Исследование эксплуатационных особенностей современных судовых дизелей
Дипломная работа - Транспорт, логистика
Другие дипломы по предмету Транспорт, логистика
?шневой группы заметно возрастает, превышая допустимые пределы. Превышение допустимых температур деталей цилиндро-поршневой группы может явиться причиной аварий двигателя. Поэтому для современных дизелей с высокой термической напряженностью контроль отсутствия перегрузки играет важную роль.
Работа судового двигателя на номинальном режиме является самым сложным процессом. Номинальный режим двигателя подразумевает длительную работу дизеля на номинальной мощности, при этом коэффициент избытка воздуха достигает своего минимального значения. Под коэффициентом избытка воздуха понимается отношение действительного заряда воздуха, находящегося в цилиндре, к теоретически необходимому для полного окисления топлива заряду воздуха. Таким образом, на номинальном режиме необходимо обеспечивать достаточное количество воздуха, чтобы не допустить термических перегрузок. На всех режимах эксплуатации двигателя необходимо, чтобы количество потребляемого двигателем воздуха было согласовано с количеством подаваемого воздуха турбокомпрессором. Важно отметить, что современные турбокомпрессоры развивают достаточно высокие давления наддува. При этом характеристика турбокомпрессора тем круче снижается на долевых режимах, чем выше максимальное давление наддува компрессора. Вероятно, это обусловлено температурой выхлопных газов и персоналиями турбокомпрессора.
Существует зависимость относительного избыточного давления от величины относительного часового расхода [6]. Она имеет следующий вид:
Преобразуем имеющееся выражение
Таким образом, получаем
Полученная зависимость удобна для анализа, поскольку все входящие в формулу величины мы можем легко определить для каждого конкретного двигателя. Полученное выражение справедливо для двигателей IV поколения. Возникает вопрос о существовании аналогичной зависимости для современных двигателей. Обозначим показатель степени удельного часового расхода через переменную m. Тогда новая зависимость принимает вид:
Где - давление наддува воздуха на произвольном режиме, МПа
- давление наддува воздуха на номинальном режиме, МПа
- относительный часовой расход топлива
- степень повышения давления для номинального режима работы
6.1 Определение показателя степени m для применения полученной формулы к современным двигателям
Показатель степени m может быть подсчитан для каждого конкретного двигателя. Чтобы определить показатель степени m произведем следующие преобразования
Наиболее простым решением полученной зависимости является графический метод. В качестве решения мы получим уравнение прямой следующего вида: . Данные, использованные для определения уравнения искомой прямой, представлены в следующей таблице:
Табл.6.1 Данные для определения показателя степени m
Удельный часовой расход топлива, 0,520,4460,3510,2840,7580,7380,1320,1200,840,8360,0780,0760,510,4280,3690,2920,7460,7790,1080,1270,8410,8840,0540,0750,5340,4320,3650,2720,7630,8040,0950,1170,8450,9320,0310,0730,2560,1230,9090,5920,5000,3840,4160,3010,7380,7070,1510,1320,8930,8730,0590,0490,5090,3110,5070,2940,7500,6220,2060,1250,8900,8890,0510,0510,2740,1250,9030,5610,5130,3370,4730,2900,7430,6730,1720,1290,8470,8080,0930,072
Полученные результаты нанесены на область построения. Используя математический пакет программы Microsoft Excel, получена прямая и уравнение прямой, являющееся решением искомой зависимости. Графическое решение представлено на следующем графике
Рис.6.1 Графическое решение зависимости
Полученное решение имеет следующий вид
Таким образом, величина показателя степени m = 1,4063. Подставляя полученное значение в уравнение ограничительной характеристики, получаем
Данную зависимость можно применять для решения задач, связанных с определением необходимого давления наддува современных двигателей на долевых режимах.
Кроме того, на графике нанесены прямые, ограничивающие диапазон существования величины показателя степени m.
В связи с тем, что между мощностью двигателя и часовым расходом топлива существует прямая зависимость, было принято решение построить аналогичную диаграмму, только в координатах
Данные, использованные для построения диаграммы, представлены в следующей таблице:
Табл.6.2 Данные для определения показателя степени m альтернативным методом
Удельный мощность двигателя, 0,50,4460,3510,3010,750,7380,1320,1250,850,8360,0780,0710,50,4280,3690,3010,750,7790,1080,1250,850,8840,0540,0710,50,4320,3650,3010,750,8040,0950,1250,850,9320,0310,0710,2500,1230,9090,6020,5000,3840,4160,3010,7500,7070,1510,1250,9000,8730,0590,0460,5000,3110,5070,3010,7500,6220,2060,1250,9000,8890,0510,0460,2500,1250,9030,6020,5000,3370,4730,3010,7500,6730,1720,1250,8500,8080,0930,071На рис.6.2. представлена диаграмма, полученная на основании выше представленных данных.
Как видно, полученный показатель степени m равен 1,4199. Погрешность определения составляет 1%. Определение показателя степени m по величине относительной мощности двигателя является альтернативным методом. В случае наличия на судне современных измерительных систем, позволяющих контролировать мощность двигателя на различных режимах, рациональнее применять альтернативный метод.
Рис.6.2 Графическое решение альтернативного метода определения
.3 Построение ограничительных характеристик современных двигателей
Исходя из полученных данных и возможности использования зависимости() для современных двигателей, можно построить ограничительную характеристику для люб