ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Охлаждение воздуха после компрессора из "Двигатели внутреннего сгорания " Во избежание чрезмерного роста тепловых нагрузок на детали увеличивают коэффициент избытка воздуха при сгорании, для чего ограничивают цикловую подачу топлива или увеличивают давление наддува / з. Повышение рз в этих условиях приводит к возрастанию давлений цикла и температур в процессах впуска и сжатия, а также к увеличению коэ ициента теплоотдачи от газов к стенкам цилиндра (см. п. 2 гл. II). При условии сохранения уровня теплона-пряженности двигателя, т. е. сохранения средней величины теплового потока через стенки камеры сгорания, требуется для компенсации увеличения теплоотдачи на линии сжатия снижать теплоотдачу по линии горения—расширения путем уменьшения температур газов за счет увеличения коэффициента избытка воздуха а. [c.29] Введение охлаждения воздуха позволяет осуществить рабочий цикл при сравнительно более низких давлениях и меньших значениях коэффициента избытка воздуха при сгорании. Это дает возможность при данном давлении наддува и уровне тепловых и механических нагрузок на детали достичь более высокой степени форсирования по мощности. Снижение температур цикла является, очевидно, основным результатом установки системы охлаждения воздуха, так как форсирование дизелей по наддуву ограничивается допускаемыми температурами деталей. [c.29] Рассмотрим, как изменяются составляющие внутреннего теплового баланса при установке охладителя воздуха после компрессора при сохранении неизменного часового расхода топлива. [c.30] Третье слагаемое увеличивает правую часть уравнения при охлаждении воздуха после компрессора. Однако четвертое слагаемое уменьшается из-за снижения температуры отработавших газов. [c.30] Изменение первого слагаемого правой части уравнения, представляющего относительное значение теплоты, превращенной в индикаторную работу или индикаторный к. п. д. связано с тем, что при охлаждении возрастает массовый заряд воздуха и увеличивается коэффициент избытка воздуха а. [c.30] Практикой установлено [5], [7], [26], что основное влияние на индикаторный к. п. д. при доведенном процессе смесеобразования в дизелях оказывает коэффициент избытка воздуха сс. Рядом авторов 124], [37] и др. на основании выполненных исследований утверждается, что при постоянных я и и неизменной конструкции дизеля индикаторный к.п. д. является однозначной функцией а. [c.30] Тщательный анализ большого числа опытных данных, полученных при испытании ряда четырех- и двухтактных тепловозных дизелей, дает основание сделать вывод, что зависимость т] (сс) неоднозначна и что на характер протекания этой зависимости существенное влияние оказывает способ изменения а. [c.30] Невозможность аппроксимации опытных данных однозначной функцией г г (а) при изменении а за счет давления наддува или охлаждения воздуха была впервые установлена при проведении опытов по форсированию дизеля типа Д50 [32]. Затем это положение было подтверждено данными испытаний других тепловозных дизелей. [c.30] На рис. 15 представлена зависимость т] (а) при изменении температуры воздуха на впуске /з в диапазоне 55—85° С и неизменных значениях давления воздуха для дизеля 10Д100. Из графика видно, что увеличение коэффициента избытка воздуха от 1,95 до 2,35 за счет снижения /д (при постоянных значениях ps) сопровождается возрастанием индикаторного к. п. д. на 5%. Увеличение а в тех же пределах за счет повышения рз (при постоянном значении 4) приводит к возрастанию индикаторного к. п. д. всего на 1%. [c.30] Уменьшение потерь тепла от газов в стенки цилиндра приводит к увеличению доли тепла, использованной на совершение полезной индикаторной работы, а следовательно, и к увеличению индикаторного к. п. д. В результате 1г)г возрастает более резко при увеличении а за счет охлаждения воздуха (кривые 5—8) и более полого — при увеличении а за счет давления наддува (кривые 1—4 на рис. 15). [c.31] Как отмечалось выше, при установке системы охлаждения воздуха после компрессора существенно уменьшаются относительные потери теплоты, уносимой отработавшими газами ог. прямо пропорционально снижению температуры отработавших газов, которое происходит даже более резко, чем падение температуры воздуха. Охлаждение воздуха ведет к незначительному снижению механического к. п. д., связанному с небольшим увеличением потерь на осуществление газообмена, связанным главным образом с понижением температуры отработавших газов перед турбиной, а также с потерями давления наддувочного воздуха и затратами на перемещение теплоносителей. [c.31] Охлаждение наддувочного воздуха в тепловозных дизелях осуществляется, как правило, в рекуперативных теплообменных аппаратах поверхностного типа за счет теплообмена с окружающим атмосферным воздухом. Это вынуждает применять сравнительно громоздкие теплообменные аппараты с промежуточным теплоносителем (водой) или без него, имеющие большую теплопередающую поверхность (в связи с необходимостью компенсации относительно низких коэффициентов теплоотдачи для воздуха), и требует больших затрат энергии на прокачку теплоносителей. Стремление получить малогабаритную и компактную конструкцию теплообменников и воздуховодов вынуждает уменьшать проходные сечения и увеличивать скорости теплоносителей, и в первую очередь воздуха после компрессора, что приводит к росту гидравлических потерь, которые, как известно, возрастают пропорционально квадрату скоростей. [c.31] Качество системы охлаждения воздуха характеризуется параметрами, определяющими глубину охлаждения, потери давления наддувочного воздуха и затраты энергии на работу системы. [c.31] Следует отметить, что коэффициент р не однозначно определяет изменение плотности и понижение температуры воздуха, так как эти величины при известном зависят от температуры воздуха после компрессора /к и температуры охлаждающей среды на входе в систему ос- Поэтому для возможности пользования зависимостями параметров работы двигателя от Е необходимо указывать, при каких и to эти зависимости получены. Величина Ер, обозначаемая иногда ц то, не должна быть ниже 0,7 (ГОСТ 10598—74). [c.32] Значение б не должно быть ниже 40. [c.32] Очевидно, что коэффициент т]гх влияет на величину параметров рз и р и прежде всего изменяет отношение рз1р т. Следовательно, оказывает влияние на эффективные параметры работы двигателя через изменение насосных потерь и коэффициента наполнения. [c.32] Впервые в практике тепловозного дизелестроения такая система была раз-)аботана и применена в дизелях типа Д50 тепловозов ТЭ2 [32] (рис. 17). Наддувочный воздух охлаждался атмосферным воздухом, засасываемым с помощью эжекционного устройства, состоящего из сопел 3 и трубы 6 (смесительной камеры). Воздухоохладитель устанавливался над турбовоздуходувкой в отсеке, отделенном от кузова. Воздух, нагнетаемый турбовоздуходувкой, направлялся подводящим патрубком 1 в одну половину нижнего коллектора 2, проходил через половину щелевых трубок 4 в верхний коллектору 5, откуда по трубкам возвращался во вторую половину нижнего коллектора 7 и выходил из воздухоохладителя по отводящему воздухопроюду 8 в наддувочный коллектор двигателя. [c.33] Вернуться к основной статье