Конспект лекции «Виды наддува»


Автор: Малышев Юрий НиколаевичСсылка на страницу с работой: https://infourok.ru/konspekt-na-temu-vidi-nadduva-398479.htmlТема 1.1.5. Агрегаты продувки и наддува
24.Назначение, сущность продувки и наддува. Агрегаты наддува.
В основе работы дизеля лежит преобразование энергии сжигаемого, топлива в механическую работу поэтому, чем больше сожжено топлива, тем большую работу сможет развить двигатель. Но количество топлива, которое может эффективно сгореть в цилиндрах заданного размера, лимитируется, массой размещаемого в них заряда воздуха Gв=Vsηнρs
Для увеличения массы заряда воздуха нужно увеличить его плотность. В свою очередь плотность воздуха ρs=ps/RTs может быть увеличена, если поднять давление воздуха ps и понизить его температуру Тs. Этот путь повышения мощности двигателя получил наименование наддув.
Мощность двигателя благодаря наддуву оценивается с помощью коэффициента, называемого, степенью наддува, λн=Ne цн/Neц.
Поскольку цилиндровая мощность, Neц=Cpen, то, принимая во внимание, что при наддуве геометрические, размеры цилиндра, характеризуемые постоянной С, и частота вращения n не изменяются, после подстановки и сокращения получим,
λн=CpенnCpen=peнpeгде peн- среднее эффективное давление, достигнутое благодаря наддуву, pe - среднее эффективное давление, которое имел бы двигатель без наддува.
Максимальное значение pe , которое было достигнуто в четырёхтактных двигателях без наддува, составляло 5,2-6,5 бар, в двухтактных – 4,5-5,5 бар. До недавнего времени степень наддува двухтактных двигателей не превышала 1,5 и четырехтактных – 2,5. В современных конструкциях двигателей степень наддува достигла 3,5-3,8 (двухтактные) и 4,5-4,9 (четырехтактные)
В зависимости от принятого привода нагнетателей наддув судовых двигателей. Подразделяют на механический, газотурбинный и комбинированный.
Механический наддув — сжатие воздуха от атмосферного давления до давления, наддува pk осуществляется в наддувочном агрегате (компрессоре) центробежного или объемного типа приводимом в действие через зубчатую или цепную передачу от вала двигателя.
С повышением давления pk мощность, отбираемая на привод компрессора, увеличивается, ηм=1-(Nмех+Nком)/Ni соответственно падает, что отрицательно сказывается на экономичности. Применение механического наддува ограничивается умеренными значениями pk=0.15÷0.16МПаК преимуществам механического наддува относятся конструктивная простота, относительно невысокая стоимость дополнительного оборудования и надежность; применяют его в основном в двигателях малой мощности или в мощных двигателях в комбинации с системой газотурбинного наддува.
Газотурбинный наддув — сжатие воздуха от атмосферного давления до давления наддува pk осуществляется в наддувочном агрегате, представляющем собой компрессор, объединенный газовой турбиной. В турбине, установленной в выпускном тракте двигателя, срабатывается значительная часть энергии выпускных газов, которая в двигателях без наддува обычно теряется в атмосферу. Поскольку привод компрессора осуществляется турбиной, отпадает необходимость в отборе мощности от двигателя. Важно также иметь в виду, что при газотурбинном наддуве с ростом давления pk мощность механических потерь не меняется, а индикаторная мощность увеличивается. В результате ηмех=1-Nмех/Ni растет, а удельный эффективный расход топлива соответственно снижается. В этом заключается существенное преимущество газотурбинного, наддува, выгодно отличающее его от механического.
Комбинированный наддув — сжатие воздуха осуществляется в турбонаддувочном агрегате и в приводном нагнетателе, в качестве которого в двухтактном двигателе обычно используют подпоршневые полости цилиндров или навешиваемые сбоку цилиндров поршневые насосы.
В зависимости от способа включения в систему воздухоснабжения агрегатов наддувочного воздуха применяют следующие виды комбинированного наддува: последовательный (сжатие в ТК, затем навешенном компрессоре или подпоршневой полости), параллельный (сжатие в ТК и в подпоршневой полости осуществляется параллельно), последовательно-параллельный.
Поскольку при комбинированном наддуве не вся энергия, необходимая для сжатия воздуха до давления наддува, отбирается от вала двигателя, а лишь ее часть, определяемая затратой мощности на сжатие в приводном нагнетателе, то при прочих равных условиях механический КПД двигателя с комбинированным наддувом ηмех комб больше ηмех мн двигателя с механическим наддувом и меньше ηмех гтн двигателя с газотурбинным наддувом.
Таким образом, из сопоставления систем механического, газотурбинного и комбинированного наддува видно, что наиболее экономичен газотурбинный наддув, чем и определяется его преимущественное применение в судовых двигателях. К комбинированному наддуву прибегают в тех случаях, когда энергия газов недостаточна для реализации газотурбинного наддува (ранние конструкции двигателей. МАН, Зульцер), при котором обязательным условием является обеспечение баланса мощностей газовых турбин и приводимых ими компрессоров: NT=NK.
Литература:
Страницы 106-108 из Возницкий И.В. А.С.Пунда. Судовые двигатели внутреннего сгорания. Том 2 2010 г.и.
Страницы 247-249 из И.В.Возницкий Е.Г.Михеев Судовые дизели и их эксплуатация 1990 г.и.

Приложенные файлы

  • docx file95
    Размер файла: 28 kB Загрузок: 1