Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Диск СГЭО (Лекции_СГЭО_ВЗО_2012) / Глава_1_Введение_Классификация_ДВС

.pdf
Скачиваний:
34
Добавлен:
15.02.2015
Размер:
392.28 Кб
Скачать

Дисциплина: СУДОВОЕ ГЛАВНОЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ.

СУДОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Литература

1. Гаврилов В.В. Судовое главное энергетическое оборудование. Судовые двигатели внутреннего сгорания: Учеб. пособие. – СПб.: СПбГУВК, 2011. – 228 с.

2 – 14. См. источник 1.

15. Гаврилов В. В. Испытания дизеля 2 Ч11/13 по нагрузочной и винтовой характеристикам: Методические указания к выполнению лабораторных работ. – СПб.:СПГУВК, 2011. – 50.

ВВЕДЕНИЕ

На долю поршневых ДВС приходится не менее 70% всей вырабатываемой энергии.

История, [1], с. 5 − 8

В России:

1899 г. − первый в мире промышленный образец двигателя с воспламенением от сжатия (по патенту Рудольфа Дизеля);

1903 г. − первый в мире теплоход « Вандал»;

1908 г. − первые в мире дизельные военные суда ( 8 канонерских лодок типа « Шквал»);

1908 г. − первый в мире реверсивный дизель (для подводной лодки « Минога»);

1908 – первый в мире морской теплоход (танкер « Дело» водоизмещением 6000 т).

1

Глава 1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

ОСУДОВЫХ ДВИГАТЕЛЯХ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ [1], с. 9

§1.1. Особенности судового поршневого ДВС как теплового

двигателя ([1], с. 9 – 11)

Тепловой двигатель – устройство, в котором тепловая энергия, выделяющаяся при сгорании топлива, преобразуется в механическую работу

Основная причина распространенности поршневого ДВС

([1], с. 10 – 11)

КПД ηe.

ηe судовых дизелей составляет 54%.

Достигнутый

Две главные причины высокого КПД

ηe поршневого ДВС:

его высокая топливная экономичность, то есть высокий эффективный

1)Высокий термический КПД ηt цикла;

2)Малые потери энергии, т.к. все процессы её преобразования происходят в одном элементе двигателя.

2

Высокий термический КПД цикла ηt поршневого ДВС

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

УровеньT1 в поршневых ДВС значительно

η =

 

T1

 

T2

 

= 1

 

T2

 

 

(1.1)

выше, чем в других двигателях. Дело в том, что

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в ДВС горение топлива (подвод теплоты в цикл)

t

 

T1

 

 

T1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

идет не непрерывно, а кратковременно – тогда,

когда поршень движется в окрестности верхней мертвой точки (ВМТ).

а)

T

 

Q

1

б)

T

T1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T2

 

 

 

 

 

 

 

Q 2

 

 

 

 

 

 

S

 

 

 

 

 

 

 

S2

 

 

 

Q 2

Ð

S TdS

 

 

 

ht = 1- Q

1

T1 =

S 1

 

 

 

 

 

S2 - S 1

 

 

 

 

 

 

 

 

Q 1

T1

Рис. 1.1.

 

T2

а) цикл

 

Карно;

 

Q 2

 

 

 

 

 

 

 

 

S

б) цикл

 

 

 

 

 

 

 

 

 

поршневого

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ДВС со

 

 

 

 

 

 

 

 

 

смешанным

 

= 1 -

 

T2

 

ht

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

подводом

T1

 

 

 

 

теплоты

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

§ 1.2. Классификация поршневых ДВС (с. 11 – 17)

I} По тактности :

1)четырехтактные (цикл осуществляется за четыре хода поршня или за два оборота коленчатого вала);

2)двухтактные (цикл осуществляется за два хода поршня или за один оборот коленчатого вала).

II} По способу наполнения цилиндра:

1)без наддува;

2)с наддувом.

III} По способу смесеобразования :

1)с внешним смесеобразованием – горючая смесь образуется вне цилиндра (карбюраторные, газовые двигатели);

2)с внутренним смесеобразованием– смесь образуется

внутри цилиндра; при этом топливо впрыскивается в цилиндр форсункой (дизели, газожидкостные двигатели).

IV} По роду топлива:

1)легкого топлива; не требует подогрева перед использованием (это дизельное топливо, до плотности ≈0,86 т/м3);

2)тяжелые топлива; требуют специальной топливоподготовки, включая подогрев (моторные топлива, мазуты).

V} По способу воспламенения горючей смеси:

1)с принудительным зажиганием электрической искрой (карбюраторные, газовые двигатели);

2)с самовоспламенением (дизели);

3)с комбинированным воспламенением (газодизели; в них основная горючая газовоздушная смесь поджигается за счет самовоспламенения небольшого количества (10–15%) жидкого распыленного топлива)

4

p = const

VI} По характеру процесса подвода теплоты в цикл (см. рис. 1.2):

1)с подводом теплоты при постоянном объеме рабочего тела v = const цикл Отто;

(карбюраторные и газовые двигатели – двигатели с принудительным воспламенением);

2) с подводом теплоты при

цикл Дизеля; циклы современных судовых малооборотных двигателей (МОД) близки в циклу Дизеля;

3)со смешанным подводом теплоты (при

v= const и p = const ) – цикл Тринклера - Сабатэ;

это практически все современные дизели – с механическим впрыскиванием топлива, с высокой ε

.

1)

p

Q

1

 

 

 

 

 

 

Q 2

 

p

Q 1

 

V

2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Q 2

3)

p

Q

,,

V

 

 

 

Q 1,

1

 

 

 

 

 

Q 2

V

VII} По основным конструктивным

 

 

 

 

 

 

Рис. 1.2

 

 

 

 

 

 

 

 

признакам

 

 

 

 

 

 

 

 

(см. рис. 1.3):

1)

 

 

 

 

 

2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1) тронковые;

N

 

 

тронк – нижняя часть поршня (« юбка»),

 

 

 

являющаяся направляющей при движении

PД

PШ

N

поршня в цилиндре двигателя;

 

в таком двигателе нормальная сила N

 

 

PШ

передается на стенку цилиндра через тронк

 

 

поршня;

 

 

PД

2) крейцкопфные;

 

 

Рис. 1.3

здесь сила N передается на остов дизеля

 

 

 

через ползуны крейцкопфного механизма.

 

 

 

VIII} По способу действия (см. рис. 1.4):

1) простого действия

(рабочий процесс осуществляется только над поршнем);

2) двойного действия

(рабочий процесс – над поршнем и под поршнем);

3) «с противоположно движущимися поршнями»

(« с ПДП» или « с расходящимися поршнями»; по существу, это два двухтактных ДВС с общей камерой сгорания).

5

IX} По расположению цилиндров (см. рис. 1.5).

6

X} По возможности изменения направления вращения:

1) нереверсивные;

например, двигатели для привода электрогенераторов, гребных винтов регулируемого шага; как правило, это высокооборотные двигатели (ВОД);

2) реверсивные.

XI} По средней скорости поршня, сm , м/c,

где S

 

 

с =

2Sn

=

Sn

– ход поршня, м;

 

m

60

30

 

n

– частота вращения, мин–1:

 

 

 

 

1)

тихоходные: ≈4,5 ≤ cm

7,0 м/с;

 

 

 

2)

средней быстроходности: 7,0 < cm 10,0 м/с;

 

 

 

3)

быстроходные:10,0 < cm ≈15,0 м/c.

 

 

 

XII} По частоте вращения

n , мин–1:

 

 

 

1)малооборотные (МОД): 54 ≤ n ≤ 250 мин–1;

2)среднеоборотные (СОД): 250< n ≤ 750 мин–1;

3)высокооборотные (ВОД): 750 < n ≤ 2800 мин–1.

§ 1.3. Условные обозначения дизелей (с. )

Стандартное обозначение дизеля включает в себя

:

1)цифры, указывающие число цилиндров;

2)литеры, характеризующие тип двигателя:

Ч – четырехтактный;

П – с редукторной передачей

 

 

(таким образом, СП – «судовой с

 

Д – двухтактный;

передачей»);

 

 

 

 

 

 

К – крейцкопфный (если «К»

Р – реверсивный (если «Р»

 

отсутствует, то дизель

отсутствует, то дизель

 

тронковый);

нереверсивный);

 

 

 

 

С – судовой с реверсивной

Н – с наддувом (если «Н»

 

муфтой;

отсутствует, то дизель без

 

 

наддува);

 

 

 

 

3) диаметр и ход поршня в сантиметрах (в виде

дроби).

 

 

Примеры: 12 ЧНСП 18/20

 

 

6 ДКРН 108/266

7