Файл: Тепловая напряженность, возникающая в поршневой группе главного дизельного двигателя теплохода ВолгоНефть 242 выполнена в соответствии с требованиями, указанными в задании на выполнение выпускной квалификационной работы.docx

В случае если данное условие никак не исполняется а также пламя ударяется в стены камеры сгорания, в таком случае неминуемо увеличение районной термической перегрузки. Воздействие рабочих условий К рабочим условиям, оказывающим большое влияние в термическую напряжение, возможно причислить порядок эксплуатации двигателя, системы ввода а также заключения двигателя в работу, вид а также дозировку цилиндрового смазочного масла, тепловой режим в системах охлаждения, чистоту поверхностей охлаждения (зарубашечного пространства а также внутрипоршневых полостей, воздушных, водяных и маслоподкачивающих холодильников), состояние ТК с целью наддува, положение поверхности цилиндровых втулок а также поршневых колец, подвижность колец. Порядок эксплуатации двигателя находится в зависимости с внешних условий. Несомненно, то что присутствие встречном ветре а также абсолютной загрузке судна с целью поддержания постоянной частоты вращения следует повышать подачу топлива; при этом увеличивается теплонапряженность.Подобная перегруженность основного двигателя возможна при несоответствии винта корпусу судна (таким образом именуемый “тяжелый” винт). В судах вида “Дубровник”, обладавших “легкий” винт, темп износа ЦПГ существовала в 8 раз менее, нежели при однотипных двигателей судов вида “Муром” вместе с “тяжелым” винтом а также равной загрузкой согласно мощности. При пуске непрогретого двигателя его минимально стабильная колебание вращения выше, нежели у прогретой машины; в соответствии с этим больше количество сжигаемого в цилиндре горючего. Перемена температуры уже после запуска носит вид скачка; при этом благодаря теплоинерционности использованного материала при поверхности вместе с газовой стороны жар увеличивается, в в таком случае время как остальная масса сплава остается прохладной. Это приводит к огромным тепловым напряжениям сжатия в неглубоком слое из-за высочайшего градиента температур, то что способен предстать фактором микротрещин.По этой причине двигатель следует греть пред запуском, а вывод в режим полной нагрузки осуществлять со временем. Тепловые напряжения при приостановке определяются разной скоростью остывания разных элементов. Темп остывания в центре крышки, поршня больше, нежели при периферии; темп охлаждения крышки менее, чем поршня. По этой причине пред приостановкой или передвижениями следует со временем уменьшать нагрузку. Инструкциями промышленной эксплуатации учтено понижение перегрузки основного дизеля вплоть до Пятьдесяти проценнтов с номинальной со временем (6-7 ступеней вместе с выдержкой периода на каждой ступени 2-5 мин., в случае если нет иных предписаний в практических руководствах изготовителя или судовладельца) Как правило, программа вывода дизеля с режима абсолютного навигационного вплоть до порядка абсолютного маневренного хода потребует столько же времени, как и программа «разгона».

---

Подготовка дизелей к ремонтным работам Уже после остановки двигатель обязан прокачиваться водою а также маслом, до тех пор пока разница температур в входе а также в выходе с двигателя никак не будет близкой к нулю. Инструкций изготовителей согласно эксплуатации современных дизелей никак не предоставляют точных советов согласно характеристикам а также выдержкам времени при уменьшении нагрузки и приостановке дизеля, но обсуждают потребность постепенного уменьшения нагрузки и характеристик в системах охлаждения а также смазки. Более трудная авария может случиться при приостановке дизеля вместе с полного хода, если втулка охлаждается наиболее интенсивно, нежели поршень. Из-за снижения линейных размеров втулки при наиболее активном ее охлаждении вероятна заклинивание поршня а также трещина втулки. Более вероятна авария при масляном охлаждении поршня либо при неохлаждаемом поршне. С точки зрения теплонапряженности большое значение содержит предоставление хорошей смазки ЦПГ.При неудовлетворительном качестве смазки, недостаточном ее количестве повышается показатель трения; в соответствии с этим увеличивается температура стен, возрастает изнашивание элементов ЦПГ. Тепловой режим в системах охлаждения выбирается в ходе промышленных испытаний дизеля а также должен корректироваться вместе с учетом условий эксплуатации. Как правило при топливном охлаждении форсунок температура их охлаждения удерживается порядка 40-45 °С, при водяном охлаждении 80-85 °С. В зарубашечном пространстве температура остывания на входе обычно поддерживалась в границах 60-80 °С, на выходе 65-85 °С. При использовании высокосернистого горючего температурный уровень в системе охлаждения рационально повышать с целью избежания кислотной ржавчины. По этой причине при отдельных современных ДВС температура охлаждения на входе поднята вплоть до 80 а также в том числе и 85 °С.При постоянных условиях подвода тепла перемена температуры охлаждающей среды несущественно меняет температуру камеры сгорания. Таким образом, перемена температуры воды на ±20 °С привело к изменению температуры стенки вместе с газовой стороны на ±5 °С; в стороне охлаждения перемены температуры стены наиболее значительны. Таким образом, при снижении Tохл температурный уровень опускается, однако возрастает тепловой градиент а также тепловые напряжения. Ухудшение состояния турбокомпрессора для наддува, засорение воздушного холодильника а также в целом газовыпускного тракта, ухудшение воздухоснабжения приводит к увеличению температуры стен. Таким образом, при испытаниях двигателя ДКРН 74/160 в условиях эксплуатации увеличение температуры продувочного воздуха с 34 вплоть до 44 °С привело к повышению температуры газов с 425 вплоть до 440 °С. Температура поршня при данном возросла на 7-10 °С. Состояние плоскости цилиндровой втулки а также поршневых колец, подвижность колец а также их взаимное размещение значительно воздействует на Tст. При

---

неплотности пары трения, если кольцо и втулка еще никак не приработались, газы попадают за кольцо, увеличивают температуру стены.По этой причине для нового двигателя или при смене какого-то узла ЦПГ двигателя нагрузку следует сдерживать на момент “обкатки” (приработки узлов). Прорыв газов под кольцо наблюдается даже через “усы” для распределения смазки на плоскости зеркала цилиндра. Таким образом, в двигателе RND-105 температура втулки попала в 50 °С, поршня на 20 °С выше присутствие наличии “усов” по сравнению со случаем, когда масляные канавки отсутствовали. По этой причине не следует любое изменение геометрии зеркала цилиндра при эксплуатационных ремонтах. При загрязнении плоскостей остывания накипью стремительно возрастает тепловое сопротивление, Tст увеличивается, то что способен послужить причиной аварии. Сцелью избежания накипеобразования в охлаждающую воду включатся хим присадки (прежде включались специализированные эмульсионные,масла), предусмотрен регулярный надзор качества охлаждающей воды. Воздействие разных эксплуатационных условий в тепловую напряжение возможно высококачественно дать оценку с поддержкой определения “эквивалентной стенки” (рисунок 2).Перемена температуры в “эквивалентной” стенке: а стенка чистая; б с края охлаждения существует накипь
Тезис предоставляется в базе зависимости для теплового сопротивления при передаче тепла от газов к охлаждающей сфере:

Форм. 2

В случае если представить себе 3-слойную стенку вместе с шириной каждого покрова
Также и стабильной и одинаковой для любого слоя величиной коэффициента теплопроводимости λ, в таком случае в установившемся порядке эксплуатации распределение температур в такой фиктивной (“эквивалентной”) стенке подчинится прямолинейному закону (рисунок 2, а). При наличии покрова накипи стенка будет 4-слойной, а при присутствии и нагара вместе с газовой стороны 5-слойной. Перемена числа слоев повергнет к изменению степени температур а также температурных градиентов. В рисунок 2, б представлен инцидент, если при неизменном степени T_газ а также T_охл абсолютная температура стены возвысилась, а тепловой градиент снизился за счет возникновения покрова накипи. Воздействие перегрузки возможно дать оценку, поменяв ординату T

---

_газ (таким образом как перемена нагрузки меняет посредственную температуру газов). Подобно учитывается перемена температуры в концепции охлаждения.Расчетный анализ тепловой напряженности
Более надежные сведения касательно тепловой напряженности имеют все шансы быть получены линией опытных изучений в “горячем” двигателе. Такого рода подход крайне сложный а также дорог. В ходе формирования двигателя, а кроме того присутствие анализе условий деятельность выполненных систем, обширное использование обнаруживают методы тепловой аналогичностьи, равно как в объемной, таким образом и на плоской моделях. Последний способ применяется нередкого, так как он легче, но предоставляет довольно схожие итоги к реальным.
Расчетный анализ посредственных значений температуры стен камеры сгорания способен являться предоставлена на базе единого уравнения теплопередачи (Формула 1): В данной формуле T_рез результирующая температура газов в цилиндре; это относительно непрерывная температура в течении всего рабочего цикла, присутствие которой гарантируется этот ведь удельный тепловой поток посредством стенки, то что и присутствие действительно изменяющейся температуре газов в цилиндре. Таким образом как: где: α₁ умеренный показатель теплоотдачи с газов к стенке камеры сгорания; T_ст1 а также Tст2 посредственная температура стен камеры сгорания, в таком случае обычные температуры стен установятся равенствами:



Форм. 5

Результирующая температура газов в цилиндре а также умеренный показатель теплоотдачи формируются табличным путем. С целью данного вычисление приемоиндикаторного процесса расширяется расчетом температуры газов с целью каждого объема газов V_x (либо положения поршня S_x): Форм. 7 где: P_x, V_x влияние а также размер в цилиндре (формируются вместе с поддержкой приемоиндикаторной диаграммы);

масса газов в цилиндре; R газовая непрерывная. Результат расчета температуры газов в цилиндре двигателя ДКРН

---

80/160 согласно сведениям реальной приемоиндикаторной диаграммы приведен на рисунок 3.
Результаты расчета температуры газов в цилиндре дизеля K80GF с целью данных ведь факторов приемоиндикаторного хода рассчитываются коэффициенты теплоотдачи α1x.
Приемлемые итоги при расчетах предоставляет «улучшенная» формулировка Эйхельберга: α₁ = 50,1 ⋅ Cm 3 ⋅ P T ⋅ Pк 4 кДж/м2 час К, Форм. 8 в каком месте: Cm посредственная темп поршня, м/с; Pк давление наддува, МПа; P, T давление а также температура газов в цилиндре МПА и K. Далее с целью любой расчетной точки формируются произведения α1T, возводятся графики (α1T) = f(τ) а также α1 = f(τ). С графиков пребывают обычные значимости (α₁T)ср и α_ср.
Результирующая температура пребывает из взаимоотношения:

Форм. 9 Результирующая температура, характеризующая умеренный термической поток, выше типичною температуры газов за оборот, таким образом как показатель теплоотдачи с газов к стенке присутствие больших температурах а также давлениях больше, нежели присутствие невысоких, а также носит нелинейный вид. Как правило результирующая t_рез а также средняя t_ср температуры газов в размерности °C объединены соответствием: t_ср °C для 4-тактных ДВС; t_ср °С для 2-тактных ДВС.Анализ тепловой напряженности способен являться дана и иным путем вместе с поддержкой критериальных зависимостей. Таким образом, возможно сделать запись с целью осредненной удельной тепловой нагрузки цилиндра:

где: Q_m единое число теплоты с сгорания топлива, кДж/час; β часть тепла, передаваемого в охлаждающую среду; G_m часовой расход горючего в двигатель, кг/час; Q_н теплотворная способность горючего, кДж/кг; F_ц область поверхности цилиндра, м². Часовой потребление горючего равный:

где: C_m = S n/30 средняя скорость поршня, м/с; m показатель тактности; A = 392,5 D₂ i непрерывная с целью определенного двигателя величина. Подставив значение расхода горючего в формулу Десяти, обнаружим:

---