Назначение и устройство топливных насосов высокого давления в дизелях. Анализ значений эффективных КПД различных тепловых двигателей.

СОДЕРЖАНИЕ
1.Назначение и устройство топливных насосов высокого давления в дизелях
3
2.Анализ значений эффективных КПД различных тепловых двигателей
Используемая литература

Например, с выхлопными газами теряется от 28 до 40 % теплоты, с охлаждающей пресной водой – от 10 до 14 %, отбираемая от надувочного воздуха – от 7 до 10 %, со смазочным маслом в узлах трения – от 4 до 7 %, рассеивается в окружающую среду от 1,5 до 2 % теплоты, полученной от сжигаемого топлива в цилиндрах двигателя.
Наиболее просто поддается утилизации теплота выпускных газов, имеющих достаточно высокий температурный уровень (до 520 (С). Эта теплота используется в утилизационных парогенераторах и водогрейных котлах для производства пара с давлением от 0,3 до 1,5 МПа или горячей воды.
Из всей теплоты, уносимой из двигателя охлаждающими жидкостями, наиболее часто пригодна к утилизации теплота пресной воды. Повышение степени наддува современных двигателей делает возможным использовать теплоту, отводимую от наддувочного воздуха в воздухоохладителе, для подогрева питательной воды УК, топлива в расходной цистерне, топлива в танках, воздуха систем кондиционирования. В этом случае необходим также конечный охладитель, охлаждаемый забортной водой и гарантирующий постоянство температуры охлаждающей воды перед входом в охладитель надувочного воздуха, а сам охладитель выполняется многосекционным. Использование в утилизационных устройствах теплоты, уносимой маслом, нерационально в связи с малой величиной этих потерь и низким температурным уровнем теплоносителей. Теплота, уносимая из двигателя с пресной водой, из-за низкой температуры используется в настоящее время в основном в вакуумных утилизационных испарительных установках для получения дистиллята. Однако возможная производительность утилизационных опреснительных установок намного превышает потребности в дистилляте на транспортных теплоходах. В перспективе более интенсивная утилизация теплоты охлаждающей воды может быть достигнута следующими путями: повышением температуры охлаждающей воды в двигателе (применением высокотемпературного охлаждения; более широким использованием теплоты охлаждающей воды для получения холода (применением утилизационных холодильных установок); применением утилизационных турбин, работающих на паре низкокипящих рабочих веществ (фреонов, бутана, изопентана и др.); использованием воды из системы высокотемпературного охлаждения двигателя в циркуляционном контуре утилизационного парогенератора.
Для улучшения эффективности и увеличения эффективного КПД современные дизельные энергетические установки (ДЭУ) оборудуются турбогенераторами, работающими на паре от утилизационного котла (УК), вакуумными водоопреснительными установками (ВОУ), использующими тепло воды, охлаждающей дизели, валогенераторами, гидроприводом вспомогательных механизмов (ВМ). При этом не только уменьшаются расходы топлива, масла, но повышается ресурс вспомогательных дизелей, котлов.
Факторами повышения эффективного КПД главных дизелей являются:
- форсирование дизелей на основе совершенствования систем газообмена и наддува и повышение КПД турбокомпрессоров;
- использование конструкций, допускающих организацию рабочего цикла с высоким значением максимального давления сгорания;
- применение длинноходовых и сверхдлинноходовых дизелей с прямоточно-клапанной продувкой (отношение S/D = 2.5-3.85);
- согласование эксплуатационных режимов с характеристикой удельного расхода топлива;
- применение керамики и композитных материалов, ограничивающих теплообмен между газом и стенками цилиндра;
- использование энергии выпускных газов в силовых турбинах комбинированных дизелей.
Согласования эксплуатационных режимов с характеристикой удельного расхода топлива в результате совместного действия конструктивных и эксплуатационных факторов обеспечивает повышение экономичности на 2 - 3 %.
Одним из средств повышения КПД судовых дизелей и ДЭУ в целом является применение силовой турбины. При КПД турбокомпрессора (та > 0,65 необходимые параметры наддува (давление и расход воздуха) можно получить, направляя в турбину не весь поток газов, а только его часть (90 % и более). Остальной газ параллельным потоком отводится в силовую турбину, связанную через муфту и редуктор с валом дизеля. Соответствующая автоматика управляет газоперепускным клапаном и муфтой. При снижении мощности дизеля до 55 % клапан закрывается, муфта отключается, и весь газ направляется в наддувочный турбокомпрессор. Таким образом, осуществляется своеобразное регулирование мощности турбокомпрессора, улучшение параметров наддува и экономичности дизеля во всём диапазоне эксплуатационных режимов.
Глубокая утилизация тепловых потерь и применяемых способов привода вспомогательных механизмов обеспечит дополнительное повышение КПД установки после мероприятий, связанных с увеличением КПД главных дизелей и передач.
Утилизация тепловых потерь в главных, а в некоторых случаях и вспомогательных дизелей, позволяет существенно уменьшить расходы топлива на вспомогательные потребители. Часть энергии выпускных газов традиционно используется в утилизационных котлах для получения водяного пара.
К числу потерь энергии в ДЭУ относятся и потери в приводе вспомогательных механизмов (ВМ). В ДЭУ транспортных теплоходов подавляющее число ВМ, в том числе и обслуживающих главные дизели, имеют автономный привод от электродвигателей. В ДЭУ малой мощности часто применяют дизели с навешенными механизмами. Несмотря на ряд конструктивных и эксплуатационных достоинств, для автономного электрического привода характерен сравнительно низкий КПД. Потери в передаче, состоящие из потерь в генераторах, в сети и электродвигателях, составляют 20 - 35 % от передаваемой мощности. Учитывая, что КПД вспомогательных дизелей ниже КПД главных, перспективным решением можно считать использование схем привода механизмов от валогенераторов. Использование валогенератора даёт экономию топлива, соизмеримую с экономией, получаемой от утилизации тепла выпускных газов.
В итоге, можно заметить, что в большинстве случаев наиболее оправданным является применение дизельных СЭУ. Доля ДЭУ в общем объеме строящихся судов составляет порядка 90 %, что объясняется относительной простотой обслуживания, большим ассортиментом используемых топлив (в том числе высоковязких тяжелых сортов), высокой автоматизацией ДЭУ, значительным ресурсом и надежностью и, не в последнюю очередь, их высокой топливной экономичностью.
ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
Емельянов П.С. Судовые энергетические установки. Учебное пособие – СПб: ГМА им. Макарова, 2008. – 172 с.
Акимов П.П. Судовые автоматизированные энергетические установки. Учебник для вузов морск. трансп. – М.: Транспорт, 1980. – 352 с.
Овсянников М.К., Петухов В.А. Судовые автоматизированные энергетические установки, М.: Транспорт, 1980. – 256 с.
Артемов Г.А., Волошин В.П., Захаров Ю.В., Шквар А.Я. Судовые энергетические установки. Издательство: Судостроение, 1987. – 480 с.
Гогин А. Ф Кивалкин Е. Ф., Богданов А. А. Название: Судовые дизели: основы теории, устройство и эксплуатация – М.: Транспорт, 1988 – 439 с.
Грибиниченко М.В. Судовые энергетические установки: учеб. пособие. – Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 2010. – 110 с.
Будов В.М. Судовые насосы: Справочник – Л.: Судостроение, 1988. – 430 с.
Чиняев И.А. Эксплуатация насосов судовых систем и гидроприводов – М.: Транспорт, 1975. – 160 с.
Возницкий И.В. Судовые двигатели внутреннего сгорания. Том 1. – М: Моркнига, 2008. – 282 с.
Возницкий И.В., Пунда А.С. Судовые двигатели внутреннего сгорания. Том 2. – М: Моркнига, 2008. – 470 с.
Сизых В.А. Судовые энергетические установки. – М.: Транспорт, 1990. – 304 с.
Миклос А.Г., Чернявская Н.Г., Червяков С.П. Судовые двигатели внутреннего сгорания. Л.: Судостроение, 1986. – 360 с.
Лебедев О.Н., Калашников С.А. Судовые энергетические установки и их эксплуатация: Учебник. – М: Транспорт, 1987. – 336 с.
Радзиевский С. И. Судовая энергетика: Учебное пособие. – Севастополь: Украинский морской институт, 2009 – 114 с.
2
1