34. Корабна дизелова охладителна система като обект на температурен контрол
Какви охладителни системи имат корабните дизели?
Мощните нискооборотни корабни дизелови двигатели обикновено са оборудвани с независими системи за охлаждане на цилиндри, капаци, бутала и дюзи. В някои случаи, като например за спомагателни двигатели или основни двигатели със средна скорост и малка мощност, една система служи за охлаждане на група възли за двигателя като цяло. Всяка автономна охладителна система се разглежда като обект на регулиране.
Какво представлява електрическата схема на охладителната система на двигателя?
При затворена система (фиг. 88), прясната вода се изпомпва през пространството зад ризата2от помпа /, циркулираща през вътрешен затворен кръг. Предвиден е разширителен резервоар3.за компенсиране на разширението на течността и отстраняването на въздуха от затворената верига.Процесът на отстраняване на топлината се извършва последователно през два топлообменника: от газове през стената на цилиндровата втулка към прясна вода (първи топлообменник) и от прясна вода през топлообменник4(охладител) към морска вода. Извънбордовата вода се изпомпва през охладителя чрез помпа5.Температурното състояние на стената също се определя от температурата на водата на изхода на двигателяtr, която се приема като контролиран параметър. От страната на захранване на регулирания обект топлинният поток идва от работния флуид (газ) през втулката на цилиндъра към водата, циркулираща в пространството на кожуха. Количеството топлина, предадено на вода за единица време през стената на втулката на цилиндъра,
Q суб. = Q dv. = k двигател Fmot Δ tcp,
Където:kdv- коефициент на топлопреминаване от газове към вода, kW (m 2 0 С);
Feng- топлообменна площ на цилиндрите на двигателя, m 2;
Δtcp— средна температурна разлика, С.
Какви методи се използват за контрол на температурата на охлаждащата среда?
Използват се два метода за контрол на температурата на охлаждащата среда: първият е чрез промяна на количеството вода, изпомпвана през двигателя, вторият е чрез промяна на температурата. Първият не се използва самостоятелно в морски дизелови инсталации. Това се дължи на факта, че за малки количества
вода и следователно ниските му скорости, възможно е нарушение на циркулацията на потока и появата на локално прегряване на стените.
Какви методи се използват за контрол на температурата на водата на входа на двигателя?
Промените в условията за отвеждане на топлина чрез контролиране на температурата на водата на входа на двигателяtмогат да бъдат реализирани по следните конструктивни начини (фиг. 89): байпас във вътрешната верига, дроселиране, байпас и байпас във веригата на морската вода.
Какъв е методът за байпас във вътрешния цикъл?
Методът на байпас във вътрешната верига (фиг. 89, а) позволява в отворена система да се променя температурата на водатаt,, влизаща в двигателя. В този случай през двигателя се изпомпва постоянно количество вода G. Това се постига чрез смесване на входа на студената вода с горещата вода, излизаща от двигателя на входа на помпата (в точка А).
Регулиращият орган разпределя потока вода, напускащ двигателя, на две части, насочвайки (заобикаляйки) едната част от него в циркулационния кръг, а другата част гел зад борда. Условията за материалния и топлинния баланс се определят от изразите
G \u003d Gp + Gsl и G t1 \u003d G n t 2 + G cn (t 2 - t1)
където t 2—температура на водата на изхода на двигателя, °C.
В затворена система, охладената вода на закритоверигаGslне се източва зад борда, а се изпраща към охладителя на външната верига. Поема се от хладилника с помпа.За смесване вода с температураtnp2от хладилника постъпва в точка А. Отвеждането на топлина ще се влияе от свойствата на хладилника и процеса на топлообмен в него, тъй като те определят температуратаtpr2.
Връзката между спада на температурата на водата в двигателя t2—t1 и спада на температурата на прясната вода в охладителя tpr1—tnp2или t2—tpr2 се получава от уравнението на топлинния баланс:
от уравнението на баланса: t2—tpr2 = G/ Gsl (t2—t1)Как се осъществява методът на дроселиране?
Методът на дроселиране в извънбордовия воден кръг е показан на фиг. 89б. Вътрешният контур е затворен. Количеството прясна вода, изпомпвано през двигателя и през охладителя, е еднакво и равно на G. За да промени температурата на водатаti, влизаща в двигателя, регулаторът, монтиран на линията за подаване на морска вода, променя количеството вода, изпомпвано през охладителя чрез дроселиране.
Разликата в температурата на прясна вода в хладилника е равна на разликата в двигателя
Как се прилага методът на схемата?
Методът на байпаса в извънбордовия воден кръг (фиг. 89, c) се различава от метода на дроселиране само в принципа на работа на регулаторния орган. В разглежданата схемаРОсъщо е монтиран на напорния тръбопровод на помпата. Той променя количеството морска вода, изпомпвано през охладителя, като изхвърля част от водата зад борда, заобикаляйки охладителя. Връзката между падането на температурата на прясната вода в двигателя и охладителя е същата като при дроселирането.
Какъв е начинътбайпас във веригата на морската вода?
Характеристика на байпасния метод във веригата на морската вода (фиг. 89, d) е, че количеството циркулираща вода не се променя както в веригата на прясна вода G, така и в веригата на морската вода Gx , Количеството отстранена топлина се променя чрез контролиране на температурата на морската вода, влизаща в хладилника. Регулаторът, както в случая на байпас във вътрешната верига, връща част от нагрятата морска вода Gn към всмукателната тръба на помпата. Нагрятата вода се смесва (в точка А) със студената морска вода и морската вода влиза в охладителя с температураtxi>t3.Температурната разлика на прясната вода в хладилника е равна на температурната разлика в двигателя, т.е.tnp— tnp-2= t2— t1.
И при трите метода на регулиране чрез въздействие върху външната верига (виж фиг. 89, b, c, d) спадът на температурата на прясната вода в хладилника е пропорционален на спада на температурата на морската вода в него
Съотношението на скоростите на водния поток във веригитеGx/Gе постоянно при байпасния метод.
Какво е общото в различните начини на регулиране?
При регулиране по байпасния метод както във веригата на прясна вода (вижте Фиг. 89, а), така и във веригата на външната вода (вижте Фиг. 89,d), регулиращият орган действа като сепаратор на потока. Можете също да го поставите в точкатаAотместване на потоците. В същото време не се наблюдават фундаментални промени в условията на топлообмен и охлаждане на корабния двигател.
Така монтираният регулиращ орган се нарича проточен смесител.
Анализирайки получените зависимости за падане на температурата на прясна вода в двигателя и охладителя и за трите метода на регулиране по отношение на ефекта върху веригата на морската вода, е възможно да сеимайте предвид, че температурните разлики са равни една на друга. Температурите също са еднакви. Температурните разлики могат да се използват за преценка на топлинното натоварване на двигателя. Тъй като в стационарно състояние G = const. тогава тези разлики са пропорционални на количеството отделена топлина.