Наддув дизеля может осуществляться следующими способами: механическим, газотурбинным и комбинированным.

Дата: 2025-05-25; Просмотры: 3
Оценка:
0.00 из 5.00 — оценок
Скачиваний: 0

 

При механическом наддуве нагнетатель поршневого, ротативного или центробежного типа приводится в действие от коленчатого вала двигателя. Применение механического наддува влечет за собой потерю мощности двигателя на привод компрессора, которая может достигать 7 ÷ 10 % от эффективной мощности двигателя. В чистом виде механический наддув в современных дизелях, как правило, не применяется.

 

В настоящее время в двух- и четырехтактных дизелях применяют газотурбинный наддув. Он может осуществляться следующими способами:

 

- турбонаддув с изобарной турбиной: при этом способе наддува выхлопные газы собираются в выхлопном коллекторе. В коллекторе происходит выравнивание давления газов и поля скоростей. Из выхлопного коллектора при постоянном давлении газы подаются на рабочие лопатки газовой турбины, приводящей во вращение компрессор;

 

- турбонаддув с импульсной турбиной: при таком способе наддува используется кинетическая энергия газов в виде импульсов в периоды свободного выпуска. Соединительные трубы между выпускными окнами или клапанами и газовыми турбинами делаются как можно короче с целью уменьшения дросселирования газов в выхлопном патрубке и максимального сохранения их кинетической и тепловой энергии.

 

Рабочий цикл дизельного двигателя без наддува состоит из следующих термодинамических процессов (рис. 27):

 

 


– адиабатное сжатие воздуха в рабочем цилиндре двигателя;

 

– изохорный подвод теплоты при сжигании части топлива в конце такта сжатия;

 

– изобарный подвод теплоты при сжигании части топлива в начале такта расширения;

 

– адиабатное расширение газов в рабочем цилиндре;

 

Рис. 27. Термодинамический цикл дизеля

без турбонаддува

– изохорный отвод теплоты к холодному источнику (выброс газов в окружающую среду).

 

Рабочий цикл дизеля с изобарным наддувом состоит из следующих термодинамических процессов (рис. 28):

 

Рис. 28. Термодинамический цикл дизельного двигателя с изобарным

наддувом.

– адиабатное сжатие воздуха в рабочем цилиндре двигателя;

 

– изохорный подвод тепла в цилиндре при сжигании части

топлива в конце такта сжатия;

– изобарный подвод тепла при сжигании части топлива в начале такта расширения;

– адиабатное расширение газов в цилиндре двигателя;

– изохорный отвод тепла в газовыхлопной коллектор;

– изобарный подвод теплоты к рабочему телу (выравнивание давлений газов в коллекторе перед подачей их в изобарную турбину);

– адиабатное расширение газов в газовой турбине;

– изобарный отвод теплоты к холодному источнику (выброс выхлопных газов в атмосферу;

– адиабатное сжатие воздуха в турбокомпрессоре;

– изобарный отвод теплоты в охладителе надувочного воздуха

 

Площадь фигуры на диаграмме численно равна работе, совершаемой при расширении газов в газовой турбине. Площадь фигуры численно равна работе, затраченной на сжатие воздуха в компрессоре. Площадь, ограниченная фигурой численно равна полезной работе, полученной при использовании турбокомпрессора (приращение полезной работы цикла с изобарной турбиной).

 

 

Термодинамический цикл дизеля с импульсным наддувом, в отличие от изобарного, имеет следующие особенности (рис. 29):

 

Рис. 29. Термодинамический цикл дизельного двигателя с импульсным

наддувом.

– продукты сгорания, совершив работу расширения в цилиндре двигателя, без потерь поступают в газовую турбину, где продолжается их дальнейшее расширение;

– изобарный отвод теплоты от продуктов сгорания к холодному источнику (выброс газов в атмосферу);

– адиабатное сжатие воздуха в турбокомпрессоре;

– изобарный отвод теплоты от сжатого воздуха в воздухоохладителе.

 

Площадь диаграммы численно равна работе, совершаемой газами в газовой турбине; площадь диаграммы – работе сжатия компрессора. Площадь фигуры численно равна полезной работе турбокомпрессора с импульсной турбиной (приращение полезной работы цикла с импульсной турбиной).

 

Применение газотурбинного наддува дизельного двигателя позволяет:

 

- наиболее полно использовать тепловую и кинетическую энергию продуктов сгорания, покидающих цилиндры двигателя (т.е уменьшить потери с уходящими газами – самую большую составляющую тепловых потерь дизельного двигателя);

 

- без дополнительных затрат энергии осуществить сжатие воздуха, подаваемого в цилиндры двигателя, что в свою очередь повышает среднее эффективное давление и, соответственно, мощность дизеля;

 

- за счет использования перечисленных мероприятий повысить общий КПД дизельной энергетической установки.

 

1.9. ОСНОВНЫЕ КОМПОНОВОЧНЫЕ СХЕМЫ ДИЗЕЛЬНЫХ

ДВИГАТЕЛЕЙ С НАДДУВОМ

 

Все компоновочные схемы судовых дизельных установок с наддувом можно разделить на три большие группы:

 

- схемы наддува с механической связью между поршневым двигателем и наддувочным агрегатом (схемы с подключенным турбокомпрессором);

 

- схемы наддува с газовой связью (со свободным турбокомпрессором);

 

- комбинированые схемы наддува, включающие сочетания механической и газовой связи, либо использование различных способов газотурбинного наддува (изобарный и импульсный наддувы).

 

Ниже рассмотрены наиболее часто применяемые схемы осуществления механического, газового и комбинированного наддува дизелей, их особенности, преимущества и недостатки.