Содержание материала

Тепловой процесс и его наладка


Рис. 92. Теоретическая диаграмма бескомпрессорного четырехтактного двигателя:

Двигатели с воспламенением от сжатия высокого давления работают или по циклу с подводом тепла при постоянном давлении (компрессорные), или по смешанному циклу (рис. 92) (бескомпрессорные). В первом случае топливо сгорает после отхода поршня от верхней мертвой точки, во втором оно частично сгорает и при постоянном объеме в момент в. м. т. (2 и 3 на рис. 92).
Термический коэффициент полезного действия цикла с постепенным сгоранием определяется по формуле:
1, 2 — сжатие; 2, 3 — повышение давления при постоянном объеме; 3, 4 — предварительное расширение; 2, 4 — горение; 4,5 — расширение; 5 — открытие выпускного клапана; 6, 7 — выхлоп; 1, 1 — вcac.
(137)
где: ρ— степень предварительного расширения при постоянном давлении, v/v; k— показатель адиабаты (точнее политропы), сжатия и расширения, равный теоретически 1,4, практически же 1,37—1,28;
ε — степень сжатия.
Термический к. п. д. этого цикла зависит, главным образом, от степени сжатия, увеличиваясь вместе с нею. Повышение величины р и уменьшение величины k приводят к снижению термического к. п. д. двигателя, как это видно из табл. 33.
Влияние эксплуатационного персонала на повышение η должно идти по линии регулировки величины степени сжатия и уменьшения р, что обеспечивается путем наладки совершенного и незамедленного процесса сгорания топлива в цилиндре.
Термический к.п.д. компрессорных двигателей η

Термический коэффициент полезного действия смешанного цикла определяется по формуле:
(138)
где λ — отношение р3/р2, т. е. степень увеличения давления при сгорании при постоянном объеме. Остальные обозначения — те же.
Как видно из формулы (138), термический к. п. д. зависит, главным образом, от повышения степени сжатия. При увеличении термический к. п. д. возрастает. Так, при р = 2,5 рост λ с 1 до 1,4 приводит к увеличению η с 58 до 62%.
При полной нагрузке - компрессорные двигатели имеют при обычной степени сжатия ε= 13—14 термический к. п. д. 56—58%, а современные крупные бескомпрессорные двигатели со степенью сжатия ε—14—16 имеют термический к. п. д. %, равный 62—64%.
Практические индикаторные диаграммы отличаются от диаграмм теоретических циклов.
Необходимо, однако, путем анализа снятых индикаторных диаграмм, систематической наладки газораспределения всемерно приближать практическую диаграмму к более полной, теоретической. Линии всасывания и выхлопа должны исследоваться снятием диаграммы при слабой пружине индикатора (1 кг/см2=30 мм). Потеря при всасывании не должна быть больше 0,1 атм для тихоходных и 0,25—0,3 атм для быстроходных двигателей. При отклонении в худшую сторону следует тщательно исследовать причины повышенных сопротивлений для движения газов. Так, при всасывании следует уменьшить сопротивление проходу воздуха через всасывающие патрубки и клапаны, очищая их :от загрязнения и нагаров. Торможение воздуха при всасывании снижает эффективную мощность двигателя. Так же действует и нагрев всасываемого воздуха в помещении или во всасывающих трубах. (При повышении температуры всасываемого воздуха на 10° С индикаторная мощность двигателя снижается на 2—3%).
Важное значение имеет и объем камеры сжатия. Увеличенный против проектного объем камеры сжатия ведет к уменьшению количества фактически засосанного воздуха за счет частичного его недопуска газами, остающимися в камере сжатия. В свою очередь уменьшение весового заряда воздуха приводит к снижению коэффициента наполнения и ведет к несовершенному сгоранию топлива, а следовательно, и к его перерасходу. Практически коэффициент наполнения ηυ для тихоходных двигателей равен 0,85—0,90 и несколько меньше для быстроходных.
Одновременно надо устранить и все причины повышения температуры воздуха к концу всасывания. В практике отмечались случаи, когда всасывающие патрубки сильно нагревались лучеиспусканием от проходящих вблизи выхлопных труб, что, конечно, вело к понижению коэффициента наполнения.
Степень сжатия ε выражается через объемы таким образом:
(139)
где: Vn 0,785 · D2 · S — объем, описываемый поршнем;
Vо — объем камеры сжатия;
D — диаметр цилиндра;
S— ход поршня.
Установка правильных размеров камеры сжатия дает возможность сохранить минимальные удельные расходы топлива. Это влияние камеры сжатия на перерасход топлива для двигателей с воспламенением от сжатия можно оценить формулой:
(140)
где:     Δb — перерасход топлива, «/о;
ε —проектная (нормальная) степень сжатия;
ΔVo— относительное увеличение камеры сжатия, %.
Из этой формулы следует, что если проектная степень сжатия была ε= 14, относительное увеличение объема 10%, то перерасход топлива против нормального составит:

Столь высокие потери жидкого топлива от неоправданного увеличения камеры сжатия обязывают персонал электростанции обратить на это серьезное внимание.
Расширение газов после сгорания идет по политропе с показателем 1,28—1,34 (большие значения при охлаждении поршней).
Давление в конце выхлопа не должно превышать 1,2 ата для тихоходных и 1,4 ата для быстроходных двигателей.
Для хорошего распыливания и сгорания топлива необходимо обеспечить все необходимые условия: очистку цилиндров от остатков продуктов сгорания, заполнение их полноценным весовым воздушным зарядом, высокое давление распыливания, правильность выходных сечений форсунки и четкость работы топливного насоса. Горение топлива в среде, загрязненной углекислотой продуктов сгорания, происходит замедленно с потерями на химическую неполноту. Для активного взаимодействия топлива и воздуха и обеспечения надлежащей быстроты окончания реакций
горения необходимо раздробление струи на мельчайшие капли.
Компрессор должен в любой момент работы обеспечивать заданное давление до 70 кг/см2 (при перегрузке), почему на его работу должно быть обращено серьезное внимание (см. ниже).
Качество распиливания в бескомпрессорных двигателях зависит от давления, создаваемого топливными насосом, которое по заводским инструкциям рекомендуется для различных двигателей в пределах от 75 до 500 кг/см2.