Логотип Автор24реферат
Задать вопрос
Реферат на тему: Двигатель внутреннего сгорания (судовые энергетические установки)
100%
Уникальность
Аа
16133 символов
Категория
Энергетическое машиностроение
Реферат

Двигатель внутреннего сгорания (судовые энергетические установки)

Двигатель внутреннего сгорания (судовые энергетические установки) .doc

Зарегистрируйся в два клика и получи неограниченный доступ к материалам,а также промокод Эмоджи на новый заказ в Автор24. Это бесплатно.

Введение

Развитие современного флота Российской Федерации, разработка и строительство перспективных кораблей и судов невозможны без развития судовых энергетических установок (СЭУ). Выбор типа СЭУ является одним из наиболее важных этапов проектирования судна.
В настоящее время СЭУ с дизельными двигателями являются самыми экономичными и находят широкое применение на флотах всего мира. В ближайшей перспективе отчетливо просматривается тенденция к совершенствованию дизельных установок, и это одно из направлений дальнейшего развития судовой энергетики [1].
В настоящее время для российского флота характерно отсутствие серийного производства энергетических установок. Резервы улучшения показателей отечественных СЭУ - повышение агрегатной мощности за счет роста среднего эффективного давления, снижение удельного эффективного расхода топлива, увеличение технического ресурса известными методами - практически исчерпаны. Поэтому в последнее время широко развивается другое направление - применение новых типов энергетических установок с целью повышения энергетической эффективности, экономичности и экологической безопасности судов.
1.1. Перспективные направления развития поршневых двигателей в составе судовых энергетических установок
Перспективным направлением является создание комбинированных энергетических установок (КЭУ) со свободнопоршневыми дизель-генераторами (СПДГ). Это эффективное направление совершенствования экологических и экономических характеристик. Предельное упрощение и сокращение массы и габаритов дизель-генераторов достигается полным исключением всех валов и всех механических приводов и передач.
Уменьшение эксплуатационного расхода топлива СПДГ по сравнению с транспортными дизель-генераторами традиционного исполнения составит не менее 30 %. В СПДГ возможно удовлетворение экологических требований МАРПОЛ 73/78. Расход масла у известных СПДГ на порядок меньше, чем у обычных. В СПДГ исключены поршневые пальцы, шатуны, коленчатые и распределительные валы, их приводы и опоры, противовесы и маховики, практически все межагрегатные и управляющие механические связи заменены информационными, реализуемыми микропроцессорным управляющим устройством - микроконтроллером.
К КЭУ второго уровня сложности можно отнести турбокомпаундный двигатель. Прототип такой энергетической установки с силовой турбиной был разработан и испытан на базе серийной модели «Камминс NTC-400» (рис. 2).
Базовый двигатель NTC-400 (6ЧН 14/15,2) с наддувом и охлаждением наддувочного воздуха имеет номинальную мощность 298 кВт при 2 100 об/мин. Минимальный удельный расход составляет 193 г/(кВт • ч), расход на номинальном режиме-200 г/(кВт • ч). Силовая турбина низкого давления с радиальным подводом газа использует энергию отработавших газов (ОГ), выходящих из агрегата турбонаддува; вместе с корпусом подшипников она составляет отдельный модуль [4]. Два других модуля - высокооборотный и низкооборотный редукторы (со встроенной гидромуфтой). Двигатель оборудован двухконтурной системой охлаждения для снижения температуры заряда, что повысило термический КПД и снизило содержание окислов азота в ОГ.


Рис. 2. Схема турбокомпаундного двигателя
Использование силовой турбины потребовало некоторой конструкторской доработки дизеля, которая коснулась распределительного вала, клапанов, выпускных каналов, выпускного коллектора и турбонагнетателя; это позволило уменьшить потери в процессе выпуска. Ни температура, ни напряжение в деталях цилиндро-поршневой группы не повысились.
Создание в ближайшем будущем работоспособного адиабатного двигателя с достаточно высоким ресурсом во многом -зависит от успехов материаловедения. Еще одна проблема - это смазка, которая должна выдерживать высокую температуру на поверхности цилиндра (480 °С вместо обычных 180-205 °С).
Из всего сказанного можно сделать предположение: в ближайшие 15—20 лет транспорт, оснащенный КЭУ, займет лидирующее положение в выпусках различных видов транспортных средств ведущих мировых фирм.
Одним из основных достоинств двигателя является более низкий расход топлива на эксплуатационных режимах работы (в диапазоне мощности 50...85 % от номинальной)

Зарегистрируйся, чтобы продолжить изучение работы

. Экономия топлива достигает приблизительно 1,5...3,0 г/(кВт • ч), что выражается, например, для танкера среднего водоизмещения, оснащенного главным двигателем мощностью 27 200 кВт, годовой экономией топлива в 200...300 т .
Одним из наиболее перспективных путей является широкое внедрение энергопреобразующих систем на основе машин Стирлинга. Конструктивно машина Стирлинга представляет собой удачное сочетание в одном агрегате компрессора, детандера и теплообменных устройств: теплообменника нагрузки (нагревателя или конденсатора), регенератора и холодильника (рис. 3). В качестве рабочего тела используют, как правило, гелий, воздух, азот, водород, которые во внутреннем контуре машины совершают прямой или обратный термодинамический цикл, состоящий из двух изотерм и двух изохор.

Рис. 3. Принципиальная схема машины Стирлинга: 1 - рабочий поршень; 2 - холодильник;
3 - регенератор; 4 - теплообменник нагрузки; 5 - поршень-вытеснитель
Преимущества двигателей Стирлинга:
-осуществление процесса горения вне рабочих цилиндров, протекающего равномерно;
-высокая степень экологической чистоты, как самих рабочих тел машин Стирлинга, так и отработавших сред;
-высокая энергетическая эффективность (термический КПД цикла идеальной машины Стирлинга равен КПД цикла Карно) [1];
-возможность работы на любом виде горючего.
Недостатки:
-сложность математического описания и методов расчета проектируемых машин;
-сложность разработки и конструктивного исполнения основных узлов, обусловленная высоким давлением (15—40 МПа), особенностями рабочих тел, многообразием компоновочных схем и внешним подводом теплоты;
-сложность технологического исполнения, связанная с применением жаропрочных сплавов и цветных металлов, изготовлением и упаковкой насадки регенератора.
Проблема достижения действующих и перспективных требований, предъявляемых к судовым энергетическим установкам, является комплексной, и для ее решения необходимы совместные усилия научных институтов, инженеров-конструкторов, производителей двигателей и топлива.
1.2. Судовые энергетические установки системы и устройства
Актуальность проблемы использования газопоршневых двигателей (ГПД) в составе судовых энергетических установок (СЭУ) обусловлена двумя факторами: стремлением сократить потребление топлив нефтяного происхождения и необходимостью повышения экологической безопасности СЭУ Влияние выбросов СЭУ на глобальное состояние воздушного бассейна является ограниченным, составляя 5 - 7 % от общего количества выбросов вредных веществ стационарными энергетическими установками и наземными транспортными средствами [1].
Однако, из-за большой агрегатной мощности, судовые двигатели внутреннего сгорания (ДВС) могут являться основными источником загрязнения атмосферы в таких локальных зонах, как порты, гидротехнические сооружения, акватории рек в черте города. Эмиссия токсичных соединений и твердых частиц с отработавшими газами регламентирована российскими и международными стандартами (Euro, IMO, TA-Luft, Tier).
Перспективными газообразными топливами следует считать природный газ и альтернативные топлива, представляющие собой химические соединения, не являющиеся продуктами переработки нефти. Сравнительный анализ различных видов альтернативных топлив для судовых энергетических установок с точки зрения токсичности отработавших газов выполнен в работе [3], в которой с учетом особенностей хранения и использования различных газообразных топлив сделан вывод о наибольшей перспективности природного газа.
К перспективным и альтернативным топливам в настоящее время относят природный газ — метан (СН4), водород (Н,), биогаз на основе метана, сжиженные углеводородные газы: пропан (C3HR) и бутан (С4Н10). Задача снижения выбросов вредных веществ может быть также решена за счет использования в составе СЭУ двухтопливных двигателей, конструкции которых представлены в работах [1], [4].
Для водного транспорта расширение применения природного газа представляется наиболее вероятным

50% реферата недоступно для прочтения

Закажи написание реферата по выбранной теме всего за пару кликов. Персональная работа в кратчайшее время!

Промокод действует 7 дней 🔥
Больше рефератов по энергетическому машиностроению:

Роторно-поршневые двигатели (история, особенности конструкции, преимущества и недостатки)

34671 символов
Энергетическое машиностроение
Реферат
Уникальность

Структура топливно-энергетического комплекса России

32915 символов
Энергетическое машиностроение
Реферат
Уникальность

Проблемы современной энергетики

15742 символов
Энергетическое машиностроение
Реферат
Уникальность
Все Рефераты по энергетическому машиностроению
Закажи реферат

Наш проект является банком работ по всем школьным и студенческим предметам. Если вы не хотите тратить время на написание работ по ненужным предметам или ищете шаблон для своей работы — он есть у нас.