Określenie konkretnych wskaźników zużycia paliwa w kotłowniach. Sentry i określone zużycie paliwa

Ph.D. A.M. Kuznetsov, Moscow Power Engineering Institute (TU)

Jednostkowe zużycie paliwa odniesienia dla produkcji i dostawy ciepła z elektrociepłowni na dostawę ciepła jest ważnym wskaźnikiem CHP.

We wszystkich znanych podręcznikach inżynierii elektrowni wcześniej proponowane metody fizycznego oddzielenia paliwo do produkcji ciepła i energii elektrycznej przez CHP. Na przykład w podręczniku E.Ya. Sokolov, "Ogrzewanie i sieci cieplne", podaje wzór do obliczenia określonego zużycia paliwa do wytwarzania ciepła w elektrociepłowni:

b = 143 m / η do c = 143 / 0,9 = 159 kg / Gcal gdzie 143 - liczba kondycjonowanego paliwa ze kg spalania, które stoi 1 gcal ..; η к. c - sprawność kotłowni elektrowni, biorąc pod uwagę straty ciepła w rurociągach parowych pomiędzy kotłownią a maszynownią (przyjmuje się wartość 0,9). I w podręczniku V.Ya. Ryzhkina „Elektrownie cieplne” w przykładzie obliczania schemat turbiny cieplnej T-250-240 jest ustalone, że jednostkowe zużycie paliwa energii cieplnej wynosi 162,5 kg CE / Gcal.

Za granicą ta metoda nie jest stosowana, aw naszym kraju od 1996 r. W RAO "UES Rosji" zaczęła stosować inną, doskonalszą - metodę proporcjonalną ORGRES. Ale ta metoda daje również znaczącą przeszacowanie zużycia paliwa do wytwarzania ciepła w elektrociepłowni.

Najbardziej poprawnym obliczeniem kosztów paliwa do wytworzenia ciepła w elektrociepłowni jest metoda efektywności selekcji, która została szerzej przedstawiona w artykule. Obliczenia wykonane w oparciu o ten sposób pokazują, że zużycie paliwa w elektrowni do wytwarzania energii cieplnej CHP-T 250-240 60 kg / Gcal i CHP turbin T-110 - 40 / 120-12,8-5M , 7 kg / Gcal.

Rozważmy metodę efektywności selekcji na przykładzie CCGT CHPP z turbiną parową T-58 / 77-6,7. Główne wskaźniki wydajności takiej turbiny przedstawiono w tabeli, z której widać, że jej tryb pracy w połowie zimy ogrzewa się, a tryb letni się skrapla. U góry tabeli w obu trybach wszystkie parametry są takie same. Różnica przejawia się tylko w selekcji. Dzięki temu możemy śmiało przeprowadzić obliczenia zużycia paliwa w trybie ogrzewania.

Turbina parowa T-58 / 77-6,7 została zaprojektowana do pracy jako część dwuobiegowego PGU-230 w CHPP w dzielnicy Molzhaninovo w Moskwie. Obciążenie cieplne wynosi Q r = 586 GJ / h (162,8 MW lub 140 Gcal / h). Zmiana mocy elektrycznej instalacji turbiny w przejściu z trybu ogrzewania do trybu kondensacji wynosi:

N = 77,1-58,2 = 18,9 MW.

Skuteczność selekcji oblicza się za pomocą następującej formuły:

ηт = N / Q r = 18,9 / 162,8 = 0,116.

Przy tym samym obciążeniu cieplnym (586 GJ / h), ale przy oddzielnym wytwarzaniu energii cieplnej w kotle centralnego ogrzewania, zużycie paliwa będzie wynosić:

BK = 34,1 poradnik / ηr K = 34,1.586 / 0,9 = = 22203 kg / h (158.6 kg / gcal), w którym 34,1 - liczba kondycjonowanej paliwa kg, który jest uwalniany podczas spalania 1 GJ energia cieplna; η рк. - Sprawność kotłowni okręgowej do oddzielnego wytwarzania energii (przyjmuje się wartość 0,9).

Zużycie paliwa w systemie elektroenergetycznym do wytwarzania ciepła w kogeneracji z uwzględnieniem efektywności selekcji:

gdzie η kc. - Sprawność kotłowni zastępczego IES; ηо - sprawność turbiny zastępczego IES; η э с. - Wydajność sieci elektrycznych w przesyle energii elektrycznej z zastępowanej IES.

Oszczędność paliwa dla skojarzonego wytwarzania ciepła i energii elektrycznej w porównaniu z kotłownią centralnego ogrzewania: B = B do -B = 22203-7053 = 15150 kg / h.

Specyficzne zużycie konwencjonalnego paliwa do wytwarzania energii cieplnej metodą efektywności selekcji: b t = B t / Q g = 7053/140 = 50,4 kg / Gcal.

Podsumowując, należy stwierdzić, że pozycje efektywności metoda naukowo uzasadnione, odpowiednio uwzględnia procesy zachodzące w systemie elektroenergetycznym w warunkach ogrzewania, łatwy w obsłudze i można znaleźć najszersze zastosowanie.

Literatura

1. Ryzhkin V.Ya. Elektrownie termiczne. M.-L.: Energia, 1967. 400 str.

2. Sokolov E.Ya. Sieci grzewcze i grzewcze. Moskwa: Energoizdat, 1982. 360 pkt.

3. Kuznetsov A.M. Porównanie wyników rozdziału zużycia paliwa na energię elektryczną i ciepło dostarczane z CHPP różnymi metodami, Energetik. 2006. № 7. P. 21.

4. Kuznetsov A.M. Oszczędność paliwa podczas transferu turbin do trybu ogrzewania // Energetik. 2007. № 1. P. 21-22.

5. Kuznetsov A.M. Zużycie paliwa na bloku z turbiną T-250-240 i jej wskaźnikami wydajności // Oszczędność energii i uzdatnianie wody. 2009. № 1. P. 64-65.

6. Kuznetsov A.M. Obliczanie zużycia paliwa i osiągów turbiny T-110 / 120-12,8-5M // Oszczędność energii i przygotowanie wody. 2009. № 3. P. 42-43.

7. Barinberg GD, Valamin AE, Kultyshev A.Yu. Turbiny parowe UTZ dla potencjalnych projektów CCGT // Teploenergetika. 2009. № 9. Z. 6-11.

EFEKTYWNA MOC.

Moc otrzymana w cylindrach silnika jest przekazywana do wału korbowego za pośrednictwem CCM. Przenoszenie energii towarzyszy strat mechanicznych, które powstają na skutek strat tarcia na tłoku ścianka cylindra łożysko wału korbowego mechanizmu krzywkowego, jak również mechanizmów zawieszony na silnik i na straty „pompowanie” (w silnikach 4-skoku).

Moc użyteczna opracowany przez wał korbowy silnika w kołnierz, dają konsumentowi, nazywany jest skuteczna moc (NE), który jest mniejszy niż wielkość wskaźnika strat mechanicznych wydatkowane na mechanizmach uruchamiających tarcia i montowane. Następnie

gdzie N m oznacza moc strat mechanicznych.

ŚREDNIE SKUTECZNE CIŚNIENIE.

Przy określaniu mocy efektywnej wprowadza się pojęcie średniego ciśnienia skutecznego (p e), które wyraża się jako:

p e = p i ∙ η m

Wiemy, co to jest; podobnie jak powyżej, można wywnioskować, że średnie skuteczne ciśnienie jest mniejsze niż średnie ciśnienie wskaźnikowe o średnią stratę ciśnienia mechanicznego, tj.

Następnie, zastępując we wzorze wzór mocy wskaźnika zamiast wartości p i otrzymujemy N e = 52,3D 2 ∙ p e ∙ C m ∙ i [em.s]

Korzystając z tego wzoru, znajdujemy średnicę cylindra D = √ (Ne / 52,3 ∙ Pe ∙ C m ∙ z)

Moment obrotowy jest połączony z efektywną mocą i charakteryzuje obciążenie silnika Me = 716.2 Ne / n [kg-m]

Efektywna moc zależy od wielu parametrów:

p e ∙ F ∙ S ∙ n ∙ k ∙ z

Ne = ----- [e.e.],

W oparciu o tę zależność konstruuje się wykresy pokazujące zależność między mocą a parametrami, które ją determinują. Takie wykresy nazywane są charakterystykami silnika. Wyróżnia cechy dużej prędkości, obciążenia i śruby.

Godzinowe zużycie paliwa jest mierzone w [kg / h] i służy do określania i raportowania zużycia paliwa (GH).

Konkretne nazywa się godzinowe zużycie paliwa, w odniesieniu do jednostki efektywnej wydajności. GH

g e = - [g / hp ∙ godz.]

Zależność między zużyciem paliwa a sprawnością efektywną określa wzór 632

g e = - [g / hp ∙ godz.]

Porównajmy konkretne zużycie paliwa:

silniki o niskiej prędkości spalania wewnętrznego g e = 0.141-0.165 [kg / ls ∙ h]

średniobiegowe silniki spalinowe g e = 0,150-0,166 [kg / ls ∙ h]

silniki wysokoprężne g e = 0,165-0,180 [kg / ls ∙ h]

SPOSOBY I SPOSOBY ZWIĘKSZENIA MOCY LODÓW.

Zwiększenie mocy ICE można osiągnąć w następujący sposób:

1. wzrost wielkości cylindrów (średnica-D, skok-S) lub liczba cylindrów (z), przy jednoczesnym zwiększeniu całkowitych wymiarów silnika;

2. Zwiększenie prędkości (prędkości - n), przy jednoczesnym zmniejszeniu żywotności części. siły prędkości i siły bezwładności rosną;

3. przejście z 4-suwowego ICE na 2-suwowy;

4. doładowanie silnika, tj. podawanie powietrza do cylindrów pod ciśnieniem, co pozwala spalić więcej paliwa. Jednak mechaniczne doładowanie pozwala na zwiększenie mocy wraz z pogarszającymi się wskaźnikami ekonomicznymi, a turbina gazowa - na zwiększenie mocy przy jednoczesnym zmniejszeniu, lub nawet przy pewnej poprawie wskaźników ekonomicznych, na przykład, jeśli

η e = ↓ η i ∙ η m, ale

η i = η t ∙ η e, i η t = 1- (1 / ε k), a następnie dla η m = f (n),

η m = Ne / Ni = (Ni-N m) Ni = 1- (N m / Ni)

Napełnianie turbiny gazowej czterosuwowym ICE było łatwe, ponieważ napełnianie cylindra i jego czyszczenie odbywa się podczas "pompowania" suwów, a przewody ssące i wydechowe prawie nie są zgłaszane. Ciśnienie powietrza doładowującego może być większe i mniejsze niż ciśnienie wylotowe.

W 2-suwowym ICE ciśnienie powietrza doładowującego musi być większe niż ciśnienie na końcu swobodnego wylotu. W tym celu musi zostać osiągnięta moc gazów turbiny, aby zapewnić ciśnienie doładowania. Wolne spaliny zaczynają się wcześniej z większym ciśnieniem gazu i zmniejszają PA. W wyniku tego, z powodu wypalenia na linii ekspansji, temperatura gazów i ich energia kinetyczna będą większe. Ponadto w urządzeniu pod ciśnieniem zmniejsza się stopień sprężania (E). Odbywa się to w celu zmniejszenia Pc i Pz oraz w celu zapobieżenia wzrostowi obciążeń mechanicznych.

Wszystkie powyższe prowadzi do gwałtownego pogorszenia wskaźników wskaźnikowych:

dla silników spalinowych z doładowaniem, g i = 125-138 g / KM ∙ h;

dla silników spalinowych bez doładowania, g i = 118-120 g / KM ∙ h.

Zachowanie lub nawet poprawa efektywnych wskaźników osiąga się dzięki gwałtownemu wzrostowi sprawności mechanicznej. Zwiększa się, ponieważ straty mechaniczne ze stałą prędkością nie rosną. N m = f (n) ≈ const.

CIEPŁO, WSKAŹNIK, WYDAJNOŚĆ, EFEKTYWNOŚĆ MECHANICZNA.

Określenie wydajności cieplnej podano wcześniej. Dodamy trochę.

Sprawność cieplna  nazywamy stosunek ciepła, przekształconego w użyteczną pracę, do całego dostarczonego ciepła.

Wydajność cieplna charakteryzuje stopień wykorzystania ciepła w dowolnej konstrukcji silnika cieplnego, a zatem pozwala tylko na utratę ciepła podczas przechodzenia do lodówki. Następnie wzór efektywności cieplnej można zapisać w formie dogodnej do obliczeń:

1 λ ∙ ρ k ~ 1

η t = 1- -. -----

ε k ~ 1 λ-1 + k ∙ λ (ρ-1)

Sprawność cieplna wzrasta wraz ze wzrostem stopnia sprężania, wraz ze wzrostem wykładnika adiabatycznego k oraz wzrostem ciśnienia (stopień wzrostu ciśnienia λ).

Wydajność cieplna maleje wraz ze wzrostem stopnia wstępnego rozprężania ρ.

Sprawność wskaźnika  to stosunek ilości ciepła przekazanego do pracy wskaźnika (Q i), do całkowitej ilości ciepła zużytego na uzyskanie tej pracy (Q-sash). η i = Q i / Q lat (η i = 0,42-0,53).

η i = --- = ---, gdzie

Gq ∙ Q rn g i ∙ Q r n

632 - równoważnik cieplny 1 hp hour [kcal]

Gh - godzinowe zużycie paliwa;

Q р н - działająca gorsza wartość opałowa paliwa.

Ta wydajność charakteryzuje straty ciepła z gazów spalinowych, z wodą chłodzącą, a także straty spowodowane niepełnym spalaniem paliwa. Bierze pod uwagę całkowitą ilość strat ciepła podczas cyklu. To, oprócz ciepła odprowadzanego spalinami, powoduje straty spowodowane obecnością wymiany ciepła, niepełnego spalania paliwa, niewystarczająco wysokiej szybkości spalania paliwa. Zwiększenie udziału ciepła opuszczającego ścianki cylindra i spaliny, wzrost niekompletności spalania niekorzystnie wpływa na sprawność wskaźnika. Wraz ze wzrostem współczynnika nadmiaru powietrza, wydajność wskaźnika na ogół wzrasta.

W silnikach wysokoprężnych η i ≈ 0,4-0,5

Skuteczna wydajność  jest stosunkiem ilości ciepła wydatkowanego na użyteczną pracę silnika (Qe), do całego dostarczonego ciepła (Q).

Uwzględnia straty zarówno cieplne, jak i mechaniczne.

632 Ne 36 ∙ 10 5

η e = ---- lub η e = ---

Q rn ∙ G Q Q ∙ g ∙ g e

Zależność między wydajnością wyraża η e = η i ∙ η m

Wykres pokazuje wykresy zmiany wydajności w zależności od obciążenia przy n = const. (η)

0 25 50 75 100 (Ne%)

Porównajmy silnik Diesla z innymi maszynami cieplnymi pod względem efektywnych wartości sprawności: niskoobrotowe silniki spalinowe η e = 0,42-0,39 turbiny gazowe η e = 0,42-0,31

silniki o średniej prędkości η e = 0,42-0,37 silniki parowe η e<0.20

wieloobrotowe silniki spalinowe η e = 0,42-0,31 turbiny parowe η e\u003e 0,30

silniki spalinowe z gaźnikiem η e = 0,20-0,28

Dlatego też, zgodnie z określonym zużyciem ciepła, olej napędowy jest najbardziej ekonomiczny. (η e = 0,35-0,42). Jednak w instalacjach z turbinami parowymi stosuje się tańszy olej opałowy, a im więcej mocy, tym mniejsza różnica w kosztach między silnikami wysokoprężnymi i turbinami parowymi. A ponieważ turbiny mają wiele zalet w porównaniu z silnikami wysokoprężnymi, są one stosowane częściej przy wyższych wydajnościach. Silniki wysokoprężne zachowują swoją konkurencyjność w zakładach o mocy do 45 000 KM.

Sprawność mechaniczna  nazywany współczynnikiem mocy efektywnej do mocy wskaźnika lub moc strat mechanicznych.

η m = Ne / Ni lub η m = p e / p i

Wydajność mechaniczna pokazuje tę część mocy wskaźnika, którą byłoby pożądane, aby przekształcić się w użyteczną efektywną pracę. Ta wydajność uwzględnia:

Straty związane z tarciem elementów ruchomych, które zależą od materiałów i jakość budowy wytwarzania, manipulowania i montażu części, prędkość przemieszczania się poszczególnych węzłów ciśnień Pary (więcej niż połowa tych strat przechodzi do współpracy rękawa tłoka), jakości oleju, etc. ;

- straty "pompujące". W 4-suwowym ICE straty "pompowania" obejmują koszty energii związane z pokonywaniem oporów podczas czyszczenia cylindrów z produktów spalania. Zależą one od czasu otwarcia zaworów ssących i wydechowych (patrz schemat czasowy). Przy późnym otwarciu zaworu wlotowego ciśnienie ssania będzie niższe. Wraz z późnym otwarciem ceremonii rozdania dyplomów presja na uwolnienie będzie wyższa. W obu przypadkach wzrasta obszar ujemnej pracy. Moc wydatkowana na "pompowanie" skoku, kiedy doładowany, może przekształcić się w użyteczną pracę. (Jeden ze sposobów na zwiększenie wydajności.)

Straty w kosztach napędów mocy dołączonych do mechanizmów silnika (charakteryzuje racjonalność projektu);

Aby zmniejszyć straty mechaniczne, konieczne jest utrzymanie i utrzymanie silnika w dobrym stanie technicznym. Należy zachować wszystkie niezbędne luzy w zalecanych instrukcjach producenta, wybrać odpowiednią jakość i klasę smarów. Przestrzegać odpowiednich warunków temperaturowych, regulacji obciążenia cylindrów, temperatury wody, oleju, czystości kolektorów itp.

Wartości sprawności mechanicznej.

2-suwowe silniki spalinowe do silników czterosuwowych

bez zwiększenia, η m = 0,75-0,85 bez zwiększenia, η m = 0,75-0,85

z doładowaniem η m = 0,86-0,93 z doładowaniem η m = 0,85-0,95

OBSŁUGA SILNIKA

WPŁYW METEOROLOGICZNYCH WARUNKÓW NA PRACĘ DIESLA.

Przy zmianie warunkach atmosferycznych (temperatura T = 20 ° C, bar ciśnienia atmosferycznego P = 760 mm Hg;. Wilgotność względna φ = 70%) nie jest zmiana ładunku powietrza w cylindrze, a mianowicie ładowanie masy maleje wraz ze wzrostem temperatury powietrze, ze spadkiem ciśnienia atmosferycznego, ze wzrostem wilgotności względnej powietrza. W takim przypadku:

1, średnie ciśnienie wskaźnika p i zmniejsza się;

2, zmniejsza się współczynnik nadmiaru powietrza α;

3, wzrasta temperatura gazów spalinowych;

4 zwiększa stres cieplny części GPG;

Zredukowano 5 mocy silnika.

Gdy temperatura powietrza wchodzącego do cylindrów wzrasta, zmniejsza się stopień ładunku powietrza, a tym samym współczynnik nadmiaru powietrza. Prowadzi to do pogorszenia spalania paliwa i wzrostu jego zużycia. Zmniejsza p i, a co za tym idzie, moc silnika. Ze względu na wzrost temperatury ładunku powietrza temperatura gazów wydechowych wzrośnie, co oznacza, że ​​wzrośnie średnia temperatura cyklu i stres cieplny silnika.

Aby uniknąć termicznego przeciążenia silnika, należy monitorować jego pracę nad maksymalnym ciśnieniem spalania (Pz) i temperaturą spalin, nie dopuszczając do ich wzrostu powyżej wartości nominalnych.

Aby poprawić parametry, konieczne jest zmniejszenie dopływu paliwa na cykl. Powoduje to spadek p i zmniejszenie prędkości wału śruby napędowej podczas pracy na VPSH, aw konsekwencji zmniejszenie prędkości statku. W praktyce obsługi silników głównych przyjmuje się ogólnie, że przy wzroście temperatury powietrza o 10 ° C albo zmniejsz prędkość obrotową o 2%, albo zmniejsz skok śruby śmigła o 3%.

Gdy wzrasta wilgotność powietrza, zmniejsza się zawartość suchego powietrza w cylindrach. To również się zmieni (α). W rezultacie warunki spalania ulegną pogorszeniu, co również doprowadzi do zmniejszenia mocy p i, w konsekwencji, mocy silnika. Temperatura gazów wzrośnie nieco, co doprowadzi do przeciążenia ICE.

Ponadto wpływ wilgotności przyczynia się do zmiany mocy i korozji w cylindrach silnika, szczególnie podczas pracy z paliwami siarkowymi. Dlatego konieczne jest zapewnienie, że warunki rosy nie są tworzone w układzie dolotowym. Temperatura punktu rosy dla każdego oleju napędowego z doładowaniem i chłodnicą powietrza jest podana w paszporcie i formie.

CHARAKTERYSTYKA LODY.

Pełne wykorzystanie mocy morskich silników wysokoprężnych jest jednym z głównych zadań mechanika okrętowego. Ważne jest, aby silnik pracował z mocą, która nie wykracza poza jej rzeczywiste możliwości. Aby rozwiązać ten problem w sposób kompetentny, konieczne jest poznanie charakterystyki silnika Diesla i podstawy jego interakcji z odbiorcą energii. Tryb działania silnika wysokoprężnego charakteryzuje się zestawem parametrów: mocy, oszczędności, prędkości, obciążeń termicznych i mechanicznych. Wydajność silników jest konwencjonalnie podzielona na:

1) energetyczny - Ni, Ne, Me, p, p, n;

2) ekonomiczne - Gh, g e, ε, (i);

3) eksploatacyjne - ciśnienie i temperatura, ustalone standardowymi przyrządami, a także szereg dodatkowych parametrów, które dają możliwość oceny wytrzymałości cieplnej i mechanicznej silnika.

Napięcie termiczne  - w bezpośredniej zależności od obciążenia, charakteryzującej się średnim ciśnieniem wskaźnikowym lub położeniem pompy wtryskowej paliwa. Monitorowana jest temperatura gazów spalinowych (Tg), woda (Tv) i olej (Tm). Ostatnio w warunkach okrętowych dokonywane są pomiary temperatury tulei w górnej części cylindrów oraz w obszarze przedmuchiwania szyb, jak również w dolnej części łożysk tłoka i ramy.

Napięcie mechaniczne  - którego głównym kryterium jest maksymalne ciśnienie spalania paliwa (Pz) i siła bezwładności ruchomych mas (Pj).

Jeżeli podczas pracy silnika Diesla jego parametry pozostają stałe, wówczas reżim nazywa się stabilnym. Przejście z jednego ustalonego reżimu na inny może nastąpić spontanicznie pod wpływem warunków ścieżki; automatycznie - pod wpływem regulatora; lub ręcznie - przez operatora działającego na szynie sterującej pompy paliwowej.

Przy wystarczającym czasie utrzymywania między schematami możliwe jest uzyskanie zestawu układów stanu ustalonego, połączonych ze sobą za pomocą regularnej zmiany parametrów pracy silnika.

Zestaw schematów stanu ustalonego, reprezentowanych jako analityczne, tabelaryczne lub graficzne zależności od głównego, wstępnie wybranego parametru, nazywany jest charakterystyką silnika wysokoprężnego. W tym przypadku, jeśli obciążenie jest przyjmowane jako główny parametr, wówczas charakterystyka nazywana jest charakterystyką obciążenia, a jeżeli częstotliwość obrotowa, wówczas charakterystyka nazywana jest charakterystyką prędkości.

ŁADOWANIE CHARAKTERYSTYKI.

Zależność parametrów pracy silnika od obciążenia przy stałej prędkości nazywana jest charakterystyką obciążenia. Ne lub p e jest traktowane jako zmienna niezależna lub ich rodzaj, na przykład p e / p e. Na osi rzędnych wszystkie parametry będące przedmiotem zainteresowania są zdeponowane. Jako przykład rozważmy charakterystykę g e = f (Ne).

Charakterystyki obciążenia przy różnych prędkościach nie pokrywają się. W związku z tym, w trakcie pracy, tworzony jest wykres złożonych charakterystyk, dzięki którym łatwo jest wyznaczyć wartość dowolnego parametru odpowiadającego danemu obciążeniu i prędkości obrotowej.

Serwomotorów, przy transmisji bezpośredniej do ślimaka, mającego zmienne regulatorów prędkości, w pewnych warunkach, (gdy obciążenie śruby w wodach płytkich, na zakrętach, etc.) działają na charakterystyce ładowania, gdy sterownik kontroluje położenie pozostaje niezmieniona.

Z wykresu widzimy, że dla danej liczby obrotów (n = const), minimalne jednostkowe zużycie paliwa mieści się w trybie pełnego obciążenia wynoszącym 90%. Niestety, silnik nie może pracować ciągle w tym trybie, ponieważ obciążenie statku i warunków otoczenia (głębokość toru wodnego, kierunek i siła wiatru, prądy itp.) również się zmienia, ale należy to wziąć pod uwagę i, jeśli to możliwe, pracować z taką wydajnością.

Sytuacja jest prostsza przy załadunku generatorów diesla. Charakterystyka obciążenia przy prędkości znamionowej (n nom) przybliża jej pracę do generatora.

CHARAKTERYSTYKA PRĘDKOŚCI.

Charakterystyka prędkościowa - zależność parametrów silnika od częstotliwości jego obrotów. W zależności od warunków, w których są one uzyskiwane, charakterystyki prędkości są podzielone na zewnętrzny, śruba  i ograniczający.

Na ryc. pokazuje ogólną postać charakterystyki prędkości, gdzie zmieniając ilość dostarczanego paliwa, uzyskujemy różne prędkości i odpowiednie wartości wybranych parametrów (dwa 625/34).

Wartość określonego zużycia można określić jako normatywną (za pomocą odpowiednich obliczeń technologicznych) lub zgodnie z danymi księgowymi i sprawozdawczymi przedsiębiorstwa dotyczącymi kosztów materiałów i produkcji produktów, tj. jako rzeczywisty.
Specyficzne zużycie materiału do produkcji jednostki produkcyjnej można rozbić na elementy i przedstawić w postaci schematu (rysunek 12.2).
Ryc. 12.2. Struktura swoistego zużycia materiału
Statystyczne badanie czynników determinujących zmianę konsumpcji, wskazane jest przeprowadzenie na następujących powiększonych grupach:
a) przydatny przepływ. Jest rozumiany jako czysta masa, objętość itp. w składzie produktu. Przydatny przepływ można określić na podstawie rysunków roboczych, map technologicznych i innej dokumentacji technologicznej;
b) odpady i straty podczas przetwarzania. Określić, w jaki sposób różnica między ilościami materiału wprowadzonego do produkcji a materiałem zawartym w produktach, które są dopasowane i odrzucone;
c) utrata małżeństwa. Zaakceptuj równą masie netto (objętości) odrzuconych artykułów. Straty te są ujmowane w wartości rzeczywistego kosztu jednostkowego dla wszystkich możliwych przyczyn (słabego wykorzystania surowców, naruszeń technologia przetwarzania, błędy obsługi, korzystania z narzędzia do użytku, itd.). Dla racjonalnej organizacji produkcji badanie przyczyn małżeństwa ma ogromne praktyczne znaczenie, ponieważ pozwala nam podjąć konkretne działania, aby całkowicie wyeliminować lub całkowicie wyeliminować małżeństwo.
Trzy główne kierunki oszczędzania materiału znane są ze względu na redukcję kosztów jednostkowych: poprawa projektu produktu, zmniejszenie ilości odpadów podczas przetwarzania (dla
z uwzględnieniem wykorzystania bardziej zaawansowanych technologii) i eliminacji małżeństwa.
Szefowie przedsiębiorstw przemysłowych powinny regularnie monitorować zgodność z normami i dynamiki (zmiana czasu) rzeczywistych kosztów jednostkowych, jak koszty materiałowe w wielu przypadkach stanowią znaczną część całkowitych kosztów produkcji, a tym samym aktywnie wpłynąć na marże.
Kontrola zgodności z normami i faktyczną dynamiką kosztów jednostkowych odbywa się za pomocą uzyskanych wskaźników. W procesie obliczania indeksów można napotkać cztery przypadki.

1. Jeden rodzaj materiału zużywa się na produkcję jednego rodzaju produktu (na przykład zużycie rudy żelaza do wytopu żeliwa).

Obliczanie tej formuły ma miejsce w przedsiębiorstwach produkujących jednorodne produkty.

1. Jeden rodzaj materiału zużywa się na produkcję kilku rodzajów produktów (na przykład zużycie stali do produkcji wałów, kół zębatych i innych produktów). W tym przypadku obliczany jest zagregowany wskaźnik zużycia specjalnego:

1. 5000 + 25,2-5000 611000

1. 5000 + 25,0-5000 "625 000" "ИШ"

1. Do produkcji jednego rodzaju produktu stosuje się różne rodzaje materiałów (na przykład zużycie żelaza i stali
   odlewanie, walcowanie metali żelaznych i tworzyw sztucznych do produkcji ciągników). W tym przypadku złożony wskaźnik konkretnego zużycia materiałów oblicza się za pomocą wzoru

1. Różne rodzaje materiałów są wydawane na produkcję różnych rodzajów produktów (na przykład zużycie stali, miedzi i innych materiałów do produkcji silników elektrycznych, generatorów elektrycznych itp.). Jest to najbardziej ogólny przypadek, w którym złożony wskaźnik jednostkowych kosztów materiałów można obliczyć tylko na podstawie ich oceny pieniężnej, ale biorąc pod uwagę faktyczne wielkości produkcji każdego rodzaju. Wzór dla wskaźnika agregatów kosztów jednostkowych będzie następujący:

Efektywne określone zużycie paliwa z znaną efektywną mocą Ne i zużyciem paliwa GT jest określone przez wzór:

g e = 10 3 G t / N e

Jednostka miary rzeczywistego rzeczywistego zużycia paliwa: g / (kWh).

Gdy silnik pracuje na paliwie ciekłym, zależność między ee i n e jest następująca:

n e = 3,6 10 3 / (g eQn)

W przypadku silników samochodowych pracujących w trybie nominalnym efektywne wartości sprawności mieszczą się w następujących granicach: dla silników z gaźnikami 0,25 ... 0,33; dla silników Diesla 0,35-0,4. Wartość rzeczywistego rzeczywistego zużycia paliwa wynosi: dla silników gaźnika 300 ... 370 g / (kWh); do silników Diesla z nieekranowanymi komorami spalania 245 ... 270 g / (kWh).

4. Efektywny moment obrotowy i moc.

5. Sprawność mechaniczna, wpływ na jej wielkość trybu pracy, wybór oleju silnikowego, stan cieplny i techniczny silnika.

Sprawność mechaniczna

Wydajność mechaniczna nm - szacowany wskaźnik strat mechanicznych w silniku:

nm = LeLi = pe / pi = Me / Mi = Ne / Ni.

Gdy silniki samochodowe działają w trybie nominalnym, wartość mieści się w następujących granicach: dla silników czterosuwowych gaźnikowych 0,7 ... 0,85; dla czterosuwowych silników Diesla z doładowaniem 0,7 ... 0,82, z doładowaniem 0,8-0,9; dla silników gazowych 0,75 ... 0,85; dla dwusuwowych silników wysokoprężnych o dużej prędkości 0,7-0,85.

6. Zewnętrzny bilans cieplny silnika. Składniki bilansu cieplnego.

Efektywność konwersji ciepła spalania paliwa w użyteczną pracę w elektrociepłowni szacuje się za pomocą bilansu cieplnego energii. Ciepło uwalniane przez spalanie paliwa tylko częściowo przenosi się do użytecznej wydajnej pracy na wale silnika. Większość z nich jest odprowadzana wraz z gazami spalinowymi, przenoszona do układu chłodzenia, środowiska itp. tj. nadrabia straty ciepła.

Rozprowadzany jest rozkład ciepła uwalnianego podczas spalania paliwa dla efektywnego działania i pewnych rodzajów strat ciepła bilans cieplny.

Istnieje zewnętrzny i wewnętrzny bilans cieplny.

Rozkład ciepła uwalnianego podczas spalania paliwa na głównych komponentach, określany doświadczalnie przez tak zwaną wydajność zewnętrzną silnika (efektywna moc, temperatura wody, oleju itp.), Nazywany jest zewnętrznym bilansem termicznym.

Dystrybucja ciepła uwalnianego przez zakład spalania paliwa na głównych komponentach, których określenie jest związane ze znajomością wskaźników (wewnętrznych) parametrów silnika uzyskanych ze wskaźników, nazywamy wewnętrznym bilansem ciepła.

Kompilacja bilansu ciepła, jako końcowy etap obliczeń, ma następujący cel:

Po pierwsze,  To jest obliczenie strat ciepła. Znając utratę ciepła, można nakreślić sposoby na ich ograniczenie poprzez zastosowanie nowych technologii i zasad odzyskiwania ciepła. W wyniku wykorzystania strat ciepła możliwe jest zaprojektowanie instalacji o wyższej sprawności niż efektywność samego silnika;

Po drugie -polega na tym, że znajomość strat cieplnych stanowi podstawę do zaprojektowania pomocniczych układów silnika (woda, olej itp.) i oceny ich skuteczności. Na przykład, z bilansu cieplnego ustala się temperaturę spalin, która jest niezbędna do obliczenia i zaprojektowania turbosprężarki (do turbiny gazowej i mieszanego doładowania). Zatem kompilacja bilansu cieplnego ma bezpośrednie praktyczne znaczenie;

Trzeci -czysto obliczone. Kompilacja bilansu ciepła pozwala kontrolować poprawność obliczeń. Zużycie ciepła musi być równe przybyciu. Jeśli saldo nie jest zbieżne, oznacza to błędne obliczenie.

7. Pojęcie procesu wymiany gazowej. Fazy ​​dystrybucji gazu.

Charakterystyka procesów wymiany gazowej. Wymiana gazowa  nazywa się zbiorem procesów uwalniania i przyjmowania, zapewniając zmianę płynu roboczego.

Jakość czyszczenia cylindra z gazów spalinowych i skuteczność napełniania go świeżym ładunkiem określają osiągi silnika. W rzeczywistym cyklu, początek i koniec procesów wymiany gazu (wlot i wylot) nie odpowiadają początkowi i końcowi cykli wlotu i wylotu.

Procesy wymiany gazowej są ze sobą wzajemnie powiązane i mają znaczny wpływ na inne procesy zachodzące w rzeczywistym cyklu. Na przykład, tworzenie kierunkowego ruchu wsadu w cylindrze przez profilowanie i rozmieszczenie kanałów wlotowych w głowicy cylindra przyczynia się do poprawy tworzenia mieszanki i spalania.

Aby zwiększyć wydajność wymiany gazowej, konieczne jest zapewnienie jak największej przepustowości obszarów przepływu zaworów f, cm2, zwanych "przekrojami czasowymi". Graficznie przedstawia obszar pod krzywą bieżącego obszaru przekroju zaworu między martwymi punktami w funkcji czasu.

Praca wymiany gazowej (straty pompowania) w silnikach bez ciśnienia i przy ciśnieniu turbiny gazowej jest ujemna. Podczas używania sprężarki napędowej działanie wymiany gazu jest dodatnie, ale zwiększają się koszty napędu.

Rozrząd rozrządu  jest okresem od momentu otwarcia zaworów do momentu ich zamknięcia, wyrażonym w stopniach obrotu wału korbowego i są one oznaczone względem początkowych lub końcowych momentów odpowiednich pomiarów.

Zadaniem mechanizmu dystrybucji gazu jest zapewnienie najwyższej wydajności napełniania i czyszczenia cylindra podczas pracy silnika. Wydajność silnika, moc i opracowany moment obrotowy zależą od tego, jak dobrze wybrana jest częstotliwość rozrządu.

8. Wymogi dotyczące procesu mieszania w silnikach benzynowych (pomiar paliwa, rozdział i homogenizacja mieszaniny).

W przypadku mieszanin w silnikach o zapłonie iskrowym, chodzi o kompleks powiązanych ze sobą procesów towarzyszących dozowaniu paliwa i powietrza, oprysk i odparowanie paliwa oraz mieszanie go z powietrzem. Mieszanie wysokiej jakości jest warunkiem uzyskania wysokiej mocy, ekonomicznej i ekologicznej wydajności silnika.

Przebieg procesów mieszania w dużej mierze zależy od właściwości fizykochemicznych paliwa i sposobu jego zasilania. W silnikach z zewnętrznym tworzeniem mieszanki rozpoczyna się proces tworzenia mieszanki w gaźniku (wtryskiwacz, mieszacz), kontynuowany jest w kolektorze dolotowym i kończy się w cylindrze.

Po wylocie strumienia z rozpylacza lub dyszy gaźnika, strumień zaczyna rozpadać się pod wpływem oporu aerodynamicznego (z powodu różnicy prędkości powietrza i paliwa). Dokładność i jednorodność rozpylania zależy od prędkości powietrza w dyfuzorze, lepkości i napięcia powierzchniowego paliwa. Podczas uruchamiania silnika gaźnika w jego względnie niskiej temperaturze praktycznie nie występuje rozpylanie paliwa i do cylindrów wchodzi do 90 procent lub więcej paliwa w stanie ciekłym. W wyniku tego, aby zapewnić niezawodne uruchomienie, konieczne jest znaczne zwiększenie cyklicznego doprowadzania paliwa (doprowadzić α do wartości ≈ 0,1-0,2).

Proces natryskiwania fazy ciekłej paliwa również przepływa przez sekcję wlotową zaworu wlotowego i przy otwartej przepustnicy w szczelinie, którą tworzy.

Część kropel paliwa, unoszona przez strumień powietrza i oparów paliwa, nadal paruje, a jej część - osadza się w postaci błony nie w ściankach komory mieszania, kolektora wlotowego i kanału w głowicy bloku. Pod działaniem siły stycznej z interakcji z przepływem powietrza, film przesuwa się w kierunku cylindra. Ponieważ prędkości mieszanki paliwowo-powietrznej i kropelek paliwa różnią się nieznacznie (o 2-6 m / s), szybkość parowania kropel jest niska. Parowanie z powierzchni folii przebiega bardziej intensywnie. Aby przyspieszyć proces odparowania folii, kolektor dolotowy jest ogrzewany w silnikach z gaźnikami i centralnym wtryskiem.

Różne opory gałęzi kolektora dolotowego i nierównomierne rozmieszczenie folii w tych gałęziach prowadzą do nierównomiernego składu mieszaniny wzdłuż cylindrów. Stopień nierówności w składzie mieszaniny może wynosić 15-17%.

Kiedy paliwo paruje, proces jego frakcjonowania przebiega. Przede wszystkim lekkie frakcje odparowują, a cięższe wchodzą do cylindra w fazie ciekłej. W wyniku nierównomiernego rozkładu fazy ciekłej w cylindrach może to być nie tylko mieszanina o różnym stosunku paliwo-powietrze, ale również paliwo o różnym składzie ułamkowym. W związku z tym liczby oktanowe paliwa w różnych butlach będą różne.

Jakość mieszania poprawia się wraz ze wzrostem prędkości obrotowej n. Szczególnie zauważalny negatywny wpływ folii na osiągi silnika w warunkach przejściowych.

Nierówny skład mieszanki w silnikach z rozproszonym wtryskiem determinowany jest głównie przez tożsamość wtryskiwaczy. Stopień niejednorodności mieszaniny ± 1,5% w działającej na zewnątrz prędkości i ± 4%, na biegu jałowym z minimalną prędkością nh.h.min.

Podczas wstrzykiwania paliwa bezpośrednio do cylindra możliwe są dwa sposoby mieszania:

- w celu uzyskania jednorodnej mieszaniny;

Z warstwowaniem ładunku.

Wdrożenie tej drugiej metody tworzenia mieszanki wiąże się ze znacznymi trudnościami. Wdrożenie tej ostatniej metody mieszania wiąże się ze znacznymi trudnościami.

W silnikach gazowych z zewnętrznym tworzeniem mieszanki paliwo jest wprowadzane do strumienia powietrza w stanie gazowym. Niska temperatura wrzenia, wysoka wartość współczynnika dyfuzji i przede wszystkim minimalny teoretycznie niezbędnej ilości powietrza dla silnika spalania wewnętrznego (na przykład benzyna - 58,6, metan - 9,52 (m3 powietrza) / (m3 paliwa) z uzyskaniem zasadniczo jednorodnego rozkładu mieszaniny palnej. mieszanka na cylindrach jest bardziej równa.

1.1 Mieszanie za pomocą nawęglania

Rozpylanie paliwa. Gdy strumień paliwa opuszcza opryskiwacz gaźnika, zaczyna się on rozpadać. Pod działaniem siły ciągnięcia (prędkości powietrza znacznie wyższą niż prędkość paliwa) rozbija się na strumień kropli i folii o różnych średnicach. Średnią średnicę kropelek na wylocie z gaźnika można w przybliżeniu uznać za równą 100 μm. Udoskonalona atomizacja zwiększa całkowitą powierzchnię kropel i przyczynia się do ich szybszego parowania. Przez zwiększenie prędkości przepływu powietrza w dyfuzorze i zmniejszenie lepkości paliwa i współczynnika napięcia powierzchniowego, poprawy rozdrobnienia i jednorodności rozpylenia. Po uruchomieniu silnika gaźnika praktycznie nie występuje rozpylanie paliwa.

Tworzenie i ruch filmu paliwa. Pod wpływem przepływu powietrza i sił grawitacyjnych, niektóre krople osadzają się na ściankach gaźnika i kolektora dolotowego, tworząc folię paliwową. Na film paliwa wpływają siły przyczepności do ściany, siła styczna po stronie strumienia powietrza, spadek ciśnienia statycznego wzdłuż obwodu sekcji, a także grawitacja i napięcie powierzchniowe. W wyniku działania tych sił, film nabiera złożonej trajektorii ruchu. Szybkość jego ruchu jest kilkadziesiąt razy mniejsza niż prędkość przepływu mieszaniny. Największa ilość folii powstaje przy pełnym obciążeniu i niskiej prędkości, gdy prędkość powietrza i rozdrobnienie paliwa są małe. W takim przypadku ilość filmu na wyjściu z rury wlotowej może osiągnąć nawet 25% całkowitego zużycia paliwa. Charakter stosunku stanów fizycznych palnej mieszaniny zależy zasadniczo od cech konstrukcyjnych układu zasilania paliwem.

Odparowanie paliwa. Paliwo odparowuje z powierzchni kropelek, a folia w stosunkowo niskich temperaturach. Kropelki znajdują się w układzie dolotowym silnika przez około 0,002-0,05 s. W tym czasie tylko najmniejsi mają czas na całkowite odparowanie. Niskie szybkości parowania kropel determinuje głównie molekularny mechanizm przenoszenia ciepła i masy, ponieważ w większości przypadków kropelki poruszają się z niewielkim strumieniem powietrza. Dlatego też na odparowanie kropel znacząco wpływa czystość atomizacji i temperatura początkowa paliwa, ale wpływ temperatury przepływu powietrza jest nieznaczny.

Folia paliwa jest intensywnie wdmuchiwana przez strumień. Jednocześnie wymiana ciepła ze ściankami przewodu dolotowego ma ogromne znaczenie dla jego odparowania, dlatego przy wtrysku centralnym i gaźniku rurociąg dolotowy jest zwykle ogrzewany przez ciecz chłodzącą silnik lub spaliny. W zależności od konstrukcji układu dolotowego i trybu pracy silnika gaźnika oraz z centralnym wtryskiem na wylocie kolektora dolotowego zawartość w palnej mieszaninie oparów paliwa może wynosić 60-95%. Proces parowania paliwa jest kontynuowany w cylindrze podczas cykli pobierania i kompresji. Na początku spalania paliwo niemal całkowicie wyparowuje.

Tak więc, w trybach zimnego rozruchu i rozgrzewania, gdy temperatury paliwa, wlotu powietrza i powierzchni powietrza są małe, odparowanie benzyny jest minimalne, prawie nie ma natryskiwania w trybie rozruchu, a warunki tworzenia mieszaniny są wyjątkowo niekorzystne.

Nierówny skład mieszaniny w cylindrach. Ze względu na nierównomierny opór gałęzi przewodu dolotowego napełnienie poszczególnych butli powietrzem może się różnić (o 2-4%). Dystrybucja paliwa wzdłuż cylindrów silnika gaźnika może charakteryzować się znacznie większą nierównością, głównie z powodu nierównomiernego rozłożenia filmu. Oznacza to, że skład mieszaniny w cylindrach nie jest taki sam. Charakteryzuje się stopniem nierównomiernego składu mieszaniny:

gdzie αi jest współczynnikiem nadwyżki powietrza w i-tym cylindrze; α - średnia wartość współczynnika nadmiaru mieszaniny powietrza przygotowanego przez gaźnik lub wtryskiwacz środkowego wtrysku.

Jeśli, Di\u003e 0, oznacza to, że w tym cylindrze mieszanina jest gorsza niż silnik jako całość. Wartość α najłatwiej określić na podstawie analizy składu gazów spalinowych opuszczających i-ty cylinder. Stopień nierówności składu mieszanki z nieudaną konstrukcją układu dolotowego może osiągnąć 20%, co znacznie pogarsza ekonomiczną, środowiskową, moc i inne osiągi silnika. Nierówny skład mieszaniny zależy również od sposobu działania silnika. Wraz ze wzrostem częstotliwości n następuje poprawa rozpylania i odparowania paliwa, a zatem zmniejsza się nierównomierność składu mieszanki (ryc. 2a). Tworzenie mieszanki również poprawia się wraz ze zmniejszającym się obciążeniem, co w szczególności powoduje zmniejszenie stopnia nierówności w składzie mieszaniny (fig. 2b).

Po zmieszaniu benzyna jest frakcjonowana. W tym samym czasie lekkie frakcje (mają niższą liczbę oktanową) wyparowują najpierw, a w kroplach i filmie są średnio średnie i ciężkie. W wyniku nierównomiernego rozłożenia fazy ciekłej paliwa w cylindrach może się okazać, że jest to nie tylko mieszanina o różnym α, ale również ułamek składu paliwa (i, w konsekwencji, liczba oktanowa) może również być nierównomierny. Dotyczy to również dystrybucji wzdłuż cylindrów dodatków do benzyny, w szczególności do antiknocka. Ze względu na te cechy tworzenia mieszanki mieszanina wchodzi do cylindrów silników gaźnika, zasadniczo różniących się składem, składem paliwa i liczbą oktanową.

Zmiana stopnia nierówności w składzie mieszaniny w 1, 2, 3 i 4-cylindrach, w zależności od prędkości obrotowej n (całkowita przepustnica) (a) i obciążenia (n = 2000 min-1) (b)

1.2 Mieszanie z centralnym i rozproszonym wtryskiem paliwa

Wtrysk paliwa w porównaniu z nawęglaniem zapewnia:

1. Zwiększenie współczynnika wypełnienia na skutek zmniejszenia oporu aerodynamicznego układu dolotowego bez udziału gaźnika oraz wlotowy ogrzewania powietrza z powodu mniejszej długości w przewodzie dolotowym.

2. Bardziej równomierny rozkład paliwa w cylindrach silnika. Różnica współczynnika nadmiaru powietrza w cylindrach przy wtrysku paliwa wynosi 6-7%, a podczas nawęglania 20-30%.

3. Możliwość poprawy współczynnika kompresji przez 0,5-2 jednostek w tej samej liczbie oktanowej paliwa w wyniku podgrzewania do świeżego ładunku mniejszy na wlocie, bardziej jednorodny rozkład paliwa w cylindrach.

4. Zwiększenie wskaźników energetycznych (Ni, Ne, itd.) O 3-25%.

5. Poprawione przyspieszenie silnika i łatwiejszy start.

Rozważ procesy mieszania z centralnym wtryskiem w taki sam sposób, jak przepływ tych procesów w silniku gaźnika i zanotuj główne różnice między tymi procesami.

Rozpylanie paliwa. Systemy z wtryskiem paliwa jest prowadzone pod zwiększonym ciśnieniem, jak zwykle, z przewodem wlotowym (wtrysk centralny) albo kanałów wlotowych w głowicy cylindrowej (rozprowadzany wstrzyknięcia) (Fig. 1B, C).

W przypadku układów centralnego i rozmieszczonych parametrach wtrysku, innych niż wymienione próbie rozpylania jest zależne od kształtu otworów ciśnienie wtrysku dyszę natryskową i natężenia przepływu paliwa w nich. W tych systemach, największe zastosowanie otrzymanych wtryskiwacza elektromagnetycznego, do którego paliwo jest dostarczane pod ciśnieniem 0,15¸0,4 MPa, który wytwarza kropelki o średniej średnicy 50400 mikronów, w zależności od rodzaju dyszy (atramentowych, kołek lub odśrodkowej). W przypadku gaźnika ta średnica wynosi do 500 μm.

Tworzenie i ruch filmu paliwa. Film liczba utworzona przez wtrysk benzyny zależy od miejsca montażu dysz, dysze w zakresie, w próbie rozpylania, a gdy rozłożone wtrysku w każdym cylindrze - od momentu jego uruchomienia. Praktyka pokazuje, że przy dowolnej metodzie organizowania masy wtryskowej filmu wynosi do 60 ... 80% całkowitej ilości dostarczonego paliwa.

Odparowanie paliwa. Folia jest szczególnie intensywnie odparowywana z powierzchni zaworu wlotowego. Jednakże czas parowania jest niewielka, więc wstrzykiwany rozmieszczone na płycie zaworu wlotowego i przy pełnym otwarciu przepustnicy silnika przed wprowadzeniem do cylindra paruje dopiero 30-50% dawki cyklu paliwa.

Przy rozproszonym wtrysku na ściankach kanału wlotowego czas parowania wzrasta z powodu niskiej prędkości folii, a udział odparowanego paliwa wzrasta do 50-70%. Im wyższa prędkość obrotowa, tym krótszy jest czas parowania, a tym samym zmniejsza się także udział odparowanej benzyny.

Ogrzewanie kolektora dolotowego z rozproszonym wtryskiem nie jest wskazane, ponieważ nie może znacząco poprawić tworzenia mieszaniny.

Nierówny skład mieszaniny w cylindrach. W silnikach z rozproszonym wtryskiem, nierównomierność składu mieszaniny wzdłuż cylindrów zależy od jakości produkcji (tożsamości) wtryskiwaczy i dawki wtryskiwanego paliwa. Zwykle przy rozproszonym wstrzykiwaniu nierówność składu mieszanki jest niewielka. Jego największa wartość ma miejsce przy minimalnych cyklicznych dawkach (w szczególności w trybie spoczynku) i może osiągnąć wartość ± 4%. Gdy silnik pracuje przy pełnym obciążeniu, nierównomierność mieszanki nie przekracza ± 1,5%.

9. Wymogi dotyczące procesu mieszania w silnikach wysokoprężnych. Charakterystyka procesu i wtrysku w silnikach wysokoprężnych.

Mieszanie w silnikach Diesla odbywa się na końcu suwu sprężania i początku suwu rozprężania. Proces trwa przez krótki czas, co odpowiada obrotowi wału korbowego o 20-60 °. Ten proces w oleju napędowym ma następujące cechy:

- mieszanie odbywa się wewnątrz cylindra i odbywa się głównie w procesie wtryskiwania paliwa;

- W porównaniu z silnikiem gaźnika czas tworzenia mieszanki jest kilkakrotnie krótszy;

- palna mieszanina przygotowana w ograniczonym czasie, charakteryzująca się dużą niejednorodnością, tj. nierównomierny rozkład paliwa w objętości komory spalania. Wraz ze strefami o wysokim stężeniu paliwa (z małymi wartościami lokalnego (lokalnego) wskaźnika nadmiaru powietrza) występują strefy o niskim stężeniu paliwa (o dużych wartościach α). Ta okoliczność warunkuje potrzebę spalenia paliwa w cylindrach silników wysokoprężnych o stosunkowo dużym stosunku całkowitego nadmiaru powietrza a\u003e 1,2.

Dlatego, w przeciwieństwie do silnika gaźnika, który ma palne granice palnej mieszaniny, α nie charakteryzuje warunków zapłonu paliwa w oleju napędowym. Zapłon w silniku Diesla jest praktycznie możliwy dla dowolnej wartości całkowitej α, ponieważ Skład mieszaniny w różnych strefach komory spalania (CS) zmienia się w szerokim zakresie. Od zera (na przykład w fazie ciekłej kropli paliwa) do nieskończoności ¾ poza kroplą, gdzie nie ma paliwa.

Mieszanina w silnikach wysokoprężnych, W silnikach wysokoprężnych przygotowanie palnej mieszanki odbywa się w cylindrze w krótkim okresie czasu od 0,003 do 0,005 sekundy. W tym czasie należy osiągnąć dobre rozpylanie, odparowanie,) i równomierny rozkład paliwa w całej objętości komory spalania.

Na paliwa do silników wysokoprężnych w trakcie eksploatacji nakładane są podobne wymagania, jak w przypadku benzyn. Można jednak odróżnić od nich szereg specyficznych wymagań, ze względu na charakterystykę tworzenia mieszanki i zapłonu w silnikach wysokoprężnych. Wymagania takie są na ogół w następujący zachowanie płynności i specyficznym paliwem lepkości do najniższej możliwej temperaturze, aby zapewnić niezawodne zasilanie cylindrów silnika dobre formowanie i zapalności mieszanki paliwo na wtrysk do komory spalania.

Skład frakcyjny olejów napędowych jest wskaźnikiem ich zmienności. W silniku wysokoprężnym parowanie paliwa odbywa się w bardzo gorącym powietrzu. Dlatego pomimo zbyt krótkiego czasu mieszania większość paliwa ma czas na odparowanie i tworzy działającą mieszaninę. W tym samym czasie frakcje paliwa o bardzo niskich temperaturach destylacji nie zapalają się dobrze. Dlatego też olej napędowy powinien mieć optymalny skład frakcyjny, aby nie utrudniał parowania i nie pogarszał palności.

Aby równomiernie i szybko rozprowadzić roboczą mieszaninę w komorze spalania, konieczna jest głęboka penetracja strumienia paliwa i jego drobne rozpylenie. Jednak drobno rozpylone paliwo wnika głębiej w sprężone powietrze komory spalania, dlatego konieczne jest zwiększenie ciśnienia wtrysku paliwa. Ponadto, po wtryśnięciu, paliwo musi dobrze mieszać się z powietrzem, co można osiągnąć przez zawirowania powietrza powstałe, gdy wejdzie on do cylindra i po ściśnięciu. Zgodnie z tym różne sposoby mieszania stosowane są w silnikach wysokoprężnych.

Różnica w sposobie mieszania w silnikach diesla i gaźników ma również wpływ na różne parametry komór spalania. W silnikach wysokoprężnych kształt komory spalania zapewnia równomierne rozprowadzenie mieszaniny roboczej w całej komorze, a także wpływa na jakość powstawania mieszaniny.

Kiedy a\u003e 1, mieszanina paliwa i powietrza nazywa się zubożoną, ponieważ w niej większa ilość paliwa może faktycznie wypalić. Takie mieszaniny są stosowane w silnikach Diesla w celu zapewnienia kompletności spalania paliwa. Ze względu na słabe mieszanie w tych silnikach z małym a (już przy a = 1,1 ... 1,2) niemożliwe jest zapewnienie całkowitego spalenia paliwa.

Rozwiązanie problemu znaleziono w prosty sposób. Aby wykluczyć samozapłon paliwa, najpierw w maszynie do termicznego rozładowywania silnika ściśnij niepalną mieszankę (mieszankę paliwowo-powietrzną) i powietrze. W procesie kompresji temperatura powietrza wzrasta i w pewnym momencie staje się wyższa niż temperatura samozapłonu paliwa, ale w maszynie rozprężającej wciąż nie ma paliwa. W momencie, gdy tłok zbliża się do GMP, paliwo jest wtryskiwane do cylindra maszyny rozszerzającej, która jest zapalana przez wysoko ogrzane powietrze. Aby wtłoczyć paliwo do cylindra maszyny rozszerzającej, jest on sprężany w specjalnej pompie. Ciśnienie paliwa w pompie musi przekraczać ciśnienie powietrza w cylindrze maszyny rozszerzającej, ponieważ tylko w tym przypadku paliwo przepływa do cylindra. Gdy paliwo dostaje się do cylindra maszyny rozprężającej, jest spryskiwane specjalnym urządzeniem, zwanym dyszą. Podczas rozpylania strumień paliwa jest rozdrabniany do najmniejszych cząstek. Im więcej cząstek, tym większy jest obszar ich kontaktu z powietrzem, który jest bardzo gorący podczas kompresji. Szybkość ich parowania zależy od obszaru kontaktu cząstek z powietrzem. W celu szybkiego spalenia paliwa należy go przekształcić w stan gazowy (opary) i szybko wymieszać z powietrzem. Tak więc w tym przypadku palna mieszanina jest przygotowywana wewnątrz cylindra maszyny rozprężającej, a więc takie silniki nazywane są silnikami spalinowymi lub wysokoprężnymi. W nich spalanie paliwa jest nieco wolniejsze niż w silnikach z zewnętrznym układem mieszanki (silniki benzynowe). Umożliwia to w pewnym przybliżeniu rozważenie cyklu takich silników jako zbliżonego do wyidealizowanego cyklu z mieszanym procesem dostarczania energii cieplnej do ciała roboczego.

10. Fazy procesu spalania w silnikach.

W normalnym procesie w silnikach z mieszaniny spalania z zapłonem iskrowym mogą być warunkowo dzieli się na trzy fazy pierwszej - pierwotnego, w którym małe palenisko do spalania powstałe między elektrodami świecy, to stopniowo przekształca się w rozwiniętym przedniej turbulentnego płomienia drugie - propagacji ognia fazą główną trzecie - fazę wypalenie mieszaniny. Ustanowienie ostrej granicy pomiędzy poszczególnymi fazami spalania nie jest możliwe, ponieważ zmiana charakteru procesu zachodzi stopniowo.

11. Przyczynia się spalanie detonacyjne i jego przyczyny.

Spalanie detonacyjne najczęściej występuje przy niewłaściwym wyborze benzyny do silników o wysokim stopniu sprężania. Podczas spalania detonacyjnego prędkość rozprzestrzeniania się czoła płomienia gwałtownie wzrasta, osiągając 1500 ... 2000 m / s. Ponieważ przestrzeń komory spalania jest mała, sprężyste fale detonacji wielokrotnie uderzają i odbijają się od ścian komory spalania, co powoduje charakterystyczne wybijanie detonacji. Odbite fale uderzeniowe zakłócają normalny proces spalania, powodują drgania części silnika, co powoduje znaczne zwiększenie zużycia. Gazy wydechowe stają się ciemne, czasami czarne, tj. detonacja zwiększa niepełne spalanie paliwa.

12. Wpływ czynników operacyjnych i operacyjnych na proces spalania w silniku Diesla.

) Czynniki wpływające na fazy procesu spalania

Czynniki wpływające na wszystkie fazy procesu spalania, a przede wszystkim na okres opóźnienia samozapłonu τ, można podzielić na fizykochemiczne, strukturalne i operacyjne.

Do czynniki fizykochemiczne  właściwości fizyczne i skład chemiczny paliwa, ciśnienie i temperatura ładunku powietrza, stężenie tlenu i resztkowych gazów w komorze spalania, obecność katalizatorów w postaci dodatków opóźniających palenie w paliwie. Właściwości fizykochemiczne paliwa znajdują swoje odzwierciedlenie w liczbie cetanowej. Im większa liczba cetanowa, tym wyższe stężenie tlenu i niższa zawartość gazów spalinowych, tym krótsze jest opóźnienie samozapłonu. W obecności katalizatorów promujących spalanie, a także ciśnienia komory spalania powoduje wzrost temperatury i τ I jest zredukowana, co powoduje, że proces spalania jest „miękka” sztywność AP działa / Δφ i zmniejszenie P z maksimum ciśnienia.

Wśród głównych czynniki konstruktywne, wpływające na proces zapłonu i spalania, obejmują stopień sprężania ε, konstrukcję komory spalania, konstrukcję wyposażenia paliwowego, materiał tłoka i charakter jego chłodzenia.

Zwiększenie ε zwiększa ciśnienie P c i temperaturę T c na końcu kompresji, co zmniejsza τ i. Jednak, jak wspomniano wcześniej, wraz ze wzrostem Pc, Pz również wzrasta, co zwiększa mechaniczne napięcie części silnika.

Spalanie konstrukcja komory i urządzenia do wtrysku paliwa, wpływa na jakość mieszania - rozdrobnienia i jednorodności rozpylenia paliwa jej parowania zwiększa równomierność mieszania cząstek paliwa i powietrza, przy objętości komory spalania, - określenie natężenia ciepła na okres opóźnienia paliwa i zapłonem τ i. Jakakolwiek poprawa jakości tworzenia mieszaniny prowadzi do zmniejszenia spadku τ Pi, ΔP / Δφ i zmniejszenia fazy IV (dopalanie).

Obecność nieschłodzonych tłoków i okładzin tłoka wpływa na ten sam kierunek. W tłokach żeliwnych współczynnik przewodzenia ciepła jest niższy niż w przypadku aluminium; więc temperatura ich powierzchni jest wyższa. W dwusuwowych silnikach wysokoprężnych iw wymuszonym 4-suwowym mechanizmie należy jednak dbać nie o wzrost temperatury tłoka, ale o jego obniżanie. Tłoki są zwykle chłodzone olejem lub wodą, co zwiększa okres τ i.

Konstrukcja elementów wyposażenia paliwowego decyduje nie tylko o jakości mieszania, a poprzez mieszanie o jakości spalania. Wielki wpływ na prawo w fazie spalania, czyni proces wtrysku paliwa - masa lub objętość dystrybucji dostarczanego paliwa w cylindrze w zależności od czasu (Q lub kąta obrotu wału korbowego (N), patrz poniższy rysunek ..). Inne rzeczy są równe, prawo wtrysku jest określone przez prędkość wtryskiwanego paliwa.

Zwykle dąży do wykonywania wtrysku wraz ze wzrostem prędkości, w celu zmniejszenia dynamiki trakcie cyklu P Z i Dp / Δφ, oraz bardziej skuteczne wykorzystanie powietrza doładowującego znajduje się na oddalonych „narożników”, w komorze spalania (ostatniej porcji paliwa mającego maksymalną prędkością aby zagłębić się w najbardziej odległe zakątki). Parametry dynamiczne cyklu będą tym mniejsze, im mniej ilość paliwa zostanie dostarczona w czasie τ i.

Aby numerować czynniki operacyjne  można sklasyfikować przewód wyprzedzenia paliwa φ np. czas trwania wtrysku φn, aktualny stan techniczny wyposażenia paliwowego, zasilanie powietrzem i gaz-powietrze.

Kąt wyprzedzenia zasilania paliwem φ np jest najbardziej elastycznym czynnikiem, który pozwala w warunkach pracy na wpływanie na naturę procesu spalania. Zbyt wcześnie posuw, gdy iniekcja jest wykonywana w niskiej temperaturze wsadu sprężanego w cylindrze, zwiększa τi, co zwiększa P z, ΔP / Δφ (patrz krzywa poniżej, krzywa 1). Zbyt późne zasilanie (krzywa 3) powoduje przeniesienie procesu spalania do linii dopalania, zwiększając ciśnienie i temperaturę gazów spalinowych, co zwiększa temperaturę grupy cylinder-tłok i zmniejsza sprawność cieplną.

  Zwiększenie czasu trwania wtrysku paliwa φ p "w warunkach roboczych jest sposobem na zwiększenie mocy oleju napędowego. Jeżeli wyprzedzenie elektrody pozostaje niezmienione, to wraz ze wzrostem φ n wzrasta względny czas trwania III i IV fazy procesu spalania, temperatura gazów wydechowych wzrasta, a temperatura ścianek cylindra wzrasta. Wydajność cieplną można zwiększyć, jeśli względny przyrost użytecznej mocy jest większy niż względny przyrost ciepła przenoszonego do źródła zimnego (odprowadzanego wraz z gazami spalinowymi).

Pogorszenie się stanu technicznego urządzeń paliwa ciał powietrza i drogę przepływu powietrza - zatykaniu dysz lub ogień rozpylacz zawiesić igłą dyszy rozwój otworów dyszowych, co oznacza wzrost oporu hydraulicznego ścieżki przepływu zmniejszenie wydajności i zdolności turbosprężarka - ostatecznie prowadzi do pogorszenia procesu spalania, przenoszenia spalanie na linii dopalacza, niższa sprawność cieplna i przegrzanie grupy cylinder-tłok.

13. Zastosowanie wtrysku benzyny. Zasada pomiaru paliwa podczas wtrysku.

Mieszanka paliwowo-powietrzna (mieszanka telewizyjna) jest dostarczana z gaźnika do cylindrów silnika spalinowego (ICE) wzdłuż długich rur kolektora dolotowego. Długość tych rur do różnych cylindrów silnika nie jest taka sama, a w samym kolektorze występuje nierównomierne nagrzewanie ścian, nawet w całkowicie ogrzanym silniku.

Prowadzi to do tego, że z homogenicznej mieszanki telewizyjnej wytworzonej w gaźniku w różnych cylindrach ICE powstają różne ładunki paliwa i powietrza. W konsekwencji silnik nie daje obliczonej mocy, traci się moment obrotowy, zwiększa się zużycie paliwa i ilość szkodliwych substancji w spalinach. Walka z tym zjawiskiem w silnikach gaźników jest bardzo trudna. Należy również zauważyć, że nowoczesny gaźnik działa na zasadzie natryskiwania, w którym rozpylanie benzyny odbywa się w strumieniu powietrza zasysanego do cylindrów.

Jednocześnie powstają wystarczająco duże krople paliwa, co nie zapewnia jakościowego mieszania benzyny i powietrza. Słabe mieszanie i duże krople ułatwiają osadzanie się benzyny na ściankach kolektora dolotowego i na ściankach cylindrów podczas zasysania mieszaniny TV. Ale przy wymuszonym rozpylaniu benzyny pod ciśnieniem przez skalibrowaną dyszę dyszy, cząstki paliwa mogą być znacznie mniejsze niż rozpylanie benzyny podczas natryskiwania. Szczególnie skuteczna benzyna rozpylana wąska wiązka pod wysokim ciśnieniem.

Ustalono, że podczas rozpylania benzyny na cząstkach o średnicy mniejszej niż 15 ... 20 mikronów, jej mieszanie z atmosferycznym tlenem nie występuje, gdy cząstki są ważone, ale na poziomie molekularnym. Dzięki temu mieszanka TV jest bardziej odporna na zmiany temperatury i ciśnienia w cylindrze i długich rurach w kolektorze dolotowym, co przyczynia się do jego pełniejszego spalania. Tak narodził się pomysł zastąpienia dysz rozpylających gaźnika z inercją mechaniczną za pomocą centralnej bezwysiłkowej dyszy wtryskowej (DFV), która otwiera się przez określony czas za pomocą elektrycznego sygnału sterującego impulsami z elektronicznego układu automatyki.

Ponadto, oprócz wysokiej jakości rozpylania i wydajnego mieszania benzyny z powietrzem, łatwo jest uzyskać wyższą dokładność dozowania w mieszaninie TV we wszystkich możliwych trybach pracy silnika spalinowego. Tak więc, ze względu na zastosowanie układu zasilania paliwem z wtryskiem benzyny, silniki nowoczesnych samochodów osobowych nie mają wyżej wspomnianych wad związanych z silnikami gaźnika, tj. są bardziej ekonomiczne, mają wyższą moc właściwą, utrzymują stały moment obrotowy w szerokim zakresie prędkości obrotowych, a emisja szkodliwych substancji do atmosfery przy spalinach jest minimalna.

Systemy wtrysku paliwa

Common Rail Injection System

Układ wtrysku Common Rail to nowoczesny układ wtryskowy paliwa diesla.

Działanie systemu szynowego Komon opiera się na dostarczaniu paliwa do wtryskiwaczy ze wspólnego wysokociśnieniowego akumulatora - szyny paliwowej. Układ wtryskowy został opracowany przez specjalistów firmy Bosch.