Показатели теплонапряженности

Дата: 2025-04-30; Просмотры: 24

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

Скачать

Повышение удельной мощности ДВС с наддувом ограничивается в основном двумя факторами: уровнем механической напряженности и уровнем теплонапряженности деталей ЦПГ. Причем современные ДВС по механическим напряжениям имеют достаточный запас прочности.

Теплонапряженность характеризуется тепловым состоянием деталей и оценивается комплексом показателей.

Показатели, характеризующие теплонапряженность, подразделяют на две группы: непосредственные и косвенные.

К непосредственным относят температурные напряжения в стенках деталей и температуры в определенных характерных точках. Температурные напряжения зависят от перепадов температур в стенках. Например, температурное напряжение втулок цилиндров находим по формуле

, (129)

где - коэффициент линейного расширения металла втулки,

Е – модуль упругости металла,

m - коэффициент Пуассона,

DT- перепад температур по толщине стенки:

;

, (130)

где q – удельный тепловой поток;

l – коэффициент теплопроводности.

Механические напряжения для втулки

,

т.е. механические напряжения уменьшаются с увеличением толщины стенки, а температурные напряжения с ростом толщины стенки, наоборот, увеличиваются. Поэтому в современных цилиндровых втулках выполняют специальные отверстия, через которые проходит охлаждающая вода.

Температуры в определенных точках:

1.Температура поршня над канавкой первого кольца. От нее зависит состояние масляной пленки, подвижность колец Т = 150¸180 °С. При Т> 230 ^°С происходит лакообразование, газы прорываются к тронку, тронк расширяется и клинит.

2.Температура внутренней поверхности втулки цилиндра на уровне первого уплотнительного кольца при положении поршня в ВМТ < 190 °С по тем же причинам, но больше 150 ° С при работе на сернистом топливе.

3. Максимальная температура днища поршня со стороны газов <430-500 °С для достаточной прочности и долговечности. 4. Максимальная температура днища крышки цилиндра <350-370 °С. 5. Максимальная температура днища поршня со стороны масла меньше 200 °С для предотвращения лакообразования. 6. Максимальная температура посадочного пояса выпускного клапана

меньше 500 °С.

К косвенным показателям теплонапряженности относят удельный тепловой поток в охлаждающую среду, температуры отработавших газов и деталей ЦПГ в местах, удобных для измерения, условные критерии теплонапряженности.

Удельный тепловой поток удобен для оценки теплонапряженности тем, что он может быть определен двумя разными способами: экспериментальным путем и аналитически в результате расчета теплопередачи.

По величине удельного теплового потока может быть дана оценка теплонапряженности двигателя в процессе его проектирования, при модернизации и в эксплуатации.

Опытные значения удельного теплового потока Вт/м²:

, (131)

где G – расход охлаждающей жидкости, кг/ч.;

F – внутренняя поверхность цилиндра;

Т_вых.в, Т_вх.в – температура охлаждающей жидкости на выходе и входе.

Расчетное значение удельного теплового потока может быть определено из уравнения теплопередачи:

,

. (132)

Для определения a_г можно использовать, например, формулу Эйхельберга.

, (133)

где j₀ – продолжительность цикла.

. (134)

Здесь Р – в кПа, если в Па, то

. (135)

Из условных критериев напряженности часто используют условные критерии, численные значения которых при изменении эксплуатационных факторов изменяются пропорционально величине удельного теплового потока. Например, критерий, предложенный Костиным А.К. для оценки теплонапряженности поршня

, (136)

где в = 0,185 для 4- тактных, в = 0,329 для 2- тактных, Т₀ = 293К.

Опытные данные показывают, что на основании термометрирования одного из двигателей серии для любых точек поршня может быть подобрана эмпирическая формула в виде линейной зависимости температуры конкретной точки от критерия теплонапряженности:

, (137)

где a_i и b_i – эмпирические коэффициенты, зависящие от расположения рассматриваемой точки, конструктивной формы поршня и условий его охлаждения. При этом прямая пропорциональная зависимость между температурой поршня и критерием теплонапряженности сохраняется на любых режимах работы двигателя. Таким образом, в эксплуатации двигателя значения температур в отдельных точках поршня могут быть оценены с помощью критерия теплонапряженности без непосредственных измерений. Достоинство условного критерия теплонапряженности – возможность его определения по показаниям штатных приборов.

Он характеризует теплонапряженность двигателя в целом и не может характеризовать напряженность отдельного цилиндра и его деталей в случае отклонения параметров рабочего процесса в цилиндре от средних значений по двигателю.

При эксплуатации широко используют в качестве косвенного показателя температуру выпускных газов. Достоинство – оценка каждого цилиндра в отдельности, доступность непосредственного измерения штатными приборами. Но иногда, при плохом распыливании тяжелого топлива или при повышенной нагрузке, происходит закоксовывание и залегание поршневых колец из-за перегрева днища поршня. Но температура газов на ранней стадии существенно не меняется. При работе на тяжелый винт и неизменной по сравнению с номинальным режимом цикловой подаче температура выпускных газов уменьшается, а температура поршня растет. Поэтому при этом режиме переводят двигатель на работу по ограничительной характеристике.

Наиболее достоверным из косвенных показателей является температура деталей ЦПГ в местах, удобных для измерения, и сравнение с эталонными показателями. При увеличении температуры можно автоматически уменьшать подачу топлива.

31 вопрос максимальные температуры деталей цпг.

Температуры в определенных точках:

1.Температура поршня над канавкой первого кольца. От нее зависит состояние масляной пленки, подвижность колец Т = 150¸180 °С. При Т> 230 ^°С происходит лакообразование, газы прорываются к тронку, тронк расширяется и клинит.

2.Температура внутренней поверхности втулки цилиндра на уровне первого уплотнительного кольца при положении поршня в ВМТ < 190 °С по тем же причинам, но больше 150 ° С при работе на сернистом топливе.

3. Максимальная температура днища поршня со стороны газов <430-500 °С для достаточной прочности и долговечности. 4. Максимальная температура днища крышки цилиндра <350-370 °С. 5. Максимальная температура днища поршня со стороны масла меньше 200 °С для предотвращения лакообразования. 6. Максимальная температура посадочного пояса выпускного клапана

меньше 500 °С.

Вопрос 32 определение температуры газа в цилиндре по Р- v диаграмме:

ХЕР ЕГО ЗНАЕТ!!!! УЧИ БЛЯ ТЕРМОДИНАМИКУ!!!!!!

ВОПРОС 33 Графическое определение температуры стенки цилиндра при линейном распределении температур в стенке.

Бля бред конченый!!!!

Температуру Т₁ и Т₂ можно найти также графически при известных Т_г и Т_в. Строим в любом масштабе стенку толщиной δ (рис. 41).

Рис. 41. Схема теплопередачи через плоскую стенку

В этом же масштабе отложим в одну сторону значения а в другую - . Из крайних точек по вертикали в произвольном масштабе отложим Т_г и Т_в и соединим их прямой.

Мгновенные значения температуры Т_г можно найти из уравнения , где и определяют из индикаторной диаграммы – на линии сжатия, - на линии сгорания и расширения. b – коэффициент молекулярного изменения. Так как , температуру можно определить графически по индикаторной диаграмме (рис. 42).

Рис. 42. Построение диаграммы температуры газа в цилиндре.

На чертеже определяют масштаб температуры так, чтобы Т_с совпала с Р_с , а объем V_c – с произведением GR (это определяет масштаб оси V). Из произвольной точки m опускаем перпендикуляр на вертикаль V_c = GR и горизонтальную ось V. Из центра координат проводим луч через точку n до пересчения со вторым перпендикуляром.

Вопрос 34. Показатели динамичности рабочего процесса.

Для сравнительной оценки характера нарастания нагрузок на детали ЦПГ при сгорании топлива пользуются следующими показателями.

Средняя скорость нарастания давления при сгорании

, (103)

где DР – приращение давления в цилиндре за угол Dj, соответствующий продолжительности II периода сгорания. Максимальная скорость нарастания давления при сгорании:

. (104)

Степень повышения давления:

. (105)

Фактор динамичности:

; (106)

\где g_ti – топливо впрыскнутое в 1-й фазе (до самовоспламенения). Чем меньше s, тем ниже показатели динамичности.

У мало - и среднеоборотных s = 0,3¸0,5; При этом нет стуков. У высокооборотных s=0,8¸1,0; Это приводит к повышенной нагрузке, износу подшипников.

При работе на тяжелых сортах топлива динамичность рабочего процесса дизеля ниже, чем при работе на дизельных топливах при прочих равных условиях. Это вызвано пониженной скоростью испарения тяжелых топлив, что обусловливает пониженную скорость тепловыделения, поэтому в этом случае фактор динамичности оказывает меньшее влияние на динамичность рабочего процесса.

Вопрос 35. Процессы газообмена 2-х тактных ДВС.