Обеспечение технической эксплуатации главных энергетических установок судна

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Контрольная работа

Обеспечение технической эксплуатации главных энергетических установок судна

1. Объяснить процесс кавитации и способы борьбы с ней

Нарушение сплошности потока жидкости, обусловленное появлением в ней пузырьков или полостей, заполненных паром и выделившимся из жидкости газом, называется кавитацией. Кавитация возникает в области пониженного давления, где возникают растягивающие напряжения, которые приводят к разрыву жидкости и образующие полости - каверны заполняются парами жидкости и выделившимся из нее растворенным газом. Попадая в область высоких давлений паровые пузырьки (каверны) «захлопываются». Захлопывание каверн вызывает местный гидравлический удар, который может привести к разрушению (эрозии) стенок каналов. Действительно, давление в пузырьках остается постоянным и равным давлению упругости насыщенного пара, в то время как давление жидкости по каналу рабочего колеса повышается при течении жидкости от входа к выходу. Попадая в область высокого давления, пузыри схлопываются под действием высокого давления. Это схлопывание сопровождается местным повышением давления в несколько тысяч атмосфер. Если оно происходит на поверхности лопаток или других элементах, то с их поверхности выбиваются частицы материала, из которого они сделаны. Это явление называется эрозией. Этот процесс можно определить по потрескивающим звукам, которые усиливаются с увеличением кавитации.

Возникновение и развитие кавитации в жидкости связано с наличием так называемых ядер кавитации. В технических жидкостях всегда имеются ядра кавитации. Они являются теми слабыми точками, в которых нарушается сплошность жидкости, и возникают кавитационные явления. Наиболее вероятно, ядра кавитации представляют собой нерастворенные газовые включения, в том числе в порах и трещинах, а также микрочастицы, взвешенные в жидкости.

Если в жидкости присутствуют свободные или растворенные газовые включения, то кавитация будет протекать более интенсивно, с большим шумом и вибрациями.

Кавитация приводит к трем основным отрицательным последствиям:

1. К срыву подачи, напора, мощности и к.п.д.

2. К эрозионному износу элементов

3. К звуковым явлениям: шуму, вибрации установки, а также к низкочастотным

4. автоколебаниям давления в трубопроводах.

Наилучшим методом предотвращения вредных последствий кавитации для деталей машин считается изменение их конструкции таким образом, чтобы предотвратить образование полостей либо предотвратить разрушение этих полостей возле поверхности детали. При невозможности изменения конструкции могут применяться защитные покрытия, например, газотермическое напыление сплавов на основе кобальта.

В системах гидропривода часто используют системы подпитки. Они, упрощённо говоря, представляют собой дополнительный насос, жидкость от которого начинает поступать через специальный клапан в гидросистему, когда в последней давление падает ниже допустимого значения. Если давление в гидросистеме не опускается ниже допустимого, жидкость от дополнительного насоса идёт на слив в бак.

2. Описать процесс последовательного расширения ДВС. Какие процессы происходят в цилиндре?

В конце такта сжатия рабочая смесь, поступившая в цилиндр, воспламеняется от электрической искры и быстро сгорает, вследствие чего температура и давление образующихся газов в цилиндре резко возрастают, несмотря на некоторое увеличение объёма в цилиндре. Поршень при этом перемещается от ВМТ к НМТ.

В процессе такта расширения шарнирно связанный с поршнем шатун совершает сложное движение и через кривошипа приводит во вращение коленчатый вал. При расширении газы совершают полезную работу, поэтому ход поршня при третьем полуобороте коленчатого вала называют рабочим ходом. В конце рабочего хода поршня, при нахождении его около НМТ, открывается выпускной клапан. При этом давление в цилиндре снижается до 0.3 - 0.75 Мпа, а температура до 950 - 1200 С.

3. Изобразите в масштабе схему сил, действующих в КШМ, определите числовые значения сил Р_ш; N; Т и Q. Опишите характер изменения каждой силы в зависимости от угла поворота мотыля от 0⁰ до 360^0. Какие из сил создают крутящий и опрокидывающий моменты.

Варианты к задаче

Примечание: При построении схемы сил радиус кривошипа и длину шатуна отложите в масштаб, угол отклонения шатуна от оси цилиндра измерьте транспортиром. Числовые значения тригонометрических функций, входящие в расчетные формулы, возьмите из таблицы.

4. Изобразите схему системы наддува двигателя, указанного в таблице, поясните принцип действия, приведите величины параметров надувочного воздуха, укажите преимущества и недостатки данной системы.

ДВИГАТЕЛЬ 9ДКРН 50/110

Двигатель двухтактный, бескомпрессорный, простого действия, крейцкопфный, реверсивный с газотурбинным наддувом.

Наддув - одноступенчатый, обеспечивается тремя импульсными газотурбонагнетателями, работающими от трех смежных цилиндров каждый. Воздух, пройдя нагнетатель, охлаждается в ребристо-трубчатом холодильнике. На случай выхода из строя газотурбонагнетателя предусмотрен резервный центробежный нагнетатель с приводом от электродвигателя.

ДВИГАТЕЛЬ 7ДКРН 74/160

Двигатель - двухтактный, бескомпрессорный, простого действия, крейцкопфный, реверсивный, с газотурбинным наддувом.

Наддув - газотурбинный, импульсный, от двух газотурбонагнетателей. Пройдя нагнетатель, воздух охлаждается в воздухоохладителе. Аварийная воздуходувка - с электроприводом.

Газотурбинный наддув применяют в четырехтактных дизелях и двухтактных с прямоточно-клапанной схемой газообмена.

Суть его заключается в следующем: от выхлопных газов двигателя, имеющих значительную температуру и давление, приводится в действие специальная газовая турбина, на общем валу с которой находится центробежный нагнетатель воздуха. Нагнетатель забирает воздух из машинного отделения, сжимает его и направляет в ресивер дизеля.

Обязательным условием работы данного двухтактного дизеля является наличие в ресивере воздуха повышенного давления. Если учесть, что газовая турбина начинает работать только тогда, когда дизель разовьет частоту вращения до 25% номинальной, то для его пуска необходимо иметь специальное устройство. Таким устройством может быть электронагнетатель периодического действия.

В данном двигателе выхлопные газы направляют по индивидуальным или общим газопроводам (группируя несколько цилиндров) и подают на лопатки газовой турбины в виде импульсов; такая турбина называется импульсной газовой турбиной, а наддув-импульсным.

кавитация двигатель газотурбинный

5. Вычертите действительную индикаторную диаграмму двухтактного двигателя. Опишите, как определяется среднее индикаторное давление и максимальное давление сгорания

Среднее индикаторное давление - это такое условное постоянное давление, которое, действуя на поршень за время одного рабочего хода, совершает работу, эквивалентную индикаторной работе действительного замкнутого цикла.

Геометрический смысл среднего индикаторного давления наглядно показан на рисунке - это значение постоянного давления условной прямоугольной диаграммы, равной по длине и равновеликой по площади индикаторной.

Среднее индикаторное давление может быть выражено как отношение индикаторной работы цикла к рабочему объему цилиндра:

p_i = L_i/V_s.

Таким образом, оно представляет сосбой удельную работу цикла, то есть работу, приходящуюся на единицу рабочего объема цилиндра.

Среднее индикаторное давление предполагаемого цикла, эквивалентное среднему индикаторному давлению действительного цикла, определяют с учетом коэффициента полноты индикаторной диаграммы p_i = оp_i'.

Значение коэффициента полноты индикаторной диаграммы находятся в следующих пределах для дизелей: двухтактных 0,96-1; четырехтактных 0,95-0,97.

Среднее индикаторное давление является одним из важнейших параметров контроля рабочего процесса и нагрузки цилиндров дизеля. В правилах технической эксплуатации предусматривается проведение периодического индицирования дизеля не реже одного раза в месяц. Отклонение значений среднего индикаторного давления в отдельных цилиндрах не должны превышать ±2.5% среднего значения по двигателю. Изменения значений среднего индикаторного давления в отдельных цилиндрах достигают путем соответствующего изменения цикловых подач топлива.

Давление в цилиндре при положении поршня в ВМТ называют давлением конца сжатия и обозначают рc. При сгорании топлива давление в цилиндре повышается, достигая максимума в точке z. Его называют максимальным давлением цикла и обозначают pz.

При расчетах рабочих процессов значение давления pz обычно принимается на основании опытных данных о прототипам проектируемого двигателя или определяется из выражения pz=l*рс после предварительного выбора степени повышения давления l.

Литература

1. Соболенко А.Н., Симашов Р.Р. Судовые энергетические установки. Учебное пособие. М.: Моркнига, 2015

Размещено на Allbest.ru