N TT NGIP MC LC N TT NGIP M U Tớnh thi s ca ti Ngy nay, ng c t ó phỏt trin rng khp mi lnh vc giao thụng ti ( ng b, ng st, ng thy ) nụng nghip, lõm nghip, xõy dng quc phũngngoi vic s dng song hnh vi cỏc loi ng c khỏc thỡ ng c diesel l ng lc nht c s dng ph bin Tng cụng sut ng c t to chim 90% cụng sut thit b ng lc mi ngun nng lng to ra, bao gm: Nhit nng, thy nng, nng lng nguyờn t, nng lng mt tri, Ngnh cụng nghip ch to ng c t c coi l b phn ch yu c ngnh c khớ v nn kinh t quc dõn ca hu ht cỏc nc, o to i ng k thut v ng c t cú s lng v cht lng nht nh c coi trng thun tin cho vic nghiờn cu, ngi ta phõn mt ng c t lm nhiu h thng cú tm quan trng nht nh H thng nhiờn liu, bụi trn, lm mỏt phc v cho ng co diesel l nhng h thng chớnh ca ng c t H thng nhiờn liu ng c cú chc nng cung cp nhiờn liu cho ng c, nhng trng thỏi hot ng khỏc Bờn cnh ú h thng nhiờn liu giỳp loi b cht cú nhiờn liu H thng nhiờn liu ng c cú chc nng cung cp nhiờn liu cho ng c, nhng trng thỏi hot ng khỏc Bờn cnh ú h thng nhiờn liu giỳp loi b cht cú nhiờn liu H thng lm mỏt l mt nhng h thng chớnh cú nhim v thc hin quỏ trỡnh truyn nhit t khớ chỏy qua thnh bung chỏy n mụi cht lm mỏt m bo nhit cỏc chi tit khụng quỏ núng, khụng quỏ ngui quỏ núng gõy cỏc hin tng xu nh: gim sc bn, cng vng, tui th.nu quỏ ngui cng khụng tt vỡ quỏ ngui lm tn tht nhit nhiu, nhit lng dựng sinh cụng ớt lm hiu sut ng c kộm H thng bụi trn cú tỏc dng cung cp du bi trn cho cỏc b mt chuyn ng tng i vi Túm li, h thng nhiờn liu, bụi trn, lm mỏt l nhng h thng rt quan trng ng c diesel nú nh hng rt ln n tớnh kinh t, hiu sut ng c Mc ớch ca ti H thng li nhng cụng thc ó c hc Cng c kin thc trờn lp Tỡm hiu nhng kin thc phc v cho cụng cụng vic tớnh toỏn N TT NGIP Bc u lm quen vi khỏi nim t ng húa thit k S dng phn mm phc v cụng vic tớnh toỏn p dng phn mm tớnh toỏn vi ng c c th xỏc nh thong s ký thut ca ng c Xõy dng s nguyờn lớ hot ng, tớnh toỏn thit k cỏc thit b ca h thng nhiờn liu, bụi trn, lm mỏt cho ng c 6S26MC Hon thnh cụng vic theo tin d dc giao Ni dung chớnh ca ti Tỡm hiu tng quan v tu, tỡm hiu cỏc thit b ca h thng nhiờn liu, bụi trn, lm mỏt v cỏc thit b phc v cho cỏc h thng Tỡm hiu v Quy phm thit k h thng nhiờn liu, bụi trn, lm mỏt phc ng c diesel cụng sut 1000 kw Tớnh toỏn thit k cỏc trang thit b: tớnh lu lng cỏc kột, cỏc bm, cỏc van, tớnh chn tc vũi phun, lng nhiờn liu tiờu hao,Tớnh toỏn cỏc trang thit b ny cho nú cú kh nng ỏp ng c yờu cu ca h thng, m bo tha yờu cu ca ng kim, ch tu v cũn phi m bo cho h thng hot ng an ton, tin cy v kinh t nht Phng phỏp nghiờn cu ti Phng phỏp nghiờn cu ti da trờn lý thuyt: cỏc kin thc ó hc nh sc bn, c cht lng, mỏy thy lc, vt liu k thut, thc hin ti ng thi kt hp vi kin thc thc t tớch ly t quỏ trỡnh thc ti cụng ty: cỏc kin thc v h thng t ti liu cụng ty, ti liu trờn mng internet, kin thc thc t, cỏc sỏch tham kho, ti liu tham kho th vin Phm vi nghiờn cu ca ti ti thit k h thng nhiờn liu, bụi trn, lm mỏt phc v cho ng c diesel cụng sut 1000 KW theo mu ng c 6S26MC- ú l: ng c hai kỡ tỏc dng n; o chiu trc tip; tng ỏp bng tua bin khớ x Hóng sn sut: MAN B&W Quỏ trỡnh lm ti s cng c kin thc trng hc sut nm hc i hc v trau di thờm kin thc giỳp bn thõn õy l hnh trang vng chc giỳp bn thõn em t tin hn bc vo cuc sng tng lai N TT NGIP í ngha khoa hc v thc tin T cỏc tỡm hiu v tớnh toỏn trờn lý thuyt v ti gúp phn xõy dng phng hng phỏt trin ca ti tng lai Xõy dng c s lớ thuyt tớnh toỏn h thng mt cỏch chớnh xỏc, b sung nhng hỡnh v kt cu thc tin ca cỏc chi tit h thng cú th tng c kh nng ng dng ca ti v s sinh ng cho ngi tham kho Qua quỏ trỡnh tỡm hiu v tin hnh lm lun ỏn, c s hng dn v giỳp tn tỡnh ca ging viờn Th.S ng Khỏnh Ngc, em ó n lc hon thnh ỏn thi gian ngn, nhng ti liu tham kho ch yu l ti liu nc ngoi v trỡnh bn thõn cũn nhiu hn ch nờn bn lun ỏn khụng trỏnh nhng sai sút Em rt mong nhn c ý kin úng gúp thờm ca thy cụ, bn bố lun ỏn ca em c hon thiờn hn Em xin chõn thnh cm n Hi Phũng, ngy thỏngnm 2015 Sinh viờn Bựi Vn Trỡ N TT NGIP Chng I: Tớnh nhit ca chu trỡnh cụng tỏc ng c diesel 1.1 Thụng s c bn ca ng c Cụng sut cú ớch: Ne = 1000 kW Vũng quay nh mc: n = 250 v/ph ng kớnh xi lanh: D = 260 mm Hnh trỡnh piston: S = 980 mm S xi lanh: i = Th t n: c im ng c: k, quột vũng, tng ỏp bng tua bin khớ x Lựa chọn công thức chơng trình tính Chu trình động hoàn thành sau hai vòng quay trục khuỷu động bốn kỳ sau vòng quay trục khuỷu động hai kỳ.Tuy nhiên chu trình công tác hai động phải thực trình nạp, nén, nổ, xả Để xác định mối quan hệ thông số chu trình công tác động phải tính chu trình công tác Việc tính chu trình công tác tính theo phơng pháp cổ điển phơng pháp Để lựa chọn phơng pháp tính cần phải đánh giá phơng pháp 1.2.1 Đánh giá phơng pháp cổ điển tính chu trình công tác động Điêsel 1.2 tớnh chu trỡnh cụng tỏc ca ng c cn phi ngiờn cu, tớnh toỏn cỏc quỏ trỡnh cụng tỏc: np, nộn, chỏy gión n v x trờn c s nhim v thit k v ng c mu la chn Sau tớnh cỏc quỏ trỡnh s xỏ nh c thụng s mụi cht ti cỏc im c trng Trong quỏ trỡnh s la chn c cỏc h s, cỏc s c trng cho chu trỡnh ph thuc vo loi ng c thit k Da vo kt qu tớnh xõy dng th cụng ch th, õy l cụng on ch yu xỏc nh cụng ch th v cụng cú ớch ca ng c Theo phơng pháp cổ điển, để tính chu trình công tác động cần phải giả thiết trình nén giãn nở đa biến với số đa biến trung bình n1 n2 trình cấp nhiệt đẳng tích đẳng áp thay cho trình cháy nhiên liệu đợc đặc trng tỉ số tăng áp suất trình cháy , số giãn nở sớm Ngoài để tính thông số chu trình phải chọn nhiều hệ số khác nh: Hệ số lợi dụng nhiệt, hệ số biến đổi phân tử Từ cách tính chu trình công tác theo phơng pháp cổ điển rút số nhận xét sau đây: - Không xét đợc ảnh hởng góc phối khí - Sử dụng trình hệ số lựa chọn nên không đảm bảo độ xác N TT NGIP - Không xét đợc ảnh hởng góc phun sớm, quy luật cấp nhiên liệu, lợng nhiệt trao đổi với nớc làm mát Không xét đợc thông số động học trình cháy mối quan hệ thông số với lực tác dụng lên cấu biên khuỷu - Với phơng pháp khó nghiên cứu thông số công tác động làm việc theo đờng đặc tính điều chỉnh, đặc tính phận, đặc tính chong chóng ảnh hởng điều kiện khai thác tới chất lợng làm việc động 1.2.2 Phơng pháp cân lợng Động tầu thuỷ đại chủ yếu động tăng áp tua bin khí xả Các trình công tác xi lanh động tua bin máy nén có mối liên hệ phụ thuộc lẫn nhau, điều phơng pháp cổ điển không tính đến Vì vậy, phải soạn thảo mô hình toán học mà trình công tác cho phép tính đến yếu tố cho phép đánh giá ảnh hởng chúng đến đặc tính trình công tác, tính kinh tế tính tin cậy động Trong đề tài sử dụng phơng pháp cân lợng để nghiên cứu Để áp dụng phơng pháp phải giả thiết môi chất thể tích công tác xi lanh thời điểm trạng thái cân bằng, nghĩa môi chất xi lanh hệ thống nhiệt động cân Nếu bỏ qua rò lọt môi chất qua xéc măng trình nén giãn nở hệ thống nhiệt động hệ kín Nh vậy, với phơng pháp môi chất thể tích làm việc xi lanh trình tuân theo định luật thứ Phơng trình cân lợng môi chất đợc biểu diễn thông qua công thức: - dQ dU dL = + d d d dQ d - Lợng nhiệt cấp cho môi chất theo góc quay trục khuỷu (KT0/TK) dU d - Độ thay đổi nội môi chất theo góc quay trục khuỷu (KT0/TK) dL d - Độ thay đổi công theo góc quay trục khuỷu (KT0/TK) - Góc quay trục khuỷu thay đổi từ đến , tính từ ĐCT lúc bắt đầu trình nạp ct Biến thiên nội môi chất tính theo công thức: dQ dT dm = m.Cv + u d d d Độ thay đổi công tính theo công thức: dl dV = p d d N TT NGIP m - Khối lợng chất công tác (kg) CV - Nhiệt dung riêng đẳng tích (kJ/(kg.K)) u - Nội đơn vị chất công tác (kJ/kg) P - áp suất môi chất xi lanh V - Thể tích môi chất công tác (m3 ) Nội đơn vị chất công tác: Cv.dT U= a Sự thay đổi thông số môi chất trình nén Môi chất công tác gồm khí khí sót nên phơng trình nhiệt động có dạng: dU dT = (mkk Cv + mr Cvr ) d d CV = a + b.T - Nhiệt dung riêng không khí a = 19,88 ; b = 0,00275 CVr = c + d.T - Nhiệt dung riêng sản vật cháy c = 21,81; d = 0,003853 Nhiệt lợng chi tiết truyền cho môi chất tính theo công thức: dU dU d = = vk ( Tvx Tkc).Fvx d d d vk - Hệ số truyền nhiệt từ vách tới môi chất theo góc quay trục khuỷu bề mặt trao nhiệt; kW/(m2.K) TVX - Nhiệt độ trung bình vách sau chu trình, chế độ định mức TVX = 400 ữ 480 K FVX - Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt m2 : Thời gian trao đổi nhiệt (s) d = d 6.n dU dU Fvx = = vk (Tvx Tkc).Fvx d d 6.n nên b Sự thay đổi thông số trình cháy Góc bắt đầu cháy nhiên liệu tính theo công thức: = fs + i fs Góc phun sớm nhiên liệu lấy theo lý lịch động i Góc cháy trì hoãn 0TK Khối lợng môi chất kể sản vật cháy tính theo công thức: dm dx = g ct d d Gct lợng nhiên liệu phun vào xi lanh chu trình (kg) Tốc độ cháy tơng đối tính theo thực nghiệm Khối lợng không khí giảm xuống trình cháy: Gbx = Gb G0 gct.x Sản vật cháy tăng lên mkcx = mr + gct x G0 gct.x N TT NGIP dx d d X= Phần trăm nhiên liệu cháy ứng với thời điểm xét Nhiệt lợng cấp cho môi chất công tác dQ dQƯW dQX = + d d d Lợng nhiệt toả cháy phần nhiên liệu cấp kW/kg dQ X dx = Q H g ct d d c Sự thay đổi thông số môi chất trình giãn nở Trong trình giãn nở kết thúc trình cấp nhiên liệu vào bên xi lanh, khối lợng sản vật cháy giữ không đổi mở cửa thải Dựa theo phơng trình nêu xác định đợc áp suất môi chất công tác từ tính đợc nhiệt độ theo phơng trình trạng thái môI chất 1.2.3 Một số công thức dùng trình tính toán - Tốc độ trung bình piston Cm (m/s) Cm = S n 30 - Tốc độ lớn piston nạp qua xu páp nạp (m/s) CW = 1,57.Cm.k k - Tỉ số diện tích đỉnh piston diện tích lỗ xu páp - Nhiệt trị thấp nhiên liệu QH = 100.[339.C + 1256.H 109.(O-S) rW.(9H+W) rW = 2512 kJ/kg - Nhiệt ẩm hoá nớc nhiên liệu ứng với áp suất 101,2 kPa - Nhiệt độ không khí sau máy nén tăng áp (0 K ) Tk = T0 nk nk K k - Tỉ số tăng áp Nk = 1,5 - Chỉ số nén đa biến máy nén TS = TK - .Tlm .Tlm - Độ giảm nhiệt độ bầu làm mát PS = PK K - .Plm .Plm - Độ giảm áp suất áp bầu làm mát - áp suất không khí cuối trình nạp C w2 10 pa = ps 576.w Ts - Hệ số khí sót N TT NGIP r = (Ts + t ).Pr Tr ( Pa Pr ) - Tỉ số nén lí thuyết Pr , Tr áp suất nhiệt độ khí sót t = ữ 10 0C Độ tăng nhiệt độ không khí tiếp xúc với vách - Nhiệt độ không cuối trình nạp Ta = Ts + t + r Tr 1+ r - Diện tích bề mặt xung quanh xi lanh công tác piston ĐCT F0 = D D.S + - Diện tích bề mặt chi tiết tiếp xúc với môi chất công tác Fvx = F0 + D.S 0,5. D.S (1 cos + 0,5. sin ) - Góc quay khuỷu - Thể tích công tác xi lanh (m3) VS = S D - Thể tích buồng cháy VC = VS - Thể tích công tác xi lanh piston điểm chết Va = VC + V S - Thể tích công tác xi lanh tính theo góc quay trục khuỷu Vvx = VC + 0,25. D S (1 cos + 0,5. sin ) - Khối lợng rỉêng không khí sau máy nén s = Ps R.Ts R = 287 kJ/(kmol.K) số không khí - Lợng không khí khô cần thiết để đốt cháy kg nhiên liệu (kmol/kg) Lo = C C S O + + 0,21 12 32 32 - Hệ số nạp không kể đến hàm lợng ẩm H = Pa Ts Ps Ta + r - Hệ số nạp kể đến hàm lợng ẩm N TT NGIP Ht = H 1+ r 1+ r + d D -hàm lợng ẩm không khí vào xi lanh - Lợng không khí thực tế nạp vào xi lanh chu trình không kể đến hàm lợng ẩm không khí (kg) G B = H VS S - Hệ số d lợng không khí không kể đến hàm lợng ẩm = GB g ct G0 - Lợng không khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy kg nhiên liệu G0 = S L0 - Khối lợng mol không khí S = 28,96 kg/kmol - Hệ số d lợng không khí có kể đến hàm lợng ẩm + 1,61.d = - Thời gian cháy trì hoãn = 8217 ,4 (C m Pkf ) 0, 635 Tkf0, 294 Tkf - Nhiệt độ môi chất xi lanh lúc bắt đầu phun nhiên liệu Pkf - áp suất môi chất xi lanh lúc bắt đầu phun nhiên liệu - Hệ số truyền nhiệt từ khí tới vách ống lót xi lanh mc = 2,47.3 C m Pkc Tkc Pkc , Tkc - áp suất nhiệt độ khí cháy - Bề mặt trao đổi nhiệt tức thời vách với mô chất công tác Fw = D S + D. + S S - Độ dịch chuyển tức thời piston S = 0,5.S (1 cos + 0,5. sin ) - Lợng nhiệt toả tốc độ toả nhiệt tính theo công thứcVibe Phần trăm nhiệt lợng toả theo góc quay trục khuỷu m +1 x = exp 6,908. z - Tốc độ toả nhiệt theo góc quay trục khuỷu 10 N TT NGIP Bm ng c lai ly nc t ca thụng bin qua bu lc Sauk hi qua bm theo ng ng ti lm mỏt khớ np ca sinh hn s 7, u nhn v nc ngt bu sinh hn nc ngt 10 ri c x ngoi mn Trong hệ thống có nhiều u điểm nh: - Chất lợng làm mát đảm bảo nhiệt độ nớc vào hợp lý, chênh lệch nhiệt độ nên ứng suất nhiệt giảm - Chất lợng nớc làm mát tốt nên hệ thống đờng ống khoang đóng cáu cặn, kết tủa Nên thiết bị hệ thống chi tiết đợc làm mát bị ăn mòn Bên cạnh có nhợc điểm nh: - Hệ thống có kết cấu phức tạp - Phải dự trữ lợng nớc lớn cho việc làm mát động nên làm giảm sức trở tầu Từ u điểm hệ thống làm mát kiểu tuần hoàn kín hẳn hệ thống làm mát tuần hoàn hở nên chọn hệ thống làm mát kiểu tuần hoàn kín làm ph ơng án thiết kế 3.3 Nguyên lý làm việc hệ thống làm mát 3.3.1 Sơ đồ nguyên lý ( Hình 2.14 ) 3.3.2 Nguyên lý hoạt động ( trình bày mục 2.3.3.2) 3.4 Thiết kế hệ thống làm mát 3.4.1 Tính toán bơm làm mát Nhiệm vụ hệ thống làm mát - Cung cấp lợng nớc với áp suất định đảm bảo nớc lu động đủ khoang - Thông thờng lu lợng bơm nằm phạm vi 68- 245 lít /kw.h với số lần tuần hoàn hệ thống - 12 lần /phút Trong hệ thống làm mát diesel tầu thuỷ thờng hay sử dụng bơm ly tâm cho vòng tuần hoàn nớc bơm cánh hút cho vòng tuần hoàn nớc biển Tính toán thông số bơm a Bơm nớc + Cột áp bơm Sức cản hệ thống làm mát phụ thuộc vào sức cản phận nh: Két nớc, ống dẫn, vách nớc thân vách xi lanh việc tính toán phức tạp cho kết không xác Vì tính bơm nớc làm mát ngời ta thờng chọn cột áp H= 3.5 - 15 mH2O; chọn H = mH2O + Lu lợng Lu lợng bơm tính theo công thức: Gb = Trong đó: 39 Gn (7-11) N TT NGIP Gb - Lu lợng bơm - Hệ số tổn thất bơm = 0,8 - 0,9; chọn = 0,8 Gn - Lu lợng nớc tuần hoàn hệ thống Gn = Q1m C n ( t nr t nv ) (kg/h) (7-12) Trong : Cn - Tỉ nhiệt nớc Cn = 4,187 (J/kg.độ) tnv,tnr - Nhiệt độ nớc vào nớc khỏi hệ thống động Điesel t = tnv - tnr = 15 ữ 20oC ; chọn t = 16oC Q1m - Nhiệt lợng truyền cho nớc làm mát (j/h); xác định theo công thức: Q1m = q1m Ne (7-13) q1m - Nhiệt lợng truyền cho nớc làm mát ứng với đơn vị công suất đơn vị thời gian (J/Kw.h) Đối với động Diesel l q1m = 1108 - 1138 (J/Kw.h) chọn q1m = 1130 (J/Kw.h) Ne - Công suất động cơ; Ne = 1000 (KW) Thay giá trị vào công thức (7-13) ta đợc kết quả; Q1m = 1130000 (J/h) Thay giá trị vào công thức (7-12) ta đợc kết ; Gn = 16867,7 (kg/h) Thay giá trị vào công thức (7-11) ta đợc kết ; Gb = 21084,6 (kg/h) = 21 (m3/h) Kết luận: Cần chọn bơm có Lu lợng Gb = 21 (m3/h) cột áp H = mH2O 40 N TT NGIP + Công suất tiêu hao cho bơm nớc Gb H 9,81 10 Nb = b cg (7-14) Trong đó: Nb - Công suất tiêu hao cho bơm Gb - Lu Lợng bơm; Gb = 21 (m3/h) H - Cột áp bơm; H = mH2O b - Hiệu suất bơm; chọn b = 0,7 cg - Hiệu suất giới bơm; chọn cg = 0,8 Thay giá trị vào công thức (7-14) đợc kết quả; Nb = 2,2 (KW) b Bơm nớc biển + Cột áp bơm H = ữ15 mH2O; chọn H = 10 mH2O + Lu lợng Lu lợng bơm tính theo công thức: G nb = Q0 C nb ( t nbr t nbv ) (kg/h) (7-15) Trong : Gnb - Sản lợng bơm nớc biển (kg/h) Cn - Tỉ nhiệt nớc biển Cn = 2,093 (J/kg.độ) tnv, tnr - Nhiệt độ nớc biển vào khỏi bầu làm mát; chọn t = tnv - tnr = 14oC Q0 - Nhiệt lợng nớc truyền cho nớc biển (J/h); Xác định theo công thức: Q0 = Q1m = 1130000 (J/h) Thay giá trị vào công thức ta đợc kết quả: Gnb =38563,9 (kg/h) = 38,6 (m3/h) Kết luận: Cần chọn bơm có: Lu lợng Gnb = 40 (m3/h) Cột áp H = 10 mH2O + Công suất tiêu hao cho bơm nớc biển N bm = 41 Gbm H 9,81 10 bm cg (7-16) N TT NGIP Trong đó: Nnb - Công suất tiêu hao cho bơm Gnb - Lu lợng bơm H - Cột áp bơm nb - Hiệu suất bơm; chọn nb = 0,7 cg - Hiệu suất giới bơm; chọn cg = 0,8 Thay giá trị vào công thức (7-16) đợc kết quả; Nnb = (KW) 3.4.2 Tính toán két giãn nở Nhiệm vụ két Bổ sung lợng nớc thiếu hụt cho hệ thống, bù lại lợng nớc tổn thất bị rò rỉ bốc trình lu thông làm mát động Tính toán két Stt Tên đại lợng Giá trị Đơn vị K.H Công thức Công suất động Ne 1360 cv Lợng tiêu hao cho mã lực lít/cv B Lợng bổ xung cho động Q1 6800 lít Ne.B Hệ số dung tích két bổ xung Chọn K1 1,05 Hệ số choán chỗ két Chọn K2 1,02 Thể tích két giãn nở động Q1.K1.K2 V 7283 lít Vậy chọn két giãn nở tích V= (m3) 3.4.3 Tính toán bầu làm mát nớc Nhiệm vụ bầu làm mát Trong hệ thống nớc ngọt, nớc làm mát tuần hoàn nên sau làm mát phải đợc hạ nhiệt độ quay trở lại làm mát tiếp Muốn phải có thiết bị làm giảm nhiệt độ làm mát cho nớc sau làm mát cho động Thiết bị bầu sinh hàn Kết cấu Về bầu làm mát nớc có kết cấu tơng tự bầu làm mát dầu nhờn Bộ phận quan trọng bề mặt trao nhiệt Nguyên tắc trao nhiệt - Chất trao nhiệt nớc (có nhiệt độ cao) vận động bên qua vách ngăn theo đờng zich zăc để kéo dài thời gian trao nhiệt - Chất nhận nhiệt có nhiệt độ thấp nớc mạn tầu ống Thông thờng sau khỏi bầu sinh hàn chất trao nhiệt chất nhận nhiệt giảm tăng đợc 10 ữ 150 C Tính toán Diện tích bề mặt làm mát 42 N TT NGIP V C.( t ' m t ' ' m ) k t F= t = 0,5.[(tm + tm) - (tb + tb)] tm-Nhiệt độ nớc cửa vào, tm = 800C tm- Nhiệt độ nớc cửa ra, tm = 700C tb-Nhiệt độ nớc biển cửa vào, tb = 200C tb- Nhiệt độ nớc biển cửa ra, tb = 350C t = 0,5.[(80 + 70) (20 + 35)] = 47,5 0C k- Hệ số truyền nhiệt nớc biển với nớc 1 = + + k m b Trong đó: m- Hệ số truyền nhiệt nớc ống Wm 550.1 + 0,003.( t ' m +t ' ' m ) t + d H m = Wm- Tốc độ lu động nớc ngọt, Wm = (m/s) dH- Đờng kính ống, dH = 0,1 (m) t- khoảng cách ống, t = 0,4 (m) 550.1 + 0,003.( 80 + 70 ) 0,4 + 0,1 m = = 900 (Kcal/m2.h.0C) b-Hệ số trao đổi nhiệt nớc mặn ống ,8 Wb + 0,0062.( t 'b +t ' 'b ) 0, d b b = 1290 Wb- Tốc độ nớc mặn ống, Wb = 1,5 (m/s) db- Đờng kính ống, db = 0,08 (m) 1,5 0,8 ( ) + , 0062 20 + 35 0,08 0, b = 1290 = 2289,32 (Kcal/m2.h.0C) - Hệ số dẫn nhiệt vật liệu ống - chiều dày ống /- bé không cần xét đến, ta có: m b 900.2298,32 k = m + b = 900 + 2298,32 = 646,742 (Kcal/m2.h.0C) 43 N TT NGIP 1,092798.10 5.0,98 1.( 80 70) V C.( t ' m t ' ' m ) 646,742.47,5 k t F= = = 34,86 (m2) Chng 4: Thiết kế hệ thống bôi trơn ca ng c diesel cụng sut 1000 kw 4.1 Nhiệm vụ yêu cầu hệ thống bôi trơn Nhiệm vụ Trong trình hoạt động động chi tiết chuyển động tơng nhau, bề mặt tiếp xúc ma sát bị mài mòn phát nhiệt làm hỏng chi tiết Vậy nhiệm vụ hệ thống bôi trơn : - Giảm ma sát mài mòn bề mặt chi tiết chuyển động tơng đối - Làm mát chi tiết động hoạt động 44 N TT NGIP - Làm công chất số hệ thống chuyền động - Chống han gỉ cho bề mặt động ngừng làm việc lâu ngày Yêu cầu - Dầu bôi trơn phải lọc sạch, không lẫn tạp chất nớc - bị ô xi hoá, có nhiệt độ bén lửa phù hợp với công suất động - Có độ nhớt phù hợp với tốc độ công suất máy - Sửa chữa, bảo dỡng, sử dụng thuận tiện 4.2 Lựa chọn phơng án thiết kế Để cung cấp dầu nhờn liên tục tới mặt ma sát chi tiết máy chuyển động động đốt trong, ngời ta lựa chọn phơng án bôi trơn, kiểu bố trí hệ thống bôi trơn khác Bôi trơn phơng pháp vung té a Sơ đồ Hình 4.1 - Sơ đồ bôi trơn vung té 1- Các te, 2- Thìa múc dầu, 3- Thanh truyền, 4- Cổ biên b Nguyên lý Dầu nhờn te đợc thìa múc dầu lắp đầu to truyền múc hất tung lên Nếu mức dầu te để xa thìa múc dầu hệ thống bôi trơn dùng bơm dầu đơn giản để bơm dầu lên máng dầu phụ, sau dầu nhờn đợc hắt tung lên Mỗi vòng quay trục khuỷu thìa hất lần Các hạt dầu vung té bên không gian te rơi tự xuống mặt ma sát ổ trục Để đảm bảo cho ổ trục không bị thiếu dầu vách ngăn bên cổ trục thờng có gân hứng dầu c u điểm - Đơn giản, giá thành thấp -Thờng dùng cho động có công suất nhỏ d Nhợc điểm phơng pháp dầu hao tốn nhiều,dầu nhanh biến chất không đảm bảo lu lợng dầu bôi trơn ổ trục tính tin cậy nên đợc sử dụng Bôi trơn tuần hoàn áp lực a Bơi trơn tuần hoàn áp lực te ớt * Sơ đồ cấu tạo 45 N TT NGIP Hình 4.2 - Sơ đồ bôi trơn te ớt 1,2,3- Bơm vận chuyển, 4- Thiết bị đo nhiệt độ , 5- Thiết bị đo áp suất, 6- Bầu lọc thô , 7- Sinh hàn ,8- Bầu lọc tinh 46 N TT NGIP *.Nguyên lý - Trc khi ng, ụng c phi kim tra lng du cỏc te bng thc thm du Nu thiu ht phi b sung Sau ú dung bm bm du lờn h thng ỏp sut quy nh theo dừi bng ỏp k - Khi động hoạt động, bơm động lai lấy dầu từ te qua miệng hút Dầu sau qua bơm chia làm phần Khoảng 15 - 30 % lợng dầu tới bầu lọc tinh trở te Phần lớn dầu lại tới bầu lọc thô sau đợc dẫn qua bầu sinh hàn dầu đợc làm mát bôi trơn cho chi tiết cần bôi trơn động Sau bôi trơn dầu tự rơi te tiếp tục đợc bơm bơm bôi trơn Nhiệt kế dùng đo nhiệt độ áp kế đo áp lực dầu bôi trơn đờng ống Qua biết nhiệt độ áp suất hệ thống có đảm bảo hay không *.Ưu điểm Dầu nhờn hệ thống bôi trơn đơc bơm dầu đẩy đến bề mặt ma sát dới áp suất định.Do hoàn toàn đảm bảo yêu cầu bôI trơn, làm mát tẩy rửa mặt ma sát ổ *.Nhợc điểm Dầu nhờn chứa te nên không đảm bảo chất lợng, dầu bôi trơn bị lẫn tạp chất trình cháy buồng đốt làm rơi sản vật cháy xuống Mặt khác tính chất lý hoá dầu không đợc đảm bảo tạp chất có tính axít sản sinh từ trình cháy lẫn vào 47 N TT NGIP Bôi trơn tuần hoàn áp lực te khô * Sơ đồ cấu tạo 10 Hình 4.3 - Sơ đồ bôi trơn te khô 1,2,3- Bơm vận chuyển, 4- Bầu lọc thô, 5- Sinh hàn , 6- Bầu lọc tinh, 7- Két lắng , Đồng hồ đo áp suất, 9- Đồng hồ đo nhiệt độ H thng ny cú c im khỏc bit nht so vi cỏc h thng cỏc te t l du nhn khụng cha cỏc te m cha kột lng Du sau i bụi trn tr v cỏc te c bm tr v kột *.Nguyên lý Hệ thống bôi trơn te khô có nguyên lý hoạt động tơng tự hệ thống bôi trơn te ớt Khi động hoạt động bơm bơm dầu từ két lắng bôi trơn cho chi tiết chuyển động Sau bôi trơn dầu rơi xuống te đợc bơm hút từ te đa két 19 tiếp tục đợc bơm bơm bôi trơn Bơm dự trữ phòng bơm gặp cố 48 N TT NGIP * Ưu điểm Khắc phục đợc nhợc điểm hệ thống te ớt dầu đợc chứa két bên Mặt khác dầu chứa két đảm bảo lợng dầu tới chi tiết ổn định động làm việc điều kiện nghiêng chúi lớn * Nhợc điểm Kết cấu phức tạp , 4.3 Tính toán thiết kế hệ thống bôi trơn Phơng pháp bôi trơn cỡng bức, te khô đợc lựa chọn làm phơng án thiết kế 4.3.1 Tính toán bơm dầu nhờn Nhiệm vụ bơm dầu nhờn Cung cấp dầu nhờn với áp suất định, tạo điều kiện cho dầu tuần hoàn dễ dàng tới tất chi tiết, bề mặt cần bôi trơn làm mát Cấu tạo bơm Bơm dùng hệ thống bôi trơn thờng bơm bánh hay bơm trục vít ta chọn bơm bánh Dầu cung cấp đến vị trí bôi trơn cần có áp suất lớn lu lợng ổn định Do dùng bơm bánh để cung cấp dầu nhờn Cấu tạo loại bơm gồm hai bánh ăn khớp với Một bánh chủ động động trực tiếp lai Bánh thứ hai ăn khớp với bánh thứ Khi hai bánh quay ngợc chiều tạo chênh áp lớn hai vùng trớc sau bánh Nguyên lý hoạt động - Khi động hoạt động, trục khuỷu lai trục bánh quay dẫn động bánh quay theo Khi hai bánh quay khoang phía trớc tạo đợc chân không, dầu từ cửa khoang đợc hút vào khoang đợc gạt vào rãnh hai bánh đa sang khoang thoát bên cửa thoát để bôi trơn theo chiều quay - Các van bố trí bơm có nhiệm vụ đảm bảo áp lực đờng thoát giá trị giới hạn định Trờng hợp áp lực đờng ống thoát lên cao giới hạn cho phép van mở dầu từ đờng ống thoát trở đờng ống hút khoang trớc lại vào bơm Tính toán bơm Việc tính toán bơm dầu nhờn tính chọn Do thông số cần tính lu lợng cột áp bơm sau vào để chọn cho phù hợp a Cột áp bơm Cột áp bơm đợc tính theo công thức sau: 49 N TT NGIP H=P/ (7- 1) Trong đó: H - Cột áp bơm P - áp suất đẩy bơm; chọn P = 0,2 (MN/m2) - Trọng lợng riêng dầu bôi trơn; = 9,2.103 (N/m3) Thay giá trị vào công thức (7- 1) ta đợc: H = 19 (mH2O) b Lu lợng bơm Nhiệt lợng dầu mang đơn vị thời gian để bôi trơn chi tiết động Q = (30 ữ 60).Ne = 50.Ne = 50.4000 = 200000 (Kcal/h) K Q Lu lợng bơm áp lực: V = d C.( t t1 ) Trong đó: K- hệ số dự trữ, K = 1,5 d- mật độ dầu nhờn 150C, d = 0,9 kg/lít C- tỉ nhiệt dầu nhờn t1- nhiệt độ đầu vào, t1 = 550C t2- nhiệt độ đầu ra, t2 = 650C C = 0,937 - 0,3.0,9 + 0,0011.(t1 - 15) = 0,937 - 0,3.0,9 + 0,0011.(55 - 15) = 0,711 Kcal/kg.độ 1,5.200000 = 46882 ,33 V = 0,9.0,711.( 65 55) (lít/h) Bơm hệ thống bôi trơn bơm bánh Với động thấp tốc, chọn: Số răng: Z = Mô đun: m = Đờng kính vòng lăn bánh răng: d0 = m.Z = 5.8 = 40 Công suất tiêu dùng cho bơm dầu nhờn V P N = 2700. m m: hiệu suất giới bơm, m = 0,7 P- áp lực công tác hệ thống, P = (kG/cm2) V P 46882 ,33.2 = 49,61 N = 2700. m = 2700.0,7 (cv) Vậy chọn bơm có lu lợng: Q > 46882,33 (lít/giờ), Công suất: N > 49,61 (Cv) Chọn: 50 N TT NGIP Q = 47 (m3/h) N = 50 (cv)= 36,77 (kw) 4.3.2 Tính toán bầu lọc a Cấu tạo Sử dụng bầu lọc ly tâm để lọc dầu nhờn Cấu tạo bầu lọc ly tâm gồm vỏ rô to quay quanh trục Rô to quay quanh trục tạo lực ly tâm Ngoài thân bầu lọc có đờng ống cho dầu vào dầu khỏi bầu lọc b Nguyên tắc hoạt động Dầu nhờn có áp suất cao vào bầu lọc theo khoang rỗng ống vào trụ quay vào đầy rô to theo hai ống dẫn phun qua vòi phun Dới tác dụng phản lực có tia phun rô to quay với tốc độ lớn Khối dầu bên quay theo Dới tác dụng lực ly tâm, hạt cặn bẩn bị văng phía vỏ rô to Do khối dầu sát trục vỏ rô to đợc lọc Dầu theo lỗ dầu chẩy qua ống dẫn đến đờng dầu để bôi trơn Lợng dầu sau phun khỏi vòi phun chảy te Các tạp chất tích tụ lại bầu lọc bám vỏ đế rô to 51 N TT NGIP c Tính toán - Vic tớnh toỏn mỏy phõn ly du nhn l tớnh chn Vỡ vy, ch cn tớnh dung tớch ca mỏy phõn ly t ú s chn loi mỏy cú dung tớch, kt cu phự hp vi kt qu tớnh Dung tích máy lọc ly tâm xác định theo công thức: 1,36.g m Ne Q= (lít/h) (7-8) Trong đó: Q - Dung tích máy lọc gm- Suất tiêu hao dầu nhờn động cơ; gm = 1,25 (kg/cv.h) Ne Cụng sut ca ng c; Ne = 1000 (KW) - T trng ca du nhn ; = 0,92 (kg/lít) Thay giá trị vào công thức (7-8) đợc kết Q = 5435 (lít/h) 4.3.3 Tính toán bầu làm mát dầu nhờn Nhiệm vụ Giữ cho nhiệt độ dầu giới hạn định để độ nhớt thay đổi, đảm bảo lu thông bám bề mặt cần bôi trơn Kết cấu Nguyên tắc trao nhiệt - Nớc biển làm nhiệm vụ ống - Dầu làm chất trao nhiệt bên ống có chiều ngợc với chiều lu động nớc để tăng tác dụng truyền nhiệt Tính toán bầu làm mát Diện tích bề mặt làm mát V C.( t ' m t ' ' m ) k t F= t = 0,5.[(tm + tm) - (tb + tb)] tm- Nhiệt độ dầu nhờn cửa vào, tm = 650C tm- Nhiệt độ dầu nhờn cửa ra, tm = 550C tb-Nhiệt độ nớc cửa vào, tb = 350C tb- Nhiệt độ nớc cửa ra, tb = 450C k- Hệ số truyền nhiệt dầu với nớc 1 = + + k m b Trong đó: 52 m- Hệ số truyền nhiệt dầu ống N TT NGIP Wm 550.1 + 0,003.( t ' m +t ' ' m ) t + dH m = Wm- Tốc độ lu động dầu, Wm = (m/s) dH- Đờng kính ống, dH = 0,1 (m) t- khoảng cách ống, t = 0,4 (m) 550.1 + 0,003.( 65 + 55) 0,4 + 0,1 m= = 830 (Kcal/m2.h0C) b- Hệ số trao đổi nhiệt nớc ống ,8 Wb + 0,0062.( t 'b +t ' 'b ) 0, d b b = 1290 Wb-Tốc độ nớc ống, Wb = 1,5 (m/s) db- Đờng kính ống, db = 0,08 (m) b = 1290 1,5 0,8 ( ) + , 0062 t ' + t ' ' b b 0,08 0, = 2756,65 (Kcal/m2.h0C) - Hệ số dẫn nhiệt vật liệu ống - chiều dày ống /- bé không cần xét đến, ta có: m b 830 2756,65 k = m + b = 830 + 2756,65 = 637,93 (Kcal/m2.h0C) 46882 ,33.0,9.0,711.( 65 55) V C.( t ' m t ' ' m ) 637,93.20 k t F= = = 23,51 (m2) 53 [...]... án thiết kế Để làm mát động cơ ngời ta sử dụng nhiều phơng pháp khác nhau Nhng mục đích cuối cùng phải lựa chọn phơng án tối u nhất Nghĩa là phải đảm bảo tính kỹ thuật và kinh tế nhất Hệ thống làm mát động cơ Diesel hiện nay thờng dùng hệ thống làm mát với chất làm mát là nớc Dựa theo kiểu tuần hoàn của nớc thì hệ thống chia làm 2 loại: Hệ thống làm mát kín và hệ thống làm mát hở 3.2.1 Hệ thống làm mát. .. trình khi động cơ chạy ở chế độ thiết kế a Thể tích nhiên liệu chu cấp cho một chu trình ở chế độ thiết kế Vct = g e Ne. 120.n.i. nl (lít) (2-1) Trong đó ge - Suất tiêu hao nhiên liệu có ích của động cơ ; ge = 231.5 (g/K W.h) Ne - Công suất thiết kế của động cơ ; Ne = 1000 KW i - Số xi lanh của động cơ ;i=6 - Số kì của động cơ ;=2 n - Vòng quay của động cơ ; n = 250 (v/p) nl - Khối lợng riêng của nhiên. .. đảm bảo cho động cơ làm việc; chọn T = 8h Thay các giá trị vào công thức (6-1) ta đợc kết quả: V = 2.64 (m3) Chọn V = 3 (m3) 35 N TT NGIP Chng 3: Thiết kế hệ thống làm mát phc v ng c diesel cụng sut 100 0kw 3.1 Yêu cầu đối với hệ thống làm mát - Nớc làm mát phải sạch ít tạp chất và các chất ăn mòn kim loại - Nhiệt độ nớc làm mát phải hợp lý, nhiệt độ nớc vào làm mát không đợc thấp quá sẽ gây ứng suất. .. trí kết cấu hệ thống đối với từng động cơ là khác nhau Do đó việc lựa chọn phơng án thiết kế dựa trên cơ sở phân loại các hình thức của hệ thống nhiên liệu nh sau: 2.2.1 Hệ thống phun nhiên liệu gián tiếp 1 Sơ đồ Hình 2.1 - Sơ đồ nguyên lý hệ thống phun gián tiếp 1- Két trực nhật, 2- Bầu lọc nhiên liệu, 3- Bơm vận chuyển nhiên liệu, 4- Bơm cao áp, 5- Đờng ống cao áp, 6- Vòi phun 2 Nguyên lý hoạt động. .. Ne (3-3) Trong đó : ge - Suất tiêu hao nhiên liệu có ích của động cơ; ge = 231.5 (g /KW. h) Ne - Công suất thiết kế của động cơ; Ne = 1000 (KW) Thay các giá trị vào công thức (3-1), (3-2), (3-3) đợc kết quả: Q = 891(kg/h) b Cột áp của bơm - Các bơm nhiên liệu thờng tạo ra áp suất đẩy từ 0,15 0,2 MN/m 2 chọn bơm có áp suất đẩy P = 0,2 (MN/m2) Cột áp của bơm sẽ đợc tính theo công thức sau: H=P/ (3- 4)... đảm bảo nhiên liệu đợc cấp liên tục cho bơm cao áp làm việc ngay cả khi các bầu lọc bị cáu bẩn gây sức cản lớn quá giới hạn cho phép thì lu lợng của bơm chuyển nhiên liệu phải lớn hơn 2- 3.5 lần lợng nhiên liệu cực đại cấp cho động cơ Chọn : Q = 3,5.G (3-1) Trong đó : G- Lợng nhiên liệu cực đại cấp cho động cơ trong 1h (Động cơ quá tải 10%) G = 1,1.G (3-2) G - Lợng nhiên liệu cấp cho động cơ chạy ở... 2.4 Thiết kế hệ thống nhiên liệu 2.4.1 Tính toán bơm cao áp 1 Nhiệm vụ bơm cao áp Bơm cao áp có nhiệm vụ cung cấp nhiên liệu cho xi lanh động cơ đảm bảo: - Nhiên liệu có áp suất cao, tạo chênh áp lớn trớc và sau lỗ phun - Cung cấp nhiên liệu đúng thời điểm và theo quy luật mong muốn - Cung cấp nhiên liệu đồng đều vào các xi lanh động cơ - Dễ dàng và nhanh chóng thay đổi lợng nhiên liệu cấp cho chu trình... vành khăn 10- Nắp nối với ống nhiên liệu; 11- Đờng dẫn nhiên liệu Vòi phun là một trong những bộ phận quan trọng của hệ thống nhiên liệu Thực tế có rất nhiều loại vòi phun, việc sử dụng vòi phun loại nào phụ thuộc hoàn toàn vào hệ thống nhiên liệu: - Vòi phun nhiên liệu hở: Dùng cho hệ thống phun kiểu khí nén - Vòi phun nhiên liệu kín dùng van: Dùng cho hệ thống phun nhiên liệu gián tiếp - Vòi phun... cung cấp nhiên liệu sạch cho động cơ dùng hàng ngày Thể tích két phải đảm bảo cho động cơ làm việc ở chế độ thiết kế trong khoảng 4 ữ24 giờ b Tính thể tích két Thể tích két trực nhật đợc tính theo công thức sau: V = k Trong đó: V- Thể tích két trực nhật k - Hệ số dự trữ két; chọn k = 1,1 34 G T (6-1) N TT NGIP G -Lợng nhiên liệu động cơ tiêu thụ trong 1h; G = 255 (kg/h) - Trọng lợng riêng của nhiên. .. tu thy 13 N TT NGIP 1.4 14 Kt qu tớnh N TT NGIP - Công suất tính đợc : Ne = 1000, 4 KW - Sai số công suất : Ne = 100 % (Nem Ne )/Nem = 100% (1000, 4 1000 ) /1000= 0,0004(%) Ne = 0,0004 (%) < 1(%) thỏa mãn 15 N TT NGIP Chng 2: Thit k h thng nhiờn liu phc v ng c diezen 1000 KW 2.1 Yêu cầu đối với hệ thống nhiên liệu -D tr v cung cp nhiờn liu m bo cho h ng lc lm vic bỡnh thng trong sut thi gian hnh ... Hệ thống làm mát động Diesel thờng dùng hệ thống làm mát với chất làm mát nớc Dựa theo kiểu tuần hoàn nớc hệ thống chia làm loại: Hệ thống làm mát kín hệ thống làm mát hở 3.2.1 Hệ thống làm mát. .. lớn cho việc làm mát động nên làm giảm sức trở tầu Từ u điểm hệ thống làm mát kiểu tuần hoàn kín hẳn hệ thống làm mát tuần hoàn hở nên chọn hệ thống làm mát kiểu tuần hoàn kín làm ph ơng án thiết. .. Thiết kế hệ thống làm mát phc v ng c diesel cụng sut 100 0kw 3.1 Yêu cầu hệ thống làm mát - Nớc làm mát phải tạp chất chất ăn mòn kim loại - Nhiệt độ nớc làm mát phải hợp lý, nhiệt độ nớc vào làm mát