Тепловой расчет 6чрн1826. Курсовая 6ЧРН18-26. 1 Судовая дизельная установка судна
Скачать 103.23 Kb.
|
Содержание Введение
1.1 Назначение, область применения двигателя. 3 1.3 Описание двигателя [1] 4 Детали остова 4 Фундаментная рама 4 Фундаментная рама выполнена заодно с блок – картером из чугуна. Блок–картер имеет люки с глухими крышками со стороны распределения и крышками с предохранительными клапанами со стороны выпуска. Коленчатый вал уложен в рамовых подшипниках фундаментной рамы. Рамовые подшипники имеют стальные вкладыши, залитые баббитом Б-83. 4 Детали кривошипно-шатунного механизма и маховик 4 Системы двигателя 5 1.5 Выбор исходных данных для расчета рабочего цикла 11 2.2 Расчёт параметров процесса сжатия 14 2.3 Определяем количество молей воздуха, необходимого для сгорания одного килограмма топлива. 15 2.3.2 Определяем действительное количество воздуха 15 2.4 Расчёт параметров процесса сгорания 15 2.5 Расчет параметров процесса расширения 18 2.6 Основные индикаторные и эффективные показатели цикла 20 2.7 Расчёт основных размеров цилиндра 22 2.8 Построение индикаторной диаграммы 24 2.8.1 Принимаем длину отрезка Va соответствующей полному объему цилиндра 24 – длинна отрезка соответствующая полному объему цилиндра; 24 – степень сжатия. 24 24 3. ДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ 26 3.1 Построение диаграммы сил инерции по методу Толле 26 3.2.Построение диаграмм движущихся сил 28 3.3 Построение диаграммы касательной силы одного цилиндра 29 4. ЗАКЛЮЧЕНИЕ 34 СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 35 ВВЕДЕНИЕ Настоящая работа выполняется в соответствии с ФГОС по специальности 26.02.05 «Эксплуатация судовых энергетических установок» с целью формирования профессиональных компетенций, совершенствование у обучающихся умений и навыков в применении полученных знаний к решению технико-экономических вопросов, связанных с эксплуатацией судовых дизельных установок. Выполнение курсовой работы способствует повышению уровня теоретической и практической подготовки специалистов флота рыбной промышленности. СУДОВАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА СУДНА. Дизель 6ЧРН 18/26 – четырехтактный, рядный, вертикальный, реверсивный, тронковый, простого действия, с газотурбинным наддувом и промежуточным охлаждением наддувочного воздуха. 1.1 Назначение, область применения двигателя. Дизели 6ЧРН 18/26 предназначены для установки на судах типа БАТМ в качестве главных двигателей в составе двухмашинного дизель-редукторного агрегата ДРА-6800/145-2ВГ ОМ4. 1.2 Основные технические характеристики 6ЧРН18/26(взятые из прототипа) Табл. 1 - Основные технические характеристики 6ЧРН 18/26
1.3 Описание двигателя [1] Детали остова Фундаментная рама Фундаментная рама выполнена заодно с блок – картером из чугуна. Блок–картер имеет люки с глухими крышками со стороны распределения и крышками с предохранительными клапанами со стороны выпуска. Коленчатый вал уложен в рамовых подшипниках фундаментной рамы. Рамовые подшипники имеют стальные вкладыши, залитые баббитом Б-83. Блок цилиндров Блок цилиндров крепится к блок-раме анкерными связями, нижний конец которых ввернут в цилиндрические гайки, находящиеся в расточках блок – рамы. Рабочий цилиндр состоит из двух основных частей, выполненных из серого чугуна: втулки и рубашки. Втулка упирается буртом в рубашку и фиксируется от разворота штифтом. Рубашка упирается буртом на опорную плиту остова и фиксируется при помощи штифта. Втулки цилиндров Втулки цилиндров – чугунные. Водяное уплотнение втулки в верхней части обеспечивается буртом, под которым положена прокладка, в нижней – тремя резиновыми кольцами. Втулка и рубашка совместно образуют камеру охлаждения цилиндра. Крышки цилиндров Крышки цилиндров индивидуальные, чугунные. Уплотнение цилиндра достигается установкой красно – медной прокладки. В крышке размещены: форсунка, впускной, выпускной и декомпрессионно – индикаторный клапаны. Детали кривошипно-шатунного механизма и маховик Поршень Поршень состоит из двух основных частей: головки из легированной стали и литой алюминиевой юбки. Головка поршня крепится к юбке восемью шпильками и гайками. Гайки опираются на специальные опоры, имеющие сферические поверхности, которые сопрягаются с соответствующими сферическими поверхностями в юбке поршня. Головка поршня ориентирована относительно юбки с помощью цилиндрического установочного штифта. В головке поршня имеются четыре выемки, расположенные под впускными и выпускными клапанами. Поршень цельный, чугунный, охлаждаемый маслом. Шатун стальной, штампованный с прямым разъемом нижней головки. Шатун Шатун состоит из двух основных частей: стержня шатуна и крышки, выполненных из легированной стали. Стержень шатуна имеет двутавровое сечение. Крышка фиксируется относительно стержня шатуна в поперечном направлении замками, в продольном направлении – штифтом и крепится к стержню четырьмя болтами. Болты имеют на торцах конусы, в которых устанавливается приспособление для замера выжимки болтов при сборке. В нижнюю головку шатуна устанавливаются стальные вкладыши с заливкой свинцовистой бронзой, положение которых фиксируется замками. В верхнюю головку стержня шатуна засована стальная втулка головного подшипника с заливкой свинцовистой бронзой. Вкладыши шатунного подшипника смазываются маслом, подводящимся по каналам в коленчатом валу. Коленчатый вал Коленчатый вал кованый, цельный изготовлен из легированной стали. Кривошипы коленвала развернуты по окружности под углом 120°. Каждый кривошип уравновешен двумя противовесами. Щеки имеют выступы в форме «ласточкина хвоста», на которые опираются противовесы. С помощью этих выступов и отжимного винта противовесы фиксируются в нужном положении. Винт стопорится планкой и опирается сферическим концом в пяту. На обоих концах вала имеются фланцы. Кормовой фланец служит для отбора мощности через специальную муфту и редуктор. В случае необходимости к кормовому фланцу присоединяется маховик. На кормовом конце коленчатого вала имеются буртики для установки в упорный подшипник, который фиксирует вал в осевом направлении. К фланцу крепится шестерня привода распределительного вала и вспомогательных механизмов. К носовому фланцу крепится шестерня валоповоротного устройства. Маховик. Маховики изготавливают из чугуна и стали. Они служат для обеспечения заданной неравномерности вращения коленчатого вала за счет аккумулирования и отдачи кинетической энергии. Малые маховики при диаметре до 2 м выполняют сплошными и литыми. На наружной окружности обода маховика иногда делают зубчатый венец, с которым сцепляется валоповоротное устройство. Для проверки и регулирования фаз газораспределения двигателя на обод маховика наносят метки, соответствующие положениям ВМТ и НМТ для каждого цилиндра. Системы двигателя Топливная система Топливная система состоит из шестеренчатого топливоподкачивающего насоса с редукционным клапаном, сдвоенного фильтра тонкой очистки, отдельных топливных насосов высокого давления для каждого цилиндра и форсунок. Каждый рабочий цилиндр дизеля обслуживается топливным насосом золотникового типа. Движение плунжера ТНВД осуществляется от топливного кулачка распределительного вала через промежуточный привод. Трубопровод топлива на дизеле предназначен для подвода топлива к насосам высокого давления, а также для отвода утечек от форсунок. Форсунки струйного распыливания; распылитель имеет десять распыливающих отверстий. Форсунка дизеля закрытого типа устанавливается в крышке цилиндра. Топливо к форсунке подводится по топливопроводу высокого давления, присоединяемому к резьбовому гнезду корпуса форсунки через прокладку. В топливной системе в трубопроводе отсечного топлива для поддержания постоянного давления устанавливается редукционный клапан. В трубопроводе утечек топлива от насосов и форсунок установлен сигнализатор, срабатывающий при повреждении топливопровода высокого давления. При падении давления в системе до 1,0 атм регулятор постоянной скорости вращения выключает подачу топлива и двигатель останавливается. По каналу топливо попадает в камеру дифференциальной площадки иглы. Просочившееся топливо по другому каналу поступает в систему отвода утечек. Система смазки Система смазки циркуляционная с сухим картером, под давлением, со свободным сливом масла в раму и откачиванием в отдельно расположенный маслобак. На дизеле установлен двухсекционный масляный насос. Предпусковая прокачка дизеля маслом производится пневмоагрегатом, смонтированным на под моторной раме. Фильтрация масла производится фильтром полнопоточным тонкой очистки со сменными фильтрующими элементами и центробежным фильтром, расположенным на маслобаке. Система смазки двигателя устроена следующим образом. Циркуляционное масло из поддона забирается шестеренчатым насосом по трубопроводу с трубчатым фильтром грубой очистки и через фильтр тонкой очистки, масляный холодильник, трубопровод и сверление в раме под давлением 2-2,5 атм поступает к нижним вкладышам рамовых подшипников. По сверлениям в коленчатом вале масло отправляется к мотылевым, а от них по сверлениям в шатунах – к головным подшипникам. От этой системы масло поступает на смазку привода распределительного вала, а также в сервомотор регулятора постоянной скорости вращения. Футштоком контролируется уровень масла в поддоне двигателя, который должен составлять 180мм. Нормальное количество масла в картере – 250 кг. Прокачка масла перед пуском осуществляется ручным насосом при открытом запорном клапане. Тонкая очистка масла производится последовательным пропуском его через секцию с щелевым фильтром и четыре фильтрующих патрона с мелкой металлической сеткой под крышкой. Температурный режим смазки контролируется по термометрам, расположенным до и после холодильника. Втулки цилиндров смазываются разбрызгиванием масла в картере. Привод клапанов получает смазку от масленок. Смазка ротора газотурбонагнетателя выполняется маслозабрасывающими кольцами на концах ротора из масляных ванн в корпусе. Система охлаждения Система охлаждения дизеля водяная двухконтурная, состоит из двух водяных насосов внутреннего и внешнего контуров, охладителя надувочного воздуха, охладителя масла, охладителя воды, регулятора температуры масла, регулятора температуры воды и расширительного бачка. Дизель и турбокомпрессор охлаждаются циркулирующей пресной водой внутреннего контура, а надувочный воздух, масло и вода охлаждаются в охладителях воздуха, воды и масла проточной водой внешнего контура (забортной водой). Перепуск воды из зарубашечного пространства в крышки цилиндров осуществляется по корпусам, втулкам, уплотненных кольцами. Спуск воды из лабиринтных полостей крышек осуществляется по пальцам, вставленным в рубашки цилиндров. Уплотнение пальцев обеспечивается резиновыми кольцами. Система наддува Наддув – умеренный. Система наддува включает в себя осевой турбокомпрессор с частотой вращения n =300л.с.(18000 об/мин), трубчатый воздухоохладитель и влагоуловитель для удаления из охлажденного воздуха сконденсированной влаги. Система пуска Система пуска пневматическая (сжатым воздухом давлением 25-30 кГс/см2) состоит из пусковых баллонов, главного пускового клапана, воздухораспределителя золотникового типа и пусковых клапанов на крышках цилиндров. Главный пусковой клапан сообщает пусковую магистраль дизеля с воздушными баллонами при пуске и быстро отключает и разгружает магистраль от давления воздуха по окончании пуска. 1.4 Техническое обслуживание и эксплуатация ДВС [2] На судах, где предусмотрено вахтенное обслуживание, механик обязан: Осуществлять контроль за работой дизеля и обслуживающими его вспомогательными механизмами, устройствами отбора мощности, системами и трубопроводами по показаниям контрольно-измерительных приборов, сигналами исполнительной и аварийно-предупредительной сигнализации, а также путем осмотра, проверки на ощупь доступных узлов и прослушивания, руководствуясь при этом требованиями инструкции завода-изготовителя и настоящих правил; Периодичность и объем обслуживания дизелей без постоянной вахты в машинном помещении устанавливается инструкцией по эксплуатации, разработанной соответствующей службой судовладельца и согласованной с инспекцией Регистра. После пуска необходимо нагружать двигатель постепенно, в соответствии с инструкцией для данной марки двигателя. Двигатель считается прогретым, когда при установившемся режиме нагрузки температура воды и масла на входе и выходе в соответствующих системах остается постоянной. Для сокращения времени прогрева двигателя холодное масло перед пуском прогревают, если в системе циркуляции имеется устройство для прогрева. При низкой температуре охлаждающей воды рекомендуется рекомендуется часть теплой воды перепускать в приемную полость насоса системы охлаждения. Температура выхлопных газов у отдельных цилиндров не должна отличаться от среднего значения более чем на 5% при номинальной нагрузке двигателя. Выхлопные газы должны быть бесцветными или иметь светло-серый оттенок. Другие цвета указывают на неисправность двигателя. Упорные, промежуточные подшипники и дейдвудные сальники осматривают через каждый час, температуру их нагрева контролируют на ощупь. Максимальная скорость вращения и зоны критических скоростей вращения вала двигателя отмечаются на тахометре красной чертой и красным сектором. Два раза в сутки показания тахометра проверяют при помощи счетчика оборотов и секундомера. Разность между показаниями записывают в машинный журнал. Судовые двигатели должны работать с мощностью и частотой вращения, не превышающими номинальных величин, установленных заводами-изготовителями. Работа двигателя с перегрузкой разрешается не более 1 ч. При работе в тропиках мощность дизеля снижается в зависимости от температуры наружного воздуха и в соответствии с требованиями заводской инструкции. Выбор режимов работы установок с ВРШ при раздельном управлении шагом винта и частотой вращения должен проводится в соответствии со специальными инструкциями, имеющимися на судне. Периодически (4-5 раз за вахту) проверяют чистоту фильтров. Большой перепад давления в фильтрах (контролируется при помощи манометров или дифференциального манометра) указывает на загрязнение фильтра. Равенство давлений указывает на повреждение последнего. Сильно загрязненные фильтры промывают в керосине (топливе), затем в теплой воде и просушивают. При понижении давления или повышении температуры масла усиливают смазку (включают резервный насос) или уменьшают скорость вращения вала двигателя, сообщают об этом на командный мостик и не медленно устраняют неисправность. Следят за отсутствием воды и топлива в масле. Содержание их в масле определяют (по цвету и вязкости последнего). Давление и температура воды после выхода из системы охлаждения каждого цилиндра должны соответствовать инструкции по эксплуатации двигателя. При охлаждении двигателя забортной или пресной водой температура воды, выходящей из каждого цилиндра не должна превышать соответственно 40-50 и 60-80° С. Разность температур воды, выходящей из крышек различных цилиндров, не должна превышать 5° С. Разность температур воды, входящей в дизель и выходящей из него, должна быть больше 7-15° С для замкнутых систем и 10-20° С для проточных. При чрезмерном повышении температуры воды после выхода из системы охлаждения необходимо усилить охлаждение двигателя. Если температура не уменьшается, то уменьшают частоту вращении вала двигателя, сообщают об этом на командный мостик и устраняют неисправность. В случае охлаждения поршней маслом (водой) контролируют герметичность трубопроводов системы охлаждения поршней и тщательно проверяют отсутствие воды в картере двигателя. Машинная команда должна внимательно осматривать состояние топливопроводов. Обнаруженные пропуски и неплотности немедленно устраняют, так как в топливную систему может попасть воздух, что вызовет неисправность в работе двигателя. Нагрев топливного насоса и форсуночной трубки и одновременное увеличение ударности нагнетания в форсуночной трубке указывают на засорение сопла форсунки. Необходимо проверять на ощупь температуру трубы, соединяющей баллоны с главным пусковым клапаном двигателя. Повышенная температура указывает на поступление в нее газов из цилиндра двигателя в следствии неисправности пусковых клапанов (обычно пропуски газов объясняются неплотностью пусковых клапанов и устраняется притиркой последних). Периодически определяют максимальное давление сгорания , среднее давление по времени , среднее индикаторное давление . Максимальное давление сгорания в отдельных цилиндрах не должно отличаться более чем на 4%, а среднее индикаторное давление – на 2,5%, от среднего значения при полной нагрузке двигателя. Непосредственно после пуска двигателя пополняют запас сжатого воздуха в пусковых баллонах. Через каждые полчаса работы компрессора открывают краны продувания и выпускают воду (масло) из сепараторов воздухоохладителей. Работу воздушных насосов контролируют по давлению продувочного воздуха, которое устанавливается в инструкции по эксплуатации двигателя. Техническая эксплуатация - это комплекс организационных технических мероприятий, направленных на поддержание судна и СДЭУ в техническом исправном состоянии, подразделяется на техническое использование и ремонт. Под техническим использованием понимается задание судну таких режимов работы, при которых будет обеспечение выполнения судном производственных показателей, поддержание заданных режимов путем постоянного или периодического контроля за параметрами работы двигателя. Ремонт - восстановление изношенных механизмов, деталей до рабочего состояния судна. За организацию технической эксплуатации судна отвечает капитан. За организацию и эксплуатацию СДЭУ отвечает старший механик. Согласно уставу флота рыбной промышленности, либо по распоряжению старшего механика, распределение обязанностей идет путем распределения по заведованию. Для обеспечения нормальной технической эксплуатации и ремонта дизельной установки на каждом судне должна быть следующая документация: - инструкция по эксплуатации двигателей завода-изготовителя; - техническая эксплуатация, обслуживание и уход за дизелями; - правила технической эксплуатации судовых дизелей; - межремонтные периоды, нормы износа деталей; - правила техники безопасности, санитарные правила и правила пожарной безопасности на судах флота рыбной промышленности; - технические формуляры на главные и вспомогательные дизели и обслуживающие их вспомогательные механизмы; - инструкции по эксплуатации главных и вспомогательных дизелей, обслуживающих их вспомогательных механизмов; - акты осмотров, освидетельствований и испытаний дизелей, выданные, инспектором Регистра в период последнего ежегодного освидетельствования; - инвентарная книга запасных частей; - комплект сборочных чертежей и схем для главных и вспомогательных дизелей, обслуживающих их вспомогательных механизмов; - положение о технической эксплуатации судов флота рыбной промышленности; - устав службы на судах рыбопромыслового флота Российской Федерации; Обязательными техническими документами по учету и контролю эксплуатации судовой дизельной установки являются: - машинный журнал; - журнал технического состояния; - журнал теплотехнического контроля двигателей; - журнал индицирования главного двигателя; - журнал контроля качества горюче-смазочных материалов и охлаждающей воды дизелей; - рейсовое донесение; - теплотехнические и рейсовые машинные отчеты; - графики выполнения работ по техническому обслуживанию по заведованиям механиков; - акты инспекторских осмотров, аварий и происшествий; - ремонтные ведомости и отчетность на работы, выполняемые силами машинной команды; - машинный журнал, является основным документом контроля режима работы дизеля и должен ежесуточно проверяться, и подписываться главным (старшим) механиком и капитаном. Не допускается ведение двух машинных журналов; чистового и черного. Контроль за правильностью ведения и хранения технической документации должен осуществляется механико-судовой службой (аналогичными службами) судовладельцев. Перечисленные документы, кроме машинного журнала, должны храниться у главного (старшего) механика, а машинный журнал – в машинном отделении. 1.5 Выбор исходных данных для расчета рабочего цикла Табл. 2 – Выбор исходных данных:
2 ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ РАБОЧЕГО ЦИКЛА ДВИГАТЕЛЯ 2.1 Расчет параметров наполнения рабочего цилиндра 2.1.1 Определяем температуру воздуха после центробежного нагнетателя:
2.1.2 Определяем температуру наддувочного воздуха за холодильником:
– температура воздуха после центробежного нагнетателя [формула 1]; – перепад температуры воздуха на холодильнике после нагнетателя [3, с. 35]. ˚К 2.1.3 Определяем температуру поступающего в цилиндр воздуха, нагретого горячими деталями:
Принимаем ∆Т = 5° К 2.1.4 Определяем температуру свежего заряда с остаточными газами в начале сжатия: , (4) – температура поступающего в цилиндр воздуха, нагретого горячими деталями [формула 3]; – коэффициент остаточных газов; – температура остаточных газов. Данные приведены в табл. 2 2.1.5 Определяем давление наддувочного воздуха за холодильником.
2.1.6 Определяем давление воздуха в начале сжатия.
2.1.7 Определяем коэффициент наполнения рабочего цилиндра воздухом:
2.2 Расчёт параметров процесса сжатия 2.2.1 Показатель политропы сжатия.
– степень сжатия; – показатель политропы сжатия в цилиндре двигателя. Данные приведены в табл. 2 Уточняем: Окончательно в расчетах примем = 1,37 2.2.2 Температура в конце процесса сжатия.
2.2.3 Давление в конце процесса сжатия.
2.3 Определяем количество молей воздуха, необходимого для сгорания одного килограмма топлива. 2.3.1 Определяем теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 килограмма топлива.
2.3.2 Определяем действительное количество воздуха , (11)
Принимаем α = 2,1 2.4 Расчёт параметров процесса сгорания 2.4.1 Определим количество молей продуктов сгорания одного килограмма топлива
2.4.2 Определим теоретического коэффициента молекулярного изменения
2.4.3 Определим действительный коэффициент молекулярного изменения
2.4.4 Определяем давление конца сгорания
2.4.5 Определяем среднею мольную изохорную теплоёмкость воздуха в конце сжатия
2.4.6 Определяем среднею мольную изохорную теплоёмкость продуктов сгорания при максимальной температуре сгорания
,9,3+0,0025∗явие. 2.4.7 Определяем среднею мольную изобарную теплоёмкость продуктов сгорания при максимальной температуре сгорания
2.4.8 Определяем низшую рабочую теплотворную способность топлива по формуле Менделеева , (18) – элементарный состав топлива (углерод); – элементарный состав топлива (водород); – элементарный состав топлива (сера); – элементарный состав топлива (кислород). Данные приведены в табл. 2 2.4.9 Определение максимальную температуру конца сгорания по уравнению сгорания
Составляем квадратное уравнение с неизвестной переменной Tz: a b c
2.5 Расчет параметров процесса расширения 2.5.1 Определяем степень предварительного расширения , – степень повышения давления; Данные приведены в табл. 2 – действительный коэффициент молекулярного изменения [формула 15]; – неизвестная переменная [формула 22]; – температура в конце процесса сжатия [формула 9]. 2.5.2 Определяем степень последующего расширения
2.5.3 Уточняем средний показатель политропы расширения
Значение политропы расширения находятся в пределах 1,23 – 1,32 [3, с. 37]. Задаём Уточняем: Окончательно в расчетах принимаем = 1,29 2.5.4 Температура газов в конце расширения , (23) – максимальную температуру конца сгорания [формула 22]; – степень последующего расширения [формула 24]; – показатель политропы расширения. Данные приведены в табл. 2 2.5.5 Давление газов в конце сжатия
2.6 Основные индикаторные и эффективные показатели цикла 2.6.1 Теоретическое среднее индикаторное давление, отнесённое к полезному ходу поршня
2.6.2 Среднее индикаторное давление с учётом скругления площади индикаторной диаграммы
Принимаем = 0,98 2.6.3 Среднее эффективное давление
Для четырехтактных ДВС с надувом = 0,85 – 0,92 [3, с. 33] Принимаем = 0,87 2.6.4 Индикаторный удельный расход топлива
2.6.5 Эффективный удельный расход топлива
2.6.6 Индикаторный КПД цикла , (30) – индикаторный удельный расход топлива [формула 31]; – низшую рабочую теплотворную способность топлива по формуле Менделеева [формула 20].
2.6.7 Эффективный КПД двигателя
Вывод |