Nghiên cứu sự ảnh hưởng của trạng thái kỹ thuật tổ hợp tuabin khí, máy nén và sinh hàn gió tăng áp tới quá trình công tác của động cơ .... 58 3.2 Thứ tự tính toán ảnh hưởng của chất lượn
Trang 1i
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học của riêng tôi, các tƣ liệu, số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc công bố trong bất cứ công trình nào khác
Tôi xin cam đoan rằng các thông tin trích dẫn trong luận văn đều đã đƣợc ghi rõ nguồn gốc
Tác giả luận văn
KS Nguyễn Văn Kiên
Trang 2LỜI CẢM ƠN
Được sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo TS Phạm Xuân Dương cùng các thầy cô và các bạn đồng nghiệp, tôi đã hoàn thành đề tài tốt nghiệp thạc sỹ đúng hạn Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy giáo hướng dẫn TS Phạm Xuân Dương và các thầy khác đã giúp đỡ tôi hoàn thành đề tài này
Tuy nhiên do thời gian có hạn nên đề tài này khó tránh khỏi những sai sót nhất định Kính mong được sự gúp đỡ của các thầy để đề tài của tôi hoàn thành tốt hơn
Xin chân thành cảm ơn!
Trang 3iii
MỤC LỤC
Lời cam đoan i
Lời cảm ơn ii
Mục lục iii
Danh mục các bảng v
Danh mục các hình vi
Mở đầu 1
Chương 1 TỔNG QUAN VỀ TĂNG ÁP CHO ĐỘNG CƠ DIESEL 3
1.1 Hệ thống tăng áp diesel tàu thủy 3
1.2 Ảnh hưởng của chất lượng tăng áp tới các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật của động cơ 12
1.3 Thiết bị trao đổi nhiệt 16
1.4 Sự cần thiết của việc làm mát trung gian cho không khí tăng áp 20
1.5 Ảnh hưởng của tổ hợp tuabin khí máy nén đến các thông số động cơ Diesel 21
Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH TRAO ĐỔI NHIỆT TRONG SINH HÀN GIÓ TĂNG ÁP VÀ CÁC THÔNG SỐ ĐẶC TRƯNG CHO CHU TRÌNH LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ 26
2.1 Cơ sở lý thuyết 26
2.2 Ảnh hưởng của trạng thái kỹ thuật tới sự cộng tác của các sinh hàn làm mát gió tăng áp 47
2.3 Nghiên cứu sự ảnh hưởng của trạng thái kỹ thuật tổ hợp tuabin khí, máy nén và sinh hàn gió tăng áp tới quá trình công tác của động cơ 53
CHƯƠNG 3 ẢNH HUỞNG CỦA CHẤT LUỢNG NHIÊN LIỆU ĐẾN QUÁ TRÌNH CHÁY CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL HANSHIN 6LU32 58
3.1 Giới thiệu về động cơ diesel tàu biểnHanshin loại 6LU32 58
3.2 Thứ tự tính toán ảnh hưởng của chất lượng tình trạng kĩ thuật sinh hàn gió tăng áp đến quá trình công tác của động cơ diesel Hanshin 6LU32 59
Trang 43.3 Xây dựng sơ đồ thuật toán tính toán ảnh hưởng của nhiệt độ đầu quá trình
nạp đến quá trình công tác của động cơ diesel Hanshin 6LU32 60
3.4 Giới thiệu về phần mềm tính toán 61
3.5 Kết quả tính toán lý thuyết ảnh hưởng của tình trạng kĩ thuật sinh hàn gió tăng áp đến quá trình công tác của động cơ 62
3.6 Tổng hợp từ kết quả tính toán 65
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 67
TÀI LIỆU THAM KHẢO 68
Trang 5v
DANH MỤC CÁCBẢNG
Trang 6DANH MỤC CÁCHÌNH
1.5 Hai loại cơ bản của hệ thống tăng áp tuabin 8
1.6
Quan hệ giữa ge và pe của động cơ Diesel với các mức độ
tăng áp khác nhau.1-không tăng áp; 2-pk=1,5Mpa;
3-pk=0,21Mpa
15
1.7 Sơ đồ phân loạithiết bị trao đổi nhiệt trong hệ thống động lực
1.8 Một số loại sinh hàn gió tăng áp trên động cơ Diesel tàu thủy 18 1.9 Ống dẹt bố trí so le có cánh hình chữ nhật
18 1.10 Ống dẹt bố trí song song có cánh hình chữ nhật 18 1.11 Ống dẹt bố trí so le có cánh gợn sóng
19
1.15 Ống tròn bố trí song song có cánh gợn sóng 19
1.17 Sự phụ thuộc của áp suất không khí nạp
1.18 Sự thay đổi hệ số nạp ηn và hệ số khí sót γr của động cơ hai
kỳtheo tỷ số pr/ps ở các vòng quay khác nhau 24 Xác định hệ số điều chỉnh εφ
Trang 7vii
2.2 Quá trình trao đổi nhiệt của hai chất lỏng cùng chiều 39 2.3 Quá trình trao đổi nhiệt của hai chất lỏng ngược chiều 40 2.4 Ảnh hưởng của tổn thất áp suất đến hệ số tổn thất ξ 51
2.5 Đặc tính cột áp lưu lượng của tổ hợp máy nén đường ống và
3.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ khí nạp TC1 đến áp suất cháy theo
3.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ khí nạp TC2 đến áp suất cháy theo
3.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ khí nạp TC3 đến áp suất cháy theo
3.5 Ảnh hưởng của nhiệt độ khí nạp đến áp suất cháy theo góc
Trang 8MỞ ĐẦU 1.Tính cấp thiết của đề tài
Đối với các động cơ diesel tàu thủy, một trong những yếu tố quan trọng là độ tin cậy và trọng lượng, kích thước nhỏ gọn Do động cơ diesel bố trí tăng áp bằng tuabin khí xả có công suất trên một đơn vị trọng lượng lớn nên chúng được ứng dụng phổ biến trong hệ động lực tàu thủy So với động cơ không tăng áp thì chúng còn có một số ưu điểm khác như: suất tiêu hao nhiên liệu nhỏ nhất ở các chế độ gần chế độ định mức; tuổi thọ cao và độ ồn nhỏ Với động cơ tăng áp, trạng thái kỹ thuật của hệ thống nạp có ảnh hưởng lớn tới tính kinh tế và độ tin cậy của động cơ, trong một số trường hợp có thể làm xấu quá trình làm việc của động cơ dẫn đến giảm kinh tế cũng như tuổi thọ của nó Để khai thác loại động cơ này có hiệu quả
và đảm bảo độ tin cậy, điều quan trọng nhất là phải duy trì trạng thái kỹ thuật của
hệ thống nạp, các thông số trạng thái không khí nạp trong phạm vi cho phép Nắm
rõ sự liên quan chặt chẽ giữa các thông số đầu vào với các thông số làm việc của động cơ diesel như công suất, suất tiêu hao nhiện liệu, tải trọng cơ và nhiệt lên các chi tiết làm việc của động cơ ở các chế độ khác nhau là đặc biệt quan trọng trong khai thác động cơ
Các thông số trạng thái của không khí nạp trong xy lanh ở đầu hành trình nén
và lượng không khí nạp mới có ảnh hưởng lớn đến toàn bộ chu trình công tác của động cơ và dẫn đến thay đổi áp suất có ích bình quân, hiệu suất chỉ thị… Mặc dù,
đã có một số tài liệu đề cập tới vấn đề này, tuy nhiên việc nghiên cứu cụ thể ảnh hưởng của trạng thái kỹ thuật sinh hàn gió tăng áp tới các thông số công tác của động cơ thì chưa có tài liệu nào nghiên cứu
Vì lý do đó nên tôi chọn đề tài tốt nghiệp thạc sỹ: “ Nghiên cứuảnh hưởng của
trạng thái kĩ thuật sinh hàn gió tăng áp đến quá trình công tác của động cơ
dieselHanshin6LU32”
2 Mục đích nghiên cứu của đề tài
Trang 92
và khai thác hiệu quả sinh hàn gió tăng áp trong quá trình khai thác sử dụng để nâng cao công suất động cơ
3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài
Đối tượng nghiên cứu của đề tài là nghiên cứu ảnh hưởng của trạng thái kỹ thuật sinh hàn gió tăng áp tới các thông số công tác của động cơ diesel tàu thủy Trong điều kiện hiện tại, luận văn chỉ giới hạn nghiên cứu ảnh hưởng trạng thái kỹ thuật sinh hàn gió tăng áp tới công suất chỉ thị và công suất có ích của động
cơ
4 Phương pháp nghiên cứu của đề tài
Nghiên cứu mô hình ảnh hương của trạng thái kỹ thuật sinh hàn gió tăng áp tới các thông số công tác động cơ diesel tàu thủy
Sử dụng phần mềm Matlab để xác định ảnh hưởng của trạng thái kĩ thuật sinh hàn gió tăng áp đến các thông số công tác của động cơ diesel tàu thủy
5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Trên cơ sở các mô hình toán học, đề tài phân tích ảnh hưởng trạng thái kỹ thuật sinh hàn gió tăng áp tới quá trình công tác của động cơ diesel, từ đó đề xuất các giải pháp xử lý
Trên cơ sở các bài toán tính nhiệt, đề tài đã phân tích, đánh giá được trạng thái kỹ thuật hiện tại của sinh hàn gió tăng áp
Từ kết quả nghiên cứu của đề tài làm cơ sở cho việc quản lý kỹ thuật sinh hàn gió tăng áp, khai thác hiệu quả trong quá trình khai thác sử dụng nhằm nâng cao
công suất động cơ
Trang 10CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ TĂNG ÁP CHO ĐỘNG CƠ DIESEL 1.1 Hệ thống tăng áp diesel tàu thủy
1.1.1 Khái niệm về hệ thống tăng áp động cơ
Động cơ không tăng áp, trực tiếp nạp không khí từ ngoài trời, do bị hạn chế
về số lượng không khí nạp vào xy lanh nên khả năng nâng cao công suất động cơ không lớn Nếu dùng một máy nén riêng để nén không khí trước rồi đưa vào xy lanh động cơ sẽ có thể làm tăng mật độ không khí, qua đó tăng khối lượng không khí nạp vào xy lanh mỗi chu trình Như vậy, trong mỗi chu trình công tác của động
cơ lượng nhiên liệu được đưa vào xy lanh nhiều hơn, làm tăng công suất động cơ khi mà khối lượng và kích thước động cơ tăng lên không nhiều Cách làm ấy được gọi là tăng áp
Với động cơ diesel, tăng áp là biện pháp cường hóa Pe tốt nhất Đặc biệt thời gian gần đây, kỹ thuật chế tạo tuabin và máy nén sử dụng năng lượng khí xả nên phạm vi sử dụng tăng áp ngày một mở rộng và áp suất tăng áp Pk ngày một nâng cao làm cho không những tính năng động lực học của động cơ tốt hơn động cơ không tăng áp mà còn giảm suất tiêu hao nhiên liệu Nếu áp suất có ích trung bình của động cơ diesel không tăng áp Pe thường không quá 0,7 – 0,9 Mpa thì Pe của động cơ diesel tăng áp rất dễ đạt 1,0 – 2,0 Mpa, nếu nâng cáo áp suất tăng áp Pk và làm mát trung gian cho không khí phía sau máy nén có thể đưa áp suất có ích trung bình Pe của động cơ thực nghiệm tới 4Mpa Nhiều động cơ tăng áp đang chế tạo hiện nay đã đạt được Pe≥3Mpa
Tuy nhiên càng nâng cao mức độ tăng áp, động cơ diesel được cường hóa càng nhanh về Pe sẽ làm tăng phụ tải cơ khí cũng như phụ tải nhiệt của động cơ, do
đó phải đặt ra những yêu cầu khắt khe khi chế tạo các chi tiết của nhóm piston, xy lanh, xupap, nắp xy lanh, bạc trục, bạc biên… Ngoài ra cũng đòi hỏi tạo ra hệ thống nhiên liệu mới với quy luật cấp nhiên liệu khắt khe hơn, vòi phun có áp suất
