Poboljšanje učinkovitosti hlađenja

instalacije zbog pothlađivanja rashladnog sredstva

FGOU VPO "Baltička državna akademija ribarske flote",

Rusija, *****@****ru

Smanjenje potrošnje električna energija je jako važan aspektživota u vezi s trenutnom energetskom situacijom u zemlji i svijetu. Smanjenje potrošnje energije kod rashladnih uređaja može se postići povećanjem rashladnog kapaciteta rashladnih uređaja. Potonje se može postići korištenjem različitih vrsta pothlađivača. Ovako, smatra se različite vrste pothladnjake i razvio najučinkovitiji.

rashladni kapacitet, pothlađivanje, regenerativni izmjenjivač topline, pothlađivač, međucijevno vrenje, vrenje unutar cijevi

Pothlađivanjem tekućeg rashladnog sredstva prije prigušenja mogu se postići značajna poboljšanja radne učinkovitosti rashladna jedinica. Pothlađivanje rashladnog sredstva može se postići ugradnjom pothlađivača. Pothladnjak tekućeg rashladnog sredstva koji dolazi iz kondenzatora pod tlakom kondenzacije do upravljačkog ventila dizajniran je da ga ohladi ispod temperature kondenzacije. postojati razne načine superhlađenje: zbog vrenja tekućeg rashladnog sredstva pri srednjem tlaku, zbog parnog agensa koji izlazi iz isparivača i uz pomoć vode. Pothlađivanje tekućeg rashladnog sredstva omogućuje povećanje kapaciteta hlađenja rashladne jedinice.

Jedan od tipova izmjenjivača topline dizajniranih za superhlađenje tekućeg rashladnog sredstva su regenerativni izmjenjivači topline. U uređajima ove vrste, superhlađenje rashladnog sredstva postiže se zbog parnog sredstva koje izlazi iz isparivača.

U regenerativnim izmjenjivačima topline toplina se izmjenjuje između tekućeg rashladnog sredstva koje dolazi od prijemnika do upravljačkog ventila i rashladnog sredstva u pari koje izlazi iz isparivača. Regenerativni izmjenjivači topline koriste se za obavljanje jedne ili više od sljedećih funkcija:

1) povećanje termodinamičke učinkovitosti rashladnog ciklusa;

2) pothlađivanje tekućeg rashladnog sredstva kako bi se spriječilo isparavanje ispred upravljačkog ventila;

3) isparavanje male količine tekućine odnesene iz isparivača. Ponekad, kada se koriste natopljeni isparivači, sloj tekućine bogat uljem namjerno se preusmjerava u usisni vod kako bi se ulje moglo vratiti. U tim slučajevima regenerativni izmjenjivači topline služe za isparavanje tekućeg rashladnog sredstva iz otopine.

Na sl. Slika 1 prikazuje dijagram RT instalacije.

Sl. 1. Dijagram instalacije regenerativnog izmjenjivača topline

sl. 1. Shema ugradnje regenerativnog izmjenjivača topline

Najjednostavniji oblik izmjenjivača topline dobiva se metalnim kontaktom (zavarivanjem, lemljenjem) između cjevovoda tekućine i pare kako bi se osigurao protutok. Oba cjevovoda su prekrivena izolacijom kao jedna cjelina. Kako bi se osigurala maksimalna učinkovitost, tekući vod bi trebao biti smješten ispod usisnog voda, budući da tekućina u usisnom vodu može teći duž donje generatrise.

Najrasprostranjeniji u domaćoj industriji i inozemstvu su ljuskasti i cijevni regenerativni izmjenjivači topline. U malom rashladni strojevi Izmjenjivači topline koje proizvode inozemne tvrtke ponekad koriste spiralne izmjenjivače topline pojednostavljenog dizajna, u kojima je cijev za tekućinu namotana na usisnu cijev. Tvrtka Dunham-Busk (Dunham-Busk, SAD) puni spiralu tekućine namotanu na usisni vod aluminijskom legurom radi poboljšanja prijenosa topline. Usisni vod je opremljen unutarnjim glatkim uzdužnim rebrima, što omogućuje dobar prijenos topline na paru uz minimalan hidraulički otpor. Ovi izmjenjivači topline dizajnirani su za instalacije s rashladnim kapacitetom manjim od 14 kW.

Za instalacije srednjeg i velikog kapaciteta naširoko se koriste regenerativni izmjenjivači topline s ljuskom i spiralom. U uređajima ovog tipa, tekući svitak (ili nekoliko paralelnih zavojnica), omotan oko pomaka, smješten je u cilindrična posuda. Para prolazi u prstenastom prostoru između istiskivača i kućišta, čime se osigurava potpunije pranje površine spirale tekućine parom. Zavojnica se izrađuje od glatkih, a češće od vanjskih orebrenih cijevi.

Pri korištenju izmjenjivača topline tipa "cijev u cijevi" (obično za male rashladne strojeve) posebna se pažnja posvećuje intenziviranju izmjene topline u aparatu. U tu svrhu koriste se ili orebrene cijevi ili se koriste sve vrste umetaka (žica, traka itd.) u području pare ili u području pare i tekućine (slika 2).

sl.2. Regenerativni izmjenjivač topline tipa "cijev u cijevi".

sl. 2. Regenerativni izmjenjivač topline tipa "cijev u cijevi"

Pothlađivanje zbog vrenja tekućeg rashladnog sredstva pri međutlaku može se provesti u međuposudama i ekonomizatorima.

U niskotemperaturnim rashladnim uređajima s dvostupanjskom kompresijom, rad međuposude ugrađene između kompresora prvog i drugog stupnja uvelike određuje termodinamičku savršenost i ekonomičan rad cjelokupnog rashladnog uređaja. Srednja posuda obavlja sljedeće funkcije:

1) "oboriti" pregrijavanje pare nakon kompresora prvog stupnja, što dovodi do smanjenja rada utrošenog stupnjem visokotlačni;

2) hlađenje tekućeg rashladnog sredstva prije ulaska u regulacijski ventil na temperaturu blisku ili jednaku temperaturi zasićenja pri srednjem tlaku, čime se smanjuju gubici u regulacijskom ventilu;

3) djelomično odvajanje ulja.

Ovisno o vrsti međuposude (zavojnica ili bez zavojnice), provodi se shema s jednostupanjskom ili dvostupanjskom regulacijom tekućeg rashladnog sredstva. U sustavima bez pumpe, poželjno je koristiti spiralne međuposude u kojima je tekućina pod tlakom kondenzacije, čime se osigurava dovod tekućeg rashladnog sredstva u sustav isparavanja višekatnih hladnjaka.

Prisutnost zavojnice također eliminira dodatno podmazivanje tekućine u međuposudi.

U crpno-cirkulacijskim sustavima, gdje je dovod tekućine u sustav isparavanja osiguran tlakom pumpe, mogu se koristiti međuposude bez spirale. Trenutna upotreba učinkovitih separatora ulja u rashladnim instalacijama (ispiranje ili ciklon na ispusnoj strani, hidrocikloni u sustavu za isparavanje) također čini moguća upotreba međuposude bez spirale – uređaji koji su učinkovitiji i lakši za korištenje oblikovati.

Prehlađenje vode može se postići u protustrujnim pothladnjacima.

Na sl. Slika 3 prikazuje dvocijevni protutočni pothlađivač. Sastoji se od jedne ili dvije sekcije sastavljene od dvostrukih cijevi povezanih u seriju (cijev u cijevi). Unutarnje cijevi su spojene valjcima od lijevanog željeza, vanjske su zavarene. Tekuća radna tvar teče u međucijevnom prostoru u suprotnom smjeru s rashladnom vodom koja se kreće kroz unutarnje cijevi. Cijevi - čelične bešavne. Izlazna temperatura radne tvari iz aparata obično je 2-3 °C viša od temperature ulazne rashladne vode.

cijev u cijevi"), u svaki od njih se tekuće rashladno sredstvo dovodi kroz razdjelnik, a rashladno sredstvo iz linearnog prijemnika ulazi u međucijevni prostor; glavni nedostatak je ograničeni vijek trajanja zbog brzog kvara razdjelnika. Srednja posuda, zauzvrat, može se koristiti samo za rashladne sustave koji rade na amonijak.

Riža. 4. Skica pothlađivača tekućeg freona s vrenjem u prstenastom prostoru

sl. 4. Skica superhladnjaka s vrenjem tekućeg freona u međucijevnom prostoru

Najprikladniji uređaj je pothlađivač tekućeg freona s vrenjem u prstenastom prostoru. Dijagram takvog pothlađivača prikazan je na sl. 4.

Strukturno, to je izmjenjivač topline u obliku školjke i cijevi, u čijem međucijevnom prostoru rashladno sredstvo ključa, rashladno sredstvo ulazi u cijevi iz linearnog prijemnika, super se hladi i zatim dovodi u isparivač. Glavni nedostatak takvog pothlađivača je pjenjenje tekućeg freona zbog stvaranja uljnog filma na njegovoj površini, što dovodi do potrebe za posebnim uređajem za uklanjanje ulja.

Stoga je razvijen dizajn u kojem se predlaže dovod prehlađenog tekućeg rashladnog sredstva iz linearnog prijemnika u prstenasti prostor i osiguravanje (prethodnim prigušivanjem) vrenja rashladnog sredstva u cijevima. S obzirom tehničko rješenje ilustrirano na sl. 5.

Riža. 5. Skica pothlađivača tekućeg freona s vrenjem unutar cijevi

sl. 5. Skica superhladnjaka s vrenjem tekućeg freona unutar cijevi

Ovaj dizajn uređaja omogućuje pojednostavljenje dizajna pothladnjaka, isključujući iz njega uređaj za uklanjanje ulja s površine tekućeg freona.

Predloženi pothlađivač tekućeg freona (ekonomajzer) je kućište koje sadrži paket cijevi za izmjenu topline s unutarnjim rebrima, također cijev za ulaz ohlađenog rashladnog sredstva, cijev za izlaz ohlađenog rashladnog sredstva, cijevi za ulaz prigušenog rashladnog sredstva. rashladno sredstvo i cijev za izlaz rashladnog sredstva u obliku pare.

Preporučeni dizajn izbjegava pjenjenje tekućeg freona, povećava pouzdanost i osigurava intenzivnije pothlađenje tekućeg rashladnog sredstva, što zauzvrat dovodi do povećanja rashladnog kapaciteta rashladne jedinice.

POPIS KORIŠTENIH LITERATURNIH IZVORA

1. Zelikovsky o izmjenjivačima topline malih rashladnih strojeva. - M.: Prehrambena industrija, 19 str.

2. Hladna proizvodnja iona. - Kaliningrad: Knjiga. izdavačka kuća, 19 str.

3. Danilov rashladni uređaji. - M.: Agropromizdat, 19s.

POBOLJŠANJE UČINKOVITOSTI RASHLADNIH POSTROJENJA ZBOG SUPERHLAĐENJA RASHLADNE SREDSTVA

N. V. Lubimov, Y. N. Slastichin, N. M. Ivanova

Superhlađenje tekućeg freona ispred isparivača omogućuje povećanje rashladnog kapaciteta rashladnog stroja. U tu svrhu možemo koristiti regenerativne izmjenjivače topline i superhladnjake. Ali učinkovitiji je supercooler s vrenjem tekućeg freona unutar cijevi.

rashladni kapacitet, superhlađenje, superhladnjak

U kondenzatoru plinoviti rashladni medij komprimiran kompresorom prelazi u tekuće stanje (kondenzira se). Ovisno o uvjetima rada rashladnog kruga, para rashladnog sredstva može se potpuno ili djelomično kondenzirati. Za pravilan rad rashladnog kruga potrebna je potpuna kondenzacija pare rashladnog sredstva u kondenzatoru. Proces kondenzacije odvija se pri konstantnoj temperaturi, koja se naziva temperatura kondenzacije.

Pothlađivanje rashladnog sredstva je razlika između temperature kondenzacije i temperature rashladnog sredstva koje izlazi iz kondenzatora. Sve dok u smjesi plinovitog i tekućeg rashladnog sredstva postoji barem jedna molekula plina, temperatura smjese bit će jednaka temperaturi kondenzacije. Dakle, ako je temperatura smjese na izlazu iz kondenzatora jednaka temperaturi kondenzacije, tada smjesa rashladnog sredstva sadrži paru, a ako je temperatura rashladnog sredstva na izlazu iz kondenzatora niža od temperature kondenzacije, onda to jasno ukazuje da rashladno sredstvo potpuno prešlo u tekuće stanje.

Pregrijavanje rashladnog sredstva je razlika između temperature rashladnog sredstva koje izlazi iz isparivača i vrelišta rashladnog sredstva u isparivaču.

Zašto trebate pregrijati pare već iskuhanog rashladnog sredstva? Poanta ovoga je osigurati da se svo rashladno sredstvo zajamčeno promijeni u plinovito stanje. Prisutnost tekuće faze u rashladnom sredstvu koje ulazi u kompresor može dovesti do vodenog udara i oštećenja kompresora. A budući da se ključanje rashladnog sredstva događa na konstantnoj temperaturi, ne možemo reći da je svo rashladno sredstvo iskuhalo sve dok njegova temperatura ne prijeđe vrelište.

U motorima unutarnje izgaranje moraju se suočiti s fenomenom torzijske vibracije osovine Ako te vibracije ugrožavaju čvrstoću koljenastog vratila u radnom području brzine vrtnje vratila, tada se koriste antivibratori i prigušivači. Postavljeni su na slobodni kraj koljenastog vratila, tj. gdje se javljaju najveće torzione sile

fluktuacije.

vanjske sile prisiljavaju koljenasto vratilo dizela na torzijske vibracije

Te sile su tlak plina i sile tromosti klipnjače i koljenastog mehanizma, pod čijim se promjenjivim djelovanjem stvara kontinuirano promjenjivi moment. Pod utjecajem neravnomjernog momenta, dijelovi radilice se deformiraju: uvijaju se i odmotaju. Drugim riječima, torzijske vibracije se javljaju u koljenastom vratilu. Složena ovisnost okretnog momenta o kutu zakreta koljenastog vratila može se prikazati kao zbroj sinusoidnih (harmoničnih) krivulja različitih amplituda i frekvencija. Pri određenoj brzini vrtnje koljenastog vratila, frekvencija uznemirujuće sile, u ovom slučaju neke komponente zakretnog momenta, može se podudarati s frekvencijom vlastitih vibracija osovine, tj. doći će do pojave rezonancije, u kojoj se amplitude torzijske vibracije osovine mogu postati toliko velike da se osovina može srušiti.

Eliminirati koristi se fenomen rezonancije u modernim dizelskim motorima specijalni uređaji- antivibratori. Jedna vrsta takvog uređaja, antivibrator klatna, postao je široko rasprostranjen. U trenutku kada se kretanje zamašnjaka pri svakom njegovom titraju ubrzava, teret antivibratora će prema zakonu inercije nastojati održati svoje kretanje istom brzinom, tj. počet će zaostajati na određenoj kut od dijela osovine na koji je pričvršćen antivibrator (položaj II) . Opterećenje (ili bolje rečeno, njegova inercijalna sila) će, takoreći, "usporiti" osovinu. Kada kutna brzina zamašnjak (osovina) će se početi smanjivati ​​tijekom iste oscilacije, teret će, poštujući zakon inercije, težiti da "povuče" osovinu zajedno sa sobom (položaj III),
Dakle, inercijske sile ovješenog tereta tijekom svakog njihanja povremeno će djelovati na osovinu u smjeru suprotnom od ubrzanja ili usporavanja osovine i time mijenjati frekvenciju vlastitih oscilacija.

Silikonski amortizeri. Prigušivač se sastoji od zabrtvljenog kućišta unutar kojeg se nalazi zamašnjak (masa). Zamašnjak se može slobodno okretati u odnosu na kućište postavljeno na kraju koljenastog vratila. Prostor između kućišta i zamašnjaka ispunjen je silikonskom tekućinom, koja ima visoku viskoznost. Pri ravnomjernoj vrtnji koljenastog vratila, zamašnjak, zbog sila trenja u tekućini, poprima istu frekvenciju (brzinu) vrtnje kao i vratilo. Što ako dođe do torzijskih vibracija koljenastog vratila? Zatim se njihova energija prenosi na tijelo i bit će apsorbirana silama viskoznog trenja koje nastaju između tijela i inercijske mase zamašnjaka.

Načini niske brzine i opterećenja. Prijelaz glavnih motora u režime male brzine, kao i prijelaz pomoćnih motora u režime malog opterećenja, povezan je sa značajnim smanjenjem dovoda goriva u cilindre i povećanjem viška zraka. Istodobno se smanjuju parametri zraka na kraju kompresije. Promjena PC i Tc posebno je uočljiva u motorima s plinskim turbinskim kompresorom, budući da kompresor plinske turbine praktički ne radi pri malim opterećenjima i motor se automatski prebacuje u režim rada s prirodnim usisavanjem. Male količine gorućeg goriva i veliki višak zraka smanjuju temperaturu u komori za izgaranje.

Zbog niskih temperatura ciklusa, proces izgaranja goriva je trom i spor, dio goriva ne stigne sagorjeti i slijeva se niz stijenke cilindra u kućište radilice ili se s ispušnim plinovima odnosi u ispušni sustav.

Loše formiranje mješavine goriva i zraka, uzrokovano smanjenjem tlaka ubrizgavanja goriva kada opterećenje padne i brzina vrtnje, također doprinosi pogoršanju izgaranja goriva. Neravnomjerno i nestabilno ubrizgavanje goriva, kao i niske temperature u cilindrima, uzrokuju nestabilan rad motora, često praćen izostankom paljenja i pojačanim dimljenjem.

Stvaranje ugljika posebno je intenzivno kada se u motorima koriste teška goriva. Pri radu pri malim opterećenjima, zbog loše atomizacije i relativno niskih temperatura u cilindru, kapi teškog goriva ne izgaraju u potpunosti. Kad se kap zagrijava, lake frakcije postupno isparavaju i izgaraju, a u njezinoj jezgri ostaju samo teške frakcije visokog vrelišta, bazirane na aromatskim ugljikovodicima, koji imaju najčvršće veze među atomima. Stoga njihova oksidacija dovodi do stvaranja međuproizvoda - asfaltena i smola, koji imaju visoku ljepljivost i mogu se čvrsto zalijepiti za metalne površine.

Zbog navedenih okolnosti, pri dugotrajnom radu motora pri malim brzinama i opterećenjima, dolazi do intenzivnog onečišćenja cilindara, a posebno ispušnog trakta produktima nepotpunog izgaranja goriva i ulja. Ispušni kanali poklopaca radnih cilindara i ispušnih cijevi prekriveni su gustim slojem asfaltno-smolastih tvari i koksa, često smanjujući njihovu površinu protoka za 50-70%. U ispušnoj cijevi debljina sloja ugljika doseže 10-20 mm. Te se naslage povremeno zapale kako se opterećenje motora povećava, uzrokujući požar u ispušnom sustavu. Sve zauljene naslage izgaraju, a suhe tvari ugljičnog dioksida nastale izgaranjem otpuhuju se u atmosferu.

Formulacije drugog zakona termodinamike.
Za postojanje toplinskog stroja potrebna su 2 izvora - vruće proljeće i hladno proljeće(okoliš). Ako toplinski stroj radi iz samo jednog izvora, onda se naziva perpetuum mobile 2. vrste.
1 formulacija (Ostwald):
"Vječni stroj 2. vrste je nemoguć."
Perpetuum mobile 1. vrste je toplinski stroj za koji je L>Q1, gdje je Q1 dovedena toplina. Prvi zakon termodinamike “dopušta” mogućnost stvaranja toplinskog stroja koji u potpunosti pretvara dovedenu toplinu Q1 u rad L, tj. L = Q1. Drugi zakon nameće stroža ograničenja i kaže da rad mora biti manji od dovedene topline (L Perpetuum mobile 2. vrste može se ostvariti ako se toplina Q2 prenese s hladnog izvora na vrući. Ali za to toplina mora spontano prijeći s hladnog tijela na vruće, što je nemoguće. To dovodi do druge formulacije (Clausius):
“Toplota se ne može spontano prenositi s hladnijeg tijela na toplije.”
Za rad toplinskog stroja potrebna su dva izvora - topli i hladni. 3. formulacija (Carnot):
"Tamo gdje postoji temperaturna razlika, može se raditi."
Sve ove formulacije su međusobno povezane, iz jedne formulacije možete dobiti drugu.

Pokazatelj učinkovitosti ovisi o: omjeru kompresije, omjeru viška zraka, dizajnu komore za izgaranje, kutu napredovanja, brzini vrtnje, trajanju ubrizgavanja goriva, kvaliteti atomizacije i formiranju smjese.

Povećanje učinkovitosti indikatora(poboljšanjem procesa izgaranja i smanjenjem gubitaka topline goriva tijekom procesa kompresije i ekspanzije)

????????????????????????????????????

Suvremene motore karakterizira visoka razina toplinskog naprezanja skupine cilindra i klipa, zbog ubrzanja njihovog radnog procesa. To zahtijeva tehnički kompetentno održavanje rashladnog sustava. Potrebno odvođenje topline sa zagrijanih površina motora može se postići ili povećanjem razlike u temperaturi vode T = T in.out - T in.in, ili povećanjem njezinog protoka. Većina tvrtki za proizvodnju dizela preporučuje T = 5 – 7 stupnjeva C za MOD, i t = 10 – 20 stupnjeva C za SOD i VOD. Ograničenje temperaturne razlike vode uzrokovano je željom da se održe minimalna temperaturna naprezanja cilindara i čahura po njihovoj visini. Intenziviranje prijenosa topline provodi se zbog velikih brzina kretanja vode.

Kod hlađenja morskom vodom maksimalna temperatura je 50 stupnjeva C. Samo zatvoreni sustavi hlađenja mogu iskoristiti prednosti hlađenja na visokim temperaturama. Kada temperatura rashladne tekućine poraste. vode, gubici trenja u klipnoj skupini se smanjuju, a ef. blago povećava. snage i učinkovitosti motora, s porastom TV smanjuje se temperaturni gradijent po debljini čahure, a smanjuju se i toplinska naprezanja. Kada se temperatura hlađenja smanji. vode, povećava se kemijska korozija zbog kondenzacije sumporne kiseline na cilindru, osobito pri izgaranju sumpornih goriva. Međutim, postoji ograničenje temperature vode zbog ograničenja temperature zrcala cilindra (180 stupnjeva C), a njegovo daljnje povećanje može dovesti do kršenja čvrstoće uljnog filma, njegovog nestanka i pojave suhog trenje. Stoga većina tvrtki ograničava temperaturu na 50 -60 g. C i samo pri izgaranju goriva s visokim sadržajem sumpora dopušteno je 70 -75 g. S.

Koeficijent prolaza topline- jedinica koja označava prolazak toplinskog toka od 1 W kroz element građevinske konstrukcije površine 1 m2 pri razlici vanjske i unutarnje temperature zraka od 1 Kelvin W/(m2K).

Definicija koeficijenta prolaza topline je sljedeća: gubitak energije po kvadratnom metru površine s razlikom vanjske i unutarnje temperature. Ova definicija uključuje odnos između vata, kvadratnih metara i Kelvina W/(m2·K).

Za proračun izmjenjivača topline naširoko se koristi kinetička jednadžba, koja izražava odnos između protoka topline Q i površine prijenosa topline F, tzv. osnovna jednadžba prijenosa topline: Q = KF∆tsrτ, gdje je K kinetički koeficijent (koeficijent prijenosa topline koji karakterizira brzinu prijenosa topline; ∆tsr je prosječna pogonska sila ili prosječna temperaturna razlika između rashladnih sredstava (prosječna temperaturna razlika) duž površine prijenosa topline; τ je vrijeme.

Najveća poteškoća je izračun koeficijent prolaza topline K, koji karakterizira brzinu procesa prijenosa topline koji uključuje sve tri vrste prijenosa topline. Fizikalni smisao koeficijenta prolaza topline proizlazi iz jednadžbe (); njegova dimenzija:

Na sl. 244 OB = R - radijus koljena i AB=L - duljina klipnjače. Označimo omjer L0 = L/ R - naziva se relativna duljina klipnjače, za brodske dizelske motore je u rasponu od 3,5-4,5.

međutim, u KSM teoriji KORISTI SE OBRNUTA KOLIČINA λ= R / L

Razmak između osi osovinice klipa i osi osovine kada se zakrene za kut a

AO = AD + DO = LcosB + Rcosa

Kada je klip unutra. m.t., tada je ta udaljenost jednaka L+R.

Posljedično, put koji prijeđe klip pri okretanju koljena za kut a bit će jednak x=L+R-AO.

Matematičkim izračunima dobivamo formulu za putanju klipa

X = R (1-cosa +1/ λ(1-cosB)) (1)

Prosječna brzina klipa Vm, uz brzinu vrtnje, pokazatelj je načina rada motora. Određuje se formulom Vm = Sn/30, gdje je S hod klipa, m; n - brzina rotacije, min-1. Smatra se da je za MOD vm = 4-6 m/s, za SOD vm = 6s-9 m/s i za VOD vm > 9 m/s. Što je veći vm, veća su dinamička naprezanja u dijelovima motora i veća je vjerojatnost njihovog trošenja - prvenstveno cilindrično-klipne skupine (CPG). Trenutno je parametar vm dosegao određenu granicu (15-18,5 m/s), zbog čvrstoće materijala korištenih u konstrukciji motora, pogotovo jer je dinamička napetost glave cilindra proporcionalna kvadratu vrijednosti vm. Dakle, s povećanjem vm za faktor 3, naprezanja u dijelovima će se povećati za faktor 9, što će zahtijevati odgovarajuće povećanje karakteristika čvrstoće materijala koji se koriste za izradu CPG dijelova.

Prosječna brzina klipa uvijek je navedena u putovnici (certifikatu) proizvođača motora.

Prava brzina klipa, tj. njegova brzina u određenom trenutku (u m/s), definirana je kao prva derivacija puta u odnosu na vrijeme. Zamijenimo a= ω t u formuli (2), gdje je ω frekvencija rotacije vratila u rad/s, t je vrijeme u s. Nakon matematičkih transformacija dobivamo formulu za brzinu klipa:

C=Rω(sina+0,5λsin2a) (3)

gdje je R radijus koljena vm\

ω - kutna frekvencija rotacije koljenastog vratila u rad/sek;

a - kut rotacije koljenastog vratila u stupnjevima;

λ= R/L-omjer radijusa koljena i duljine klipnjače;

Co - obodna brzina središta svornjaka koljenaste osovine vm/s;

L - duljina klipnjače inm.

Kod beskonačne duljine klipnjače (L=∞ i λ =0) brzina klipa je jednaka

Diferencirajući formulu (1) na sličan način, dobivamo

S= Rω sin (a +B) / cosB (4)

Vrijednosti funkcije sin(a+B) uzimaju se iz tablica danih u literaturi i priručnicima ovisno o a i λ.

Očigledno, najveća vrijednost brzine klipa pri L=∞ bit će pri a=90° i a=270°:

Cmax= Rω sin a.. Budući da je Co= πRn/30 i Cm=Sn/30=2Rn/30=Rn/15 tada

Co/Cm= πRn15/Rn30=π/2=1,57 odakle Co=1,57 Cm

Stoga, i maksimalna brzina klip će biti jednak. Cmax = 1,57 St.

Predstavimo jednadžbu brzine u obliku

S = Rωsin a +1/2λ Rωsin2a.

Grafički će oba člana na desnoj strani ove jednadžbe biti prikazana kao sinusoide. Prvi član Rωsin a, koji predstavlja brzinu klipa za beskonačnu duljinu klipnjače, bit će predstavljen sinusoidom prvog reda, a drugi član 1/2λ Rωsin2a je korekcija za utjecaj konačna duljina klipnjača – sinusoida drugog reda.

Konstruiranjem navedenih sinusoida i njihovim algebarskim zbrajanjem dobivamo graf brzine uzimajući u obzir posredni utjecaj klipnjače.

Na sl. 247 prikazani su: 1 - krivulja Rωsin a,

2 - krivulja1/2λ Rωsin2a

3 - krivuljaC.

Radna svojstva podrazumijevaju objektivna svojstva goriva koja se očituju tijekom njegove uporabe u motoru ili jedinici. Proces izgaranja je najvažniji i određuje njegova radna svojstva. Procesu izgaranja goriva, naravno, prethode procesi njegovog isparavanja, paljenja i mnogi drugi. Priroda ponašanja goriva u svakom od ovih procesa bit je glavnih radnih svojstava goriva. Trenutno se procjenjuju sljedeća svojstva goriva.

Hlapljivost karakterizira sposobnost goriva da prijeđe iz tekućeg u parovito stanje. Ovo se svojstvo sastoji od takvih pokazatelja kvalitete goriva kao što su frakcijski sastav, tlak zasićene pare pri različitim temperaturama, površinska napetost i drugi. Volatilnost ima važno pri odabiru goriva i uvelike određuje tehničke, ekonomske i karakteristike izvedbe motora.

Zapaljivost karakterizira značajke procesa paljenja smjesa para goriva i zraka. Procjena ovog svojstva temelji se na takvim pokazateljima kvalitete kao što su temperatura i koncentracijske granice paljenja, plamište i temperatura samozapaljenja, itd. Indeks zapaljivosti goriva je od iste važnosti kao i njegova zapaljivost; u nastavku se ova dva svojstva razmatraju zajedno.

Zapaljivost određuje učinkovitost procesa izgaranja smjese goriva i zraka u komorama za izgaranje motora i uređajima za izgaranje.

Pumpabilnost karakterizira ponašanje goriva pri pumpanju kroz cjevovode i sustave goriva, kao i pri filtriranju. Ovo svojstvo određuje neprekinutu opskrbu goriva motoru pri različitim radnim temperaturama. Pumpabilnost goriva ocjenjuje se viskozno-temperaturnim svojstvima, zamućenjem i stiništem, graničnom temperaturom filtrabilnosti, sadržajem vode, mehaničkim nečistoćama itd.

Sklonost naslagama je sposobnost goriva da stvara različite vrste naslaga u komorama za izgaranje, sustavima goriva, usisnim i ispušnim ventilima. Procjena ovog svojstva temelji se na pokazateljima kao što su sadržaj pepela, sposobnost koksiranja, sadržaj smolastih tvari, nezasićenih ugljikovodika itd.

Korozivnost i kompatibilnost s nemetalnim materijalima karakteriziraju sposobnost goriva da uzrokuje koroziju metala, bubrenje, uništavanje ili promjenu svojstava gumenih brtvila, brtvila i drugih materijala. Ovo svojstvo izvedbe omogućuje kvantitativnu procjenu sadržaja korozivnih tvari u gorivu, ispitivanje otpornosti različitih metala, guma i brtvila u dodiru s gorivom.

Zaštitna sposobnost je sposobnost goriva da zaštiti materijale motora i jedinica od korozije kada dođu u dodir s agresivnom okolinom u prisutnosti goriva i, prije svega, sposobnost goriva da zaštiti metale od elektrokemijska korozija pri izlaganju vodi. Ovo se svojstvo procjenjuje posebnim metodama koje uključuju djelovanje obične, morske i kišnice na metale u prisutnosti goriva.

Svojstva protiv habanja karakteriziraju smanjenje trošenja površina koje se trljaju u prisutnosti goriva. Ova su svojstva važna za motore u kojima se pumpe za gorivo i oprema za kontrolu goriva podmazuju samo samim gorivom bez upotrebe maziva (na primjer, u klipu Pumpa za gorivo visokotlačni). Svojstvo se procjenjuje viskoznošću i mazivošću.

Kapacitet hlađenja određuje sposobnost goriva da apsorbira i odvodi toplinu s zagrijanih površina kada se gorivo koristi kao rashladno sredstvo. Procjena svojstava temelji se na pokazateljima kvalitete kao što su toplinski kapacitet i toplinska vodljivost.

Stabilnost karakterizira očuvanje pokazatelja kvalitete goriva tijekom skladištenja i transporta. Ovo svojstvo ocjenjuje fizičku i kemijsku stabilnost goriva i njegovu osjetljivost na biološki napad bakterija, gljivica i plijesni. Razina ovog svojstva omogućuje određivanje zajamčenog vijeka trajanja goriva u različitim klimatskim uvjetima.

Svojstva okoliša karakteriziraju utjecaj goriva i njegovih produkata izgaranja na ljude i okoliš. Procjena ovog svojstva temelji se na toksičnosti goriva i njegovih produkata izgaranja te opasnosti od požara i eksplozije.

Nepreglednim morskim prostranstvima plove velika plovila poslušna ljudskim rukama i volji, pokretana snažnim motorima koji koriste razne vrste brodskog goriva. Transportna plovila mogu koristiti različite motore, ali većina ovih plutajućih struktura opremljena je dizelskim motorima. Gorivo za brodske motore koje se koristi u brodskim dizel motorima dijeli se u dvije klase - destilat i težak. Destilatno gorivo uključuje dizelsko ljetno gorivo, kao i strana goriva Marine Diesel Oil, Gas Oil i druga. Ima nisku viskoznost, pa ne
zahtijeva predgrijavanje prilikom pokretanja motora. Koristi se u dizel motorima velike brzine i srednje brzine, au nekim slučajevima iu dizel motorima niske brzine u načinu pokretanja. Ponekad se koristi kao dodatak teškom gorivu u slučajevima kada je potrebno smanjiti njegovu viskoznost. Teške sorte goriva se razlikuju od destilatnih goriva povećanom viskoznošću, više visoka temperatura skrućivanje, prisutnost većeg broja teških frakcija, visok sadržaj pepela, sumpora, mehaničkih nečistoća i vode. Cijene brodskog goriva ove vrste znatno su niže.

Većina brodova koristi najjeftinije teško dizelsko gorivo za brodske motore ili loživo ulje. Korištenje loživog ulja diktiraju prije svega ekonomski razlozi, jer se korištenjem loživog ulja značajno smanjuju cijene brodskog goriva, kao i ukupni troškovi transporta robe morem. Kao primjer može se navesti da je razlika u cijeni loživog ulja i ostalih vrsta goriva koje se koriste za brodske motore oko dvjesto eura po toni.

Međutim, Pravila pomorskog brodarstva propisuju u određenim režimima rada, primjerice pri manevriranju, korištenje skupljeg brodskog goriva niske viskoznosti ili dizelskog goriva. U nekim morskim područjima, na primjer, La Mancheu, zbog složenosti plovidbe i potrebe poštivanja ekoloških zahtjeva, općenito je zabranjeno korištenje loživog ulja kao glavnog goriva.

Izbor goriva uvelike ovisi o temperaturi na kojoj će se koristiti. Osiguran je normalan start i planirani rad dizel motora ljetno razdoblje s cetanskim brojem 40-45, in zimsko razdoblje potrebno ga je povećati na 50-55. Za motorna goriva i loživa ulja cetanski broj je u rasponu od 30-35, za dizelska goriva - 40-52.

Ts dijagrami se prvenstveno koriste u ilustrativne svrhe jer u Pv dijagramu površina ispod krivulje izražava rad koji obavlja čista tvar u reverzibilnom procesu, dok u Ts dijagramu površina ispod krivulje predstavlja toplinu primljenu za iste uvjete.

Otrovne komponente su: ugljikov monoksid CO, ugljikovodici CH, dušikovi oksidi NOx, čestice, benzen, toluen, policiklički aromatski ugljikovodici PAH, benzopiren, čađa i čestice, olovo i sumpor.

Trenutačni standardi emisije štetne tvari Standarde za brodski dizel postavila je IMO, međunarodna pomorska organizacija. Svi trenutno proizvedeni brodski dizel motori moraju ispunjavati te standarde.

Glavne komponente opasne za ljude u ispušnim plinovima su: NOx, CO, CnHm.

Brojne metode, na primjer, izravno ubrizgavanje vode, mogu se implementirati samo u fazi projektiranja i proizvodnje motora i njegovih sustava. Za postojeće asortiman modela motora, ove metode su neprihvatljive ili zahtijevaju značajne troškove za nadogradnju motora, zamjenu njegovih komponenti i sustava. U situaciji kada je potrebno značajno smanjenje dušikovih oksida bez ponovnog opremanja serijskih dizel motora - a ovdje je upravo takav slučaj, najviše učinkovit način je korištenje trosmjernog katalizatora. Korištenje neutralizatora je opravdano u područjima gdje postoje visoki zahtjevi za emisiju NOx, na primjer u velikim gradovima.

Dakle, glavne smjernice za smanjenje štetnih ispušnih plinova iz dizelskih motora mogu se podijeliti u dvije skupine:

1)-poboljšanje dizajna motora i sustava;

2) - metode koje ne zahtijevaju modernizaciju motora: uporaba katalitičkih pretvarača i drugih sredstava za pročišćavanje ispušnih plinova, poboljšanje sastava goriva, uporaba alternativnih goriva.

Jedna od najvećih poteškoća u radu servisera je to što ne može vidjeti procese koji se odvijaju unutar cjevovoda i rashladnog kruga. Međutim, mjerenje količine pothlađivanja može pružiti relativno točnu sliku ponašanja rashladnog sredstva unutar kruga.

Imajte na umu da većina dizajnera dimenzionira zrakom hlađene kondenzatore da osiguraju pothlađivanje na izlazu iz kondenzatora u rasponu od 4 do 7 K. Pogledajmo što se događa u kondenzatoru ako je vrijednost pothlađivanja izvan tog raspona.

A) Smanjena hipotermija (obično ispod 4 K).

Riža. 2.6

Na sl. 2.6 prikazuje razliku u stanju rashladnog sredstva unutar kondenzatora tijekom normalnog i nenormalnog superhlađenja. Temperatura u točkama tv=tc=te=38°S = temperatura kondenzacije tk. Mjerenje temperature u točki D daje vrijednost td=35 °C, pothlađivanje 3 K.

Obrazloženje. Kada rashladni krug normalno radi, posljednje molekule pare kondenziraju se u točki C. Tada se tekućina nastavlja hladiti i cjevovod se cijelom dužinom (zona C-D) ispunjava tekućom fazom, čime se postiže normalna vrijednost pothlađivanja (na primjer, 6 K).

Ako postoji manjak rashladnog sredstva u kondenzatoru, zona C-D nije potpuno ispunjena tekućinom, postoji samo mala površina Ova zona je potpuno zauzeta tekućinom (zona E-D), a njezina duljina nije dovoljna da osigura normalno superhlađenje.

Zbog toga ćete pri mjerenju hipotermije u točki D sigurno dobiti vrijednost manju od normalne (u primjeru na slici 2.6 - 3 K).

A što je manje rashladnog sredstva u instalaciji, manje će njegove tekuće faze biti na izlazu iz kondenzatora i manji će biti njegov stupanj pothlađivanja.

U granicama, ako postoji značajan nedostatak rashladnog sredstva u rashladnom krugu, na izlazu iz kondenzatora nalazit će se smjesa para-tekućina čija će temperatura biti jednaka temperaturi kondenzacije, odnosno pothlađivanje će biti jednak 0 K (vidi sliku 2.7).

Riža. 2.7

tv=td=tk=38°S. Vrijednost pothlađivanja P/O = 38—38=0 K.

Prema tome, nedovoljno punjenje rashladnog sredstva uvijek dovodi do smanjenja pothlađivanja.

Iz toga proizlazi da kompetentan serviser neće bezobzirno dodavati rashladno sredstvo u instalaciju, a da se ne uvjeri da nema curenja i da se ne uvjeri da je pothlađivanje nenormalno nisko!

Imajte na umu da kako se rashladno sredstvo dodaje u krug, razina tekućine u donjem dijelu kondenzatora će se povećati, uzrokujući povećanje pothlađivanja.

Prijeđimo sada na suprotnu pojavu, to jest na preveliku hipotermiju.

B) Povećana hipotermija (obično više od 7 K).

Riža. 2.8

tv=te=tk= 38°S. td = 29°C, dakle hipotermija P/O = 38-29 = 9 K.

Obrazloženje. Gore smo vidjeli da nedostatak rashladnog sredstva u krugu dovodi do smanjenja pothlađivanja. S druge strane, višak rashladnog sredstva će se nakupiti na dnu kondenzatora.

U tom se slučaju duljina zone kondenzatora, potpuno ispunjena tekućinom, povećava i može zauzeti cijelu odjeljak E-D. Povećava se količina tekućine u kontaktu sa zrakom za hlađenje, a povećava se i količina pothlađivanja (u primjeru na sl. 2.8 P/O = 9 K).

Zaključno ističemo da je mjerenje količine pothlađivanja idealno za dijagnosticiranje procesa funkcioniranja klasičnog rashladnog uređaja.

Prilikom detaljne analize tipične greške vidjet ćemo kako točno interpretirati podatke tih mjerenja u svakom konkretnom slučaju.

Premalo pothlađivanje (manje od 4 K) ukazuje na nedostatak rashladnog sredstva u kondenzatoru. Povećano pothlađenje (više od 7 K) ukazuje na višak rashladnog sredstva u kondenzatoru.

2.4. VJEŽBA

Odaberite između 4 dizajna kondenzatora hlađenih zrakom prikazanih na sl. 2.9, onaj za koji mislite da je najbolji. Objasni zašto?

Riža. 2.9

Zbog gravitacije, tekućina se nakuplja na dnu kondenzatora, tako da ulaz pare u kondenzator uvijek treba biti smješten na vrhu. Stoga su opcije 2 i 4 u najmanju ruku čudno rješenje koje neće funkcionirati.

Razlika između opcija 1 i 3 leži uglavnom u temperaturi zraka koji puše iznad hipotermičke zone. U 1. varijanti zrak koji daje pothlađivanje ulazi u zonu pothlađivanja već zagrijan, budući da je prošao kroz kondenzator. Dizajn treće opcije treba se smatrati najuspješnijim, jer provodi izmjenu topline između rashladnog sredstva i zraka prema principu suprotnog toka. Ova opcija ima najbolje karakteristike prijenos topline i dizajn postrojenja u cjelini.

Razmislite o ovome ako još niste odlučili u kojem smjeru provesti rashladni zrak (ili vodu) kroz kondenzator.

• Utjecaj temperature i tlaka na stanje rashladnih sredstava
• Pothlađivanje u zrakom hlađenim kondenzatorima
• Analiza slučajeva abnormalne hipotermije

Klima uređaj

Punjenje klima uređaja freonom može se obaviti na nekoliko načina, svaki od njih ima svoje prednosti, nedostatke i točnost.

Odabir načina punjenja klima uređaja ovisi o razini profesionalnosti tehničara, potrebnoj preciznosti i alatima koji se koriste.

Također je potrebno zapamtiti da se ne mogu puniti sva rashladna sredstva, već samo jednokomponentna (R22) ili uvjetno izotropna (R410a).

Višekomponentni freoni sastoje se od mješavine plinova s ​​različitim fizička svojstva, koji, kada iscure, isparavaju neravnomjerno i čak kada malo curenje njihov sastav se mijenja, pa se sustavi koji koriste takva rashladna sredstva moraju potpuno napuniti.

Dopunjavanje klima uređaja freonom po težini

Svaki klima uređaj tvornički je napunjen određenom količinom rashladnog sredstva čija je masa navedena u dokumentaciji za klima uređaj (navedeno i na natpisnoj pločici), podatak o količini freona koji je potrebno dodatno dodati po metru je tamo također naznačeno. freonska ruta(obično 5-15 gr.)

Prilikom dolijevanja goriva ovom metodom potrebno je potpuno isprazniti rashladni krug od preostalog freona (u cilindar ili ispustiti u atmosferu, to uopće ne šteti okolišu - pročitajte o tome u članku o utjecaju freona na klimu) i evakuirati ga. Zatim napunite sustav navedenom količinom rashladnog sredstva pomoću vage ili pomoću cilindra za punjenje.

Prednosti ove metode su visoka preciznost i prilično jednostavan postupak punjenja klima uređaja. Nedostaci uključuju potrebu za pražnjenjem freona i pražnjenjem kruga, a cilindar za punjenje također ima ograničeni volumen od 2 ili 4 kilograma i velike dimenzije, što mu omogućuje korištenje uglavnom u stacionarnim uvjetima.

Dopuna klima uređaja freonom za pothlađivanje

Temperatura pothlađivanja je razlika između temperature kondenzacije freona određene tablicom ili skalom manometra (određene tlakom očitanim s manometra spojenog na visokotlačni vod izravno na skali ili tablici) i temperature na izlazu iz kondenzator. Temperatura pothlađivanja obično bi trebala biti unutar 10-12 0 C (točnu vrijednost navodi proizvođač)

Vrijednost hipotermije ispod ovih vrijednosti ukazuje na nedostatak freona - nema vremena da se dovoljno ohladi. U tom slučaju mora se napuniti gorivom

Ako je pothlađivanje iznad navedenog raspona, tada postoji višak freona u sustavu i mora se ispuštati dok ne dosegne optimalne vrijednosti hipotermija.

Ovu metodu možete napuniti pomoću specijalni uređaji, koji odmah određuju iznos pothlađivanja i tlak kondenzacije, ili se mogu učiniti pomoću posebnih instrumenata - manometarskog razdjelnika i termometra.

Prednosti ove metode uključuju dovoljnu točnost punjenja. Ali na točnost ove metode utječe onečišćenje izmjenjivača topline, pa je prije punjenja gorivom ovom metodom potrebno očistiti (isprati) kondenzator vanjske jedinice.

Ponovno punjenje klima uređaja rashladnim sredstvom zbog pregrijavanja

Pregrijavanje je razlika između temperature isparavanja rashladnog sredstva određene tlakom zasićenja u rashladnom krugu i temperature iza isparivača. Praktično se utvrđuje mjerenjem tlaka na usisnom ventilu klima uređaja i temperature usisne cijevi na udaljenosti 15-20 cm od kompresora.

Pregrijavanje je obično unutar 5-7 0 C (točnu vrijednost navodi proizvođač)

Smanjenje pregrijavanja ukazuje na višak freona - mora se ispustiti.

Pothlađenje iznad normale ukazuje na nedostatak rashladnog sredstva; sustav se mora puniti dok se ne postigne potrebna vrijednost pregrijavanja.

Ova metoda je prilično točna i može se značajno pojednostaviti ako se koriste posebni uređaji.

Ostale metode punjenja rashladnih sustava

Ako sustav ima kontrolni prozor, tada prisutnost mjehurića može ukazivati ​​na nedostatak freona. U tom slučaju punite rashladni krug sve dok ne nestane protok mjehurića; to treba učiniti u porcijama, nakon svake porcije pričekajte da se tlak stabilizira i da mjehurići nestanu.

Također možete puniti pod tlakom, postižući temperaturu kondenzacije i isparavanja koju je naveo proizvođač. Točnost ove metode ovisi o čistoći kondenzatora i isparivača.

Mogućnosti rada rashladne jedinice: rad s normalnim pregrijavanjem; s nedovoljnim pregrijavanjem; ozbiljno pregrijavanje.

Rad s normalnim pregrijavanjem.

Dijagram rashladne jedinice

Na primjer, rashladno sredstvo se dovodi pod tlakom od 18 bara, a usisni tlak je 3 bara. Temperatura pri kojoj rashladno sredstvo vrije u isparivaču je t 0 = −10 °C, na izlazu iz isparivača temperatura cijevi s rashladnim sredstvom je t t = −3 °C.

Korisno pregrijavanje ∆t = t t − t 0 = −3− (−10)= 7. Ovo je normalan rad rashladne jedinice s izmjenjivač topline zraka. U isparivač Freon potpuno iskuha u otprilike 1/10 isparivača (bliže kraju isparivača), pretvarajući se u plin. Plin će se tada zagrijati na sobnu temperaturu.

Pregrijavanje je nedovoljno.

Izlazna temperatura neće biti, na primjer, -3, već -6 °C. Tada je pregrijavanje samo 4 °C. Točka u kojoj tekuće rashladno sredstvo prestaje ključati pomiče se bliže izlazu iz isparivača. Stoga je veći dio isparivača ispunjen tekućim rashladnim sredstvom. To se može dogoditi ako termostatski ekspanzijski ventil (TEV) dovodi više freona u isparivač.

Što je više freona u isparivaču, to će se stvarati više para, bit će veći usisni tlak i povisit će se vrelište freona (recimo da više nije −10, nego −5 °C). Kompresor će se početi puniti tekućim freonom jer se povećao tlak, povećao se protok rashladnog sredstva i kompresor nema vremena ispumpati sve pare (ako kompresor nema dodatni kapacitet). S ovom vrstom rada, kapacitet hlađenja će se povećati, ali kompresor može otkazati.

Jako pregrijavanje.

Ako je učinak ekspanzijskog ventila manji, tada će manje freona ući u isparivač i on će prije iskuhati (vrelište će se pomaknuti bliže ulazu u isparivač). Cijeli ekspanzijski ventil i cijevi nakon njega će se smrznuti i pokriti ledom, ali 70 posto isparivača neće se uopće smrznuti. Freonske pare u isparivaču će se zagrijati, a njihova temperatura može doseći sobnu temperaturu, dakle ∆t ˃ 7. U tom slučaju će se smanjiti rashladni kapacitet sustava, smanjiti usisni tlak, a zagrijane freonske pare mogu oštetiti stator kompresora.