требования к способу промывки компрессора ТК и охладителя наддувочного воздуха
Для обеспечения качественной очистки от органических отложений проточных частей комцрессора и охладителя наддувочного воздуха способ их промывки должен отвечать следующим основным требованиям.
1. В качестве мощей жидкости необходимо использовать эффективное моющее средство, которое бы обладало высокой растворяющей способностью. В этом случае моющим действием будут обладать даже мелкие капельки жидкости, не имеющие достаточной механической энергии для сбивания отложений.
Похожие диссертации на Повышение эксплуатационной эффективности работы элементов системы воздухоснабжения судовых четырехтактных двигателей
