Trang bị cải tiến hệ thống nạp thải của động cơ máy kéo d243 khi thủy hóa

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI PHẠM NGỌC THÀNH TRANG BỊ CẢI TIẾN HỆ THỐNG NẠP THẢI CỦA ĐỘNG CƠ MÁY KÉO D243 KHI THỦY HÓA LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC HÀ NỘI - 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI PHẠM NGỌC THÀNH TRANG BỊ CẢI TIẾN HỆ THỐNG NẠP THẢI CỦA ĐỘNG CƠ MÁY KÉO D243 KHI THỦY HÓA LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS PHẠM VĂN THỂ HÀ NỘI - 2014 LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan Luận văn tốt nghiệp Cao học: “Trang bị cải tiến hệ thống nạp thải động máy kéo D243 thuỷ hố” cơng trình khoa học cá nhân tôi, không chép Mọi nội dung trích dẫn hồn tồn trung thực, có khơng tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm Hà Nội, ngày 05 tháng 11 năm 2014 Tác giả luận văn Phạm Ngọc Thành LỜI CẢM ƠN Luận văn kết trình học tập, nghiên cứu nhà trường, kết hợp với kinh nghiệm q trình cơng tác với nỗ lực cố gắng thân Đạt kết này, em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến thầy Hội đồng khoa học trường Đại học Bách Khoa Hà Nội tạo điều kiện giúp đỡ em hoàn thành Luận văn Đặc biệt thầy PGS.TS Phạm Văn Thể người trực tiếp hướng dẫn giúp đỡ em suốt trình nghiên cứu Xin trân trọng cảm ơn! Hà Nội,ngày 05 tháng 11 năm 2014 Người thực Phạm Ngọc Thành MỤC LỤC Nội dung Trang Lời cam đoan Mục lục Danh mục bảng Danh mục hình vẽ, đồ thị MỞ ĐẦU 01 CHƯƠNG TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 04 1.1 GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ D243 04 1.1.1 Vấn đề chung 04 1.1.2 Đặc điểm động D243 04 1.1.3 Các hệ thống động D243 08 1.1.3.1 Hệ thống nhiên liệu 08 1.1.3.2 Hệ thống bôi trơn 10 1.1.3.3 Hệ thống làm mát 11 1.1.3.4 Hệ thống khởi động 12 1.2 NHU CẦU THỦY HÓA ĐỐI VỚI DÒNG ĐỘNG CƠ D243 TRONG ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM VÀ NHỮNG NGHIÊN CỨU 12 NHẰM THỦY HÓA 1.2.1 Nhu cầu chung 1.2.2 Nhu cầu thủy hóa dòng động D243 điều kiện Việt Nam 1.2.3 Sự khác biệt chế độ làm việc động thủy động máy kéo 1.2.4 Những nghiên cứu nhằm thủy hóa động D243 điều kiện Việt Nam 12 13 14 16 1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN 18 CHƯƠNG KHÁI NIỆM VỀ ỒN VÀ CÁC NGUỒN GÂY ỒN 20 CỦA ĐỘNG CƠ D243 2.1 TỔNG QUAN VỀ MỨC ỒN 20 2.1.1 Khái niệm chung tiếng ồn rung 20 2.1.2 Cảm nhận tiếng ồn rung 21 2.1.3 Mức ồn cho phép động 25 2.1.3.1 Các mức ồn động diesel khối động 25 2.1.3.2 Các mức ồn động diesel bơm nhiên liệu 26 2.1.3.3 Các mức ồn động diesel truyền lực bánh 27 2.1.3.4 Các mức ồn động diesel hệ thống nạp 27 2.2 CÁC NGUỒN GÂY ỒN CỦA ĐỘNG CƠ D243 28 2.2.1 Ồn trình nạp 28 2.2.2 Ồn thải 32 2.2.3 Ồn q trình cơng tác 34 2.2.3.1 Giai đoạn 34 2.2.3.2 Giai đoạn 34 2.2.3.3 Giai đoạn 35 2.2.3.4 Giai đoạn 36 2.2.4 Ồn piston đảo khe hở nhiệt với xy lanh 38 2.2.5 Ồn cân 40 2.2.6 Ồn hệ thống nhiên liệu 40 2.2.7 Ồn van phân phối khí 41 CHƯƠNG KHẢ NĂNG HỒN THIỆN HỆ THỐNG NẠPTHẢI ĐỘNG CƠ D243 KHI THỦY HÓA 43 3.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống nạp – thải động D243 nguyên thủy 43 3.2 Hệ thống nạp động D243 thủy hóa 44 3.3 Sơ đồ nguyên lý hệ thống thải động D243 thủy hóa 47 3.4 Xác định mức ồn cho động D243 chưa thủy hóa 50 3.4.1 Mức ồn q trình cơng tác 51 3.4.2 Các mức ồn khác động 53 3.4.3 Tính mức ồn tổng động 53 CHƯƠNG TÍNH TỐN ĐƯỜNG THẢI SAU KHI THỦY HÓA 55 4.1 Biện pháp giảm ồn cho động 55 4.1.1 Thiết bị tiêu âm dạng ma sát 55 4.1.2 Thiết bị tiêu âm dạng tích cực 56 4.1.3 Thiết bị tiêu âm phin lọc (Bộ lọc âm thanh) 57 4.1.4 Thiết bị tiêu âm cộng hưởng 59 4.1.5 Sự tiêu âm cách phun nước trực tiếp vào khí thải 59 4.2 Tính diện tích tiết diện ngang ống thải 61 4.3 Tính bình tiêu âm 62 4.3.1 Thể tích đường kính bình tiêu âm 64 4.3.2 Tính hiệu bình tiêu âm 65 4.3.2.1 Tính hiệu bình cộng hưởng 65 4.3.2.2 Tính hiệu ngăn phin lọc 66 4.3.2.3 Tính mức ồn chung động 67 4.4 Tính tổn thất đường thải 70 4.5 Biện pháp giảm nhiệt khoang máy tính lớp cách nhiệt 72 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 74 Tài liệu tham khảo 76 Phụ lục: Tính tốn nhiệt động D243 77 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng Trang Bảng 1.1 Các thông số kết cấu động D243 Bảng 2.1 Mức ồn tối đa cho phép 24 Bảng 2.2 Các mức ồn cho phép 24 Bảng 2.3 Các giá trị rung cho phép 24 Bảng 2.4 Các mức ồn đông diesel khối động 25 Bảng 2.5 Các mức ồn đông diesel bơm nhiên liệu 26 Bảng 2.6 Các mức ồn đông diesel truyền lực bánh 27 Bảng 2.7 Các mức ồn đông diesel hệ thống nạp 28 DANH MỤC CÁC BẢN VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình Trang Hình 1.1 Mặt cắt dọc động D243 Hình 1.2 Mặt cắt ngang động D243 Hình 1.3 Đường đặc tính ngồi động D243 Hình 1.4 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động D243 Hình 1.5 Sơ đồ hệ thống bơi trơn động D243 10 Hình 1.6 Sơ đồ hệ thống làm mát liệu động D243 11 Hình 1.7 Đồ thị đặc tính ngồi đặc tính chân vịt 15 Hình 1.8 Phương án hộp số cho động 16 Hình 1.9 Phương án hộp số cho hai động song song 17 Hình 2.1 Các đường cong biểu thị khó chịu đồng mức 22 Hình 2.2 Sơ đồ hút động D243 29 Hình 2.3 Kết cấu bình lọc khơng khí kiểu qn tính dầu 30 Hình 2.4 Sơ đồ hệ thống thải động D243 33 Hình 2.5 Đồ thị cơng biểu diễn trình cháy động D243 diesel 35 Hình 2.6 Các dạng dao động xilanh piston đảo khe hở 39 nhiệt Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống nạp - thải động D243 43 Hình 3.2 Sơ đồ hệ thống nạp động D243 thủy hóa 45 Hình 3.3 Sơ đồ đường thải động D243 thủy hóa 49 Hình 3.4 Thiết bị bù loại thấu kính 50 Hình 4.1 Thiết bị tiêu âm dạng ma sát 56 Hình 4.2 Thiết bị tiêu âm dạng tích cực 57 Hình 4.3 Thiết bị tiêu âm phin lọc 58 Hình 4.4 Thiết bị tiêu âm cộng hưởng 59 Hình 4.5 Thiết bị tiêu âm kết hợp 61 Hình 4.6 Thiết bị tiêu âm hoạt tính 62 Hình 4.7 Thiết bị tiêu âm kiểu phản lực 63 Hình 4.8 Bình tiêu âm kết hợp 63 Hình 4.9 Biểu đồ gây ồn động 68 Hình 4.10 Sơ đồ mơ mức ồn tàu 69 Hình 4.11.Sơ đồ phân bố mức ồn động 69 Để kiểm tra ảnh hưởng hệ thống thải (khi thủy hóa động D243) đến công suất động sao, ta tính tốn tổn thất tất đoạn ống thải Tổng tổn thất hệ thống ống thải gồm tổn thất tất đoạn ống thẳng cản cục bộ: ∆𝑃𝑃 = Ʃ∆𝑃𝑃𝑇𝑇 + Ʃ∆𝑃𝑃𝐶𝐶 (4.5) Trong đó: Ʃ∆𝑃𝑃𝑇𝑇 : Tổng tổn thất đoạn ống thẳng Ʃ∆𝑃𝑃𝐶𝐶 : Tổng tổn thất cản cục Tổn thất áp suất đoạn ống thẳng tính theo công thức: 𝑙𝑙 𝑣𝑣 ∆PTi = 10-4 ζ 𝑖𝑖 𝑑𝑑.2𝑔𝑔 Trong đó: , (m) li: Chiều dài đoạn ống thẳng (m); v: Tốc độ trung bình dịng chảy; Theo bảng (8.2) Trang bị động lực điêzen tàu thủy ta có: v = 50 (m/s) g: Gia tốc trọng trường 9,81 m/s2; d: Đường kính ống xả; d = 60.10-3 (m) ζ: Hệ số cản ống dẫn; Hệ số cản đường ống tính theo cơng thức: ζ= 0,582 (4.7) 0,6+0,06𝑡𝑡 Trong đó: t: Nhiệt độ trung bình khí xả: t = 4000C; Ta có: ζ = 0,582 0,6+0,06.400 = 0,02 Ʃ∆𝑃𝑃𝑇𝑇 = ∆PTi Ʃ∆𝑃𝑃𝑇𝑇 = ∆PT01 + ∆PT12+ ∆PT23 + ∆PT34 + ∆PT45 + ∆PT56 + ∆PT67 + ∆PT78 l = Σli = l01 + l12 + l23 + l34 + l45 + l56 + l67 + l78 l = 150+600+150+450+450+200+1000+300+1000+150+150 l = 4600 mm = 4,6 m; Thay kết vào 4.6 ta có: 71 Ʃ∆𝑃𝑃𝑇𝑇 = 10-4 0,02 4,6.502 60.10−3 2.9,81 (m) = 0,019 m; Tổn thất cục xác định theo biểu thức: ∆Pci = ζ 𝑣𝑣 2.𝑔𝑔 (m) (4.8) Trong đó: ζ – Hệ số cản cục bộ; Đối với khuỷu góc có ζ = 0,15 ÷ 0,3 Chọn ζ = 0,2 Ta có: Ʃ∆𝑃𝑃𝑐𝑐 = ∆Pci = 5.0,2 502 2.9,81 = 0,254 (m) Tổng tổn thất đường thải là: ∆P = 0,019 + 0,254 = 0,273 m Theo số liệu tra cứu từ tài liệu CKYPYguH.A (1970)Ƃap6δa CYMOMбᴎ buδpa yЧeй CygoblXA.BC, mức cản bình tiêu âm thường nằm khoảng : 0,100 ÷ 0,150 m cột nước Như vậy, tổng tổn thất hệ thống thải là: Theo Σ∆P = 0,273 + 0,100 = 0,373 (m) = 373 mm CKYPYguH.A Бap6δa (1970) CYMOMби buδpa yЧeй CygoblXA.BC, mức tổn thất cho phép là: 350 ÷ 400 mm Vậy, Σ∆P = 373 (mm) cột nước không ảnh hưởng nhiều đến công suất động 4.5 Biện pháp giảm nhiệt khoang máy tính lớp cách nhiệt Do động D243 hạ thủy lắp khoang máy kết cấu khoang máy đòi hỏi đường ống xả phải chạy cho không ảnh hưởng đến việc lại người công nhân Việc đường ống xả chạy dích dắc theo cấu tạo khoang may nguồn gây nhiệt lớn khoang máy dễ gây bỏng cho người công nhân thao tác sửa chữa Để khắc phục tình trạng này, suốt chiều dài đường ống thải quấn quanh đường ống lớp sợi amiăng bọc lớp vải amiăng bên Chiều dày tối thiểu lớp cách nhiệt tính chọn theo nhiệt độ tới hạn cho phép bề mặt lớp cách nhiệt: 72 Hình 4.12: Hình cắt đường ống xả Y = X.lnX = 2𝑘𝑘 × 𝛼𝛼2.𝐷𝐷𝑛𝑛 𝑡𝑡𝑡𝑡 −𝑡𝑡𝑛𝑛 (4.9) 𝑡𝑡𝑛𝑛−𝑡𝑡0 Trong đó: k- Hệ số dẫn nhiệt lớp cách nhiệt; kcal/mh.oC; k = 0,04 kcal/mh.oC; 𝛼𝛼2 : Hệ số truyền nhiệt từ bề mặt lớp cách nhiệt vào mơi trường khơng khí; 𝛼𝛼2 = 10 Kcal/m2 h.độ; 𝐷𝐷𝑛𝑛 : Đường kính ngồi ống dẫn; 𝐷𝐷𝑛𝑛 = 64 mm 𝑡𝑡𝑡𝑡 : Nhiệt độ bên lớp cách nhiệt, coi nhiệt độ môi chất, 𝑡𝑡𝑡𝑡 = 400 oC; 𝑡𝑡𝑛𝑛 : Nhiệt độ bên lớp cách nhiệt; 𝑡𝑡𝑛𝑛 = 60oC; 𝑡𝑡𝑜𝑜 : Nhiệt độ môi trường khơng khí bên ngồi; 𝑡𝑡𝑜𝑜 = 25oC Thay số ta có: Y= 2.0,04 × 10.64.10−3 400−60 60−25 = 1,21; Khi đó: X = 1,9 (Tra theo đồ thị hình 8.9: Trang bị động lực); X= 𝐷𝐷𝑐𝑐𝑐𝑐 𝐷𝐷𝑛𝑛 ; Trong 𝐷𝐷𝑐𝑐𝑐𝑐 : đường kính lớp cách nhiệt (m); Từ đó: 𝐷𝐷𝑐𝑐𝑐𝑐 = X.𝐷𝐷𝑛𝑛 = 1,9.64 = 121,6 mm; Chiều dày lớp cách nhiệt: δ= 𝐷𝐷𝑐𝑐𝑐𝑐 −𝐷𝐷𝑛𝑛 = 121,6−64 Quy tròn : δ = 30 mm = 28,8 mm 73 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ * Kết luận Trong thời gian 12 tháng làm luận văn, với nỗ lực thân giúp đỡ tận tình thầy giáo hướng dẫn PGS-TS Phạm Văn Thể, quan tâm thầy cô giáo Viện khí động lực, mơn Động đốt cấp lãnh đạo trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Với luận văn “Trang bị cải tiến hệ thống nạp thải động máy kéo D243 thủy hóa” tơi giải đầy đủ nội dung đề ra: 1- Đã rà soát, xem xét chất tượng phát ồn động 2- Đã tìm hiểu phân tích nguồn ồn động đốt phát nói chung động D243 nói riêng; Qua thấy mức ồn đường thải lớn gần trùng với mức ồn chung động Vì vậy, việc giảm ồn cho khí thải cần thiết 3- Đề xuất hướng cải tiến hệ thống nạp thiết kế trang bị Hệ thống thải thủy hóa 4- Thiết kế bình tiêu âm giảm ồn cho động D243 thủy hóa Sau tính tốn thiết kế bình tiêu âm, cho thấy kết cấu chọn cho phép giảm mức ồn đường thải mức cho phép Qua nội dung phân tích kết tính tốn tơi thấy kết phù hợp với điều kiện thủy hóa động D243, Hệ thống thải thiết kế hợp lý * Kiến nghị hướng phát triển đề tài Sau nghiên cứu độ ồn động D243 biện pháp giảm tiếng ồn động gây mà đề tài đề cập Bản thân thấy đề tài thực mang tính khả thi, đặc biệt xu hướng phát triển kinh tế thời mở cửa, khoa học ngày tiên tiến đại, sở hạ tầng bước quan tâm phát triển, việc đẩy nhanh tiến độ phát triển đặc biệt giao thông vận tải ngày trú trọng, 74 có giao thơng đường sơng, đường biển Để giảm tiếng ồn cho động nói chung động D243 nói riêng cần phải nghiên cứu kỹ số nội dung sau: Các thơng số kết cấu vật liệu phải đảm bảo xác Sau đảm bảo tốt tiêu chuẩn kỹ thuật tiến hành chế tạo thử dạng bình tiêu âm mà ta lựa chọn, thử đo độ ồn theo quy định Điều kiện thử nghiệm thuận lợi đảm bảo tốt tiêu chuẩn đo động tĩnh động hoạt động sơng biển Đảm bảo nguồn kinh phí phục vụ cho cơng tác thử nghiệm Nghiên cứu hồn thiện tiếp hệ thống làm mát, hệ thống khởi động hệ thống khác liên quan tới việc tối ưu hóa động D243 hạ thủy Có việc ứng dụng thức tế đạt hiệu cao Trong trình làm luận văn, thân tơi cố gắng nghiên cứu tìm hiểu tài liệu, nghiên cứu thực tế đơn vị Nhờ mà củng cố thêm kiến thức học Tuy nhiên, thời gian trình độ thân cịn hạn chế nên luận văn khó tránh khỏi sai sót Tơi mong nhận đóng góp bảo thầy giáo để tiến Cuối xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS-TS Phạm Văn Thể, thầy cô giáo tổ môn Động đốt trọng, Viện khí động lực nhà trường tạo điều kiện giúp đỡ tơi hồn thành nhiệm vụ Hà Nội, ngày 05 tháng 11 năm 2014 Người viết luận văn Phạm Ngọc Thành 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO Cục đăng kiểm Việt Nam – Bộ giao thông vận tải (1998), Nghiệp vụ kỹ thuật đăng kiểm phương tiện giới đường Nhà xuất khoa học kỹ thuật (1970), Khử rung cho máy, Hà Nội Võ Nghĩa – Lê Anh Tuấn (2005), Tăng áp động đốt trong, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội PGS Nguyễn Đức Phú (2004), Xu hướng phát triển ngành ĐCĐT, Các động đặc chủng, chẩn đoán kỹ thuật ĐCĐT, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội GS-TS Nguyễn Tất Tiến (2000), Nguyên lý động đốt trong, nhà xuất giáo dục PGS-TS Phạm Văn Thể (2003), Giáo trình trang bị động lực diesel, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Đinh Văn Khôi (dịch – 1985), Máy kéo nông nghiệp CkypuguH A.A., Mu xeeb E.M Бopbδa C шyMoM u buδpayueǔ Cyogobюx ДBC.Л.1970 76 PHỤ LỤC TÍNH TỐN NHIỆT ĐỘNG CƠ D243 1.1 Các thông số đầu vào 1.1.1 Kiểu động cơ: Động D243, xy lanh hàng, không tăng áp, buồng cháy thống 1.1.2 Thứ tự nổ 1-3-4–2 1.1.3 Công suất động Ne = 80 (ml) 1.1.4 Số vòng quay động n = 2200 vòng/phút 1.1.5 Suất tiêu hao nhiên liệu ge = 183 (g/ml.h) 1.1.6 Số kỳ τ=4 1.1.7 Đường kính xy lanh D = 110 (mm) 1.1.8 Hành trình piston S = 125 (mm) 1.1.9 Tỷ số nén ∈ = 16,4 1.1.10 Số xy lanh i=4 1.1.11 Chiều dài truyền 1tt = 230 (mm) 1.1.12 Trọng lượng nhóm piston mpt = 2.2 (kg) 1.1.13 Góc mở sớm xu páp nạp α1 = 100 1.1.14 Góc đóng muộn xu páp nạp α2 = 400 1.1.15 Góc mở sớm xu páp thải β1 = 400 1.1.16 Góc đóng muộn xu páp thải β2 = 100 1.1.17 Góc phun sớm φi = 220 1.2 Các thông số chọn: 1.2.1 Áp suất nhiệt độ môi trường Pk = 0,1 MPa Tk = 297 K 1.2.2 Áp suất cuối q trình nạp (động khơng tăng áp) Pa = (0,8 ÷ 0,9) Pk⇒ chọn Pa = 0,09 (MPa) 77 1.2.3 Áp suất nhiệt độ khí sót Pr = (1,1 ÷ 1,15) Pk = (1,1 ÷ 1,15) 0,1 ⇒ chọn Pt = 0,111 (MPa) Tr = (1,1 ÷ 1,15) K, chọn Tr = 739 K 1.2.4 Độ tăng nhiệt độ sấy nóng khí nạp ∆T = 20 ÷ 40, chọn ∆T = 21 (K) 1.2.5 Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt λt = 1,1 (do α> 1,4) 1.2.6 Hệ số quét buồng cháy λ2 = (do không tăng áp) 1.2.7 Hệ số nạp thêm λt = 1,02 ÷ 1,07 ⇒ chọn λt = 1,02 1.2.8 Hệ số lợi dụng nhiệt z b ξ1 = 0,70 ÷ 0,85 ⇒ chọn ξ1 = 0,79 ξb = 0,80 ÷ 0,90 ⇒ chọn ξb = 0,89 1.2.9 Hệ số hiệu đính đồ cơng ϕd = 0,92 ÷ 0,97 ⇒ chọn ϕd = 0,95 1.3 Tính tốn q trình cơng tác 1.3.1 Q trình nạp 1.3.1.1 Hệ số khí sót γr = 𝜆𝜆2 (𝑇𝑇𝑘𝑘 +Δ𝑇𝑇) 𝑇𝑇𝑟𝑟 𝑃𝑃𝑟𝑟 𝑃𝑃𝑎𝑎 1 𝑃𝑃 𝜀𝜀.𝜆𝜆1 − 𝜆𝜆1 𝜆𝜆2 ( 𝑡𝑡 )𝑚𝑚 𝑃𝑃𝑎𝑎 Chỉ số dãn nở đa biến m = 1,45 ÷ 1,5, chọn m = 1,5 γr = 1.(297+21) ⇒ γr = 0,034 739 0,111 0,09 T1 = 𝑚𝑚−1 1+𝛾𝛾𝑟𝑟 𝑃𝑃¶𝑃𝑃 78 0,111 1,5 ) 0,09 16,4.1,02− 1,1.1.( 1.3.1.2 Nhiệt độ cuối hành trình nạp 𝑃𝑃 (𝑇𝑇0 + Δ𝑇𝑇)+𝜆𝜆𝑡𝑡 𝛾𝛾𝑟𝑟 𝑇𝑇𝑟𝑟 ( 𝑎𝑎 ) 𝑚𝑚 T1 = (297+ 21)+1,1.0,034.739( 1+0,034 ⇒ T1 = 332 K 1,5−1 0,09 1,5 ) 0,111 1.3.1.3 Hệ số nạp 𝜂𝜂∨ = 𝜂𝜂∨ = 1 𝜀𝜀 −1 16,4 −1 𝑇𝑇𝑘𝑘 𝑇𝑇𝑘𝑘 + ∆𝑇𝑇 297 297+ 21 ⇒ηv = 0,844 0,09 𝑃𝑃𝑎𝑎 (𝜀𝜀 𝜆𝜆1 − 𝑃𝑃𝑘𝑘 (16,4.1,02 − 0,1 𝑃𝑃 𝑚𝑚 𝜆𝜆1 𝜆𝜆2 � 𝑟𝑟 � ) 𝑃𝑃𝑎𝑎 0,111 1,5 � ) 1,1.1 � 0,09 1.3.1.4 Lượng khí nạp M1 = 432.103 𝑃𝑃𝑘𝑘 𝜂𝜂∨ (*) 𝑔𝑔𝑒𝑒 𝑃𝑃𝑒𝑒 𝑇𝑇𝑘𝑘 𝑁𝑁𝑒𝑒 30.𝜏𝜏 Ta có : Pe = 𝑖𝑖.𝑉𝑉ℎ 𝑛𝑛 Trong Vh = Vh = Π𝐷𝐷 𝑆𝑆 3,14.(110.10−2 )2 Vh = 1,187 (dm3) ⇒ Pe = 0,7355.80.30,4 ⇒ M1 = 4.1,187.2200 125 10−2 = 0,676 (MPa) thay vào (*) ta 432.103 0,1.0,844 183 0,676.297 0,7355 (*) M1 = 0,729 (kmol/kgn1) 1.3.1.5 Lượng khí lý thuyết cần để đốt cháy kg nhiên liệu M0 = 0,21 � 𝐶𝐶 12 + 𝐻𝐻 − 32 � (kmol/kgnl) Đối với nhiên liệu điezen C = 0,87; H = 0,126; = 0,004 M0 = 0,495 (kmol/kgnl) 1.3.1.6 Hệ số dư lượng khơng khí α α= 𝑀𝑀1 𝑀𝑀0 = 0,729 0,495 1.3.2 Quá trình nén = 1,473 79 1.3.2.1 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình khí nạp 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑣𝑣 = 19,806 + 0,00209 (kJ/kmolđộ) 1.3.2.2 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình sản phẩm cháy ” 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑣𝑣 = 19,867 + ” 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑣𝑣 = 19,867 + ” 1,634 𝛼𝛼 1,634 1,473 + + �427,38 + �427,38 + 187,36 𝛼𝛼 � 10−5 𝑇𝑇 187,36 1,473 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑣𝑣 = 20,976 + 0,00276.T (KJ/Kmol.độ) � 10−5 𝑇𝑇 1.3.2.3 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình khí hỗn hợp q trình nén ” 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑣𝑣 + 𝛾𝛾𝑟𝑟 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑣𝑣 ” (19,896+0,00209.𝑇𝑇)+0,034(20,976+0,00276.𝑇𝑇) 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑣𝑣 = 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑣𝑣 = 1+ 𝛾𝛾𝑟𝑟 1+ 0,034 ” ′ 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑣𝑣 = 19,844 + 0,00211 𝑇𝑇 = 𝑎𝑎𝑣𝑣 + 1.3.2.4 Chỉ số nén đa biến ni n1 – = n1 – = 𝑏𝑏𝑣𝑣 ′ T 8,314 𝑏𝑏 ′ 𝑎𝑎𝑣𝑣 ′ + 𝑣𝑣 𝑇𝑇𝑎𝑎 (𝜀𝜀 𝑛𝑛1 −1 +1) 8,314 19,884+0,00211.332.(16,4 𝑛𝑛1 −1 +1) Thay giá trị biết thử chọn với n = 1,3697 thay vào hai vế phương trình ta : Sai số 0,11% < 0,2% Vậy ta chọn n1 = 1,3697 1.3.2.5 Áp suất cuối trình nén Pc = Pa εn1 = 0,09.16,41,3697 = 4,152 (Mpa) 1.3.2.6 Nhiệt độ cuối trình nén Tc = Ta εn1-1 = 3323.16,41,3697 -1 = 934 (K) 1.3.2.7 Lượng môi chất công tác trình nén Mc = M1 + Mr = M1 (1+γr) = 0,729 (1 + 0,034) = 0,754 (kmol/kgnl) 1.3.3 Quá trình cháy 1.3.3.1 Hệ số thay đổi phân tử lý thuyết 80 H + 32 β0 = 1+ α.M0 = 1+ β0 = 1,043 0,126 0,004 + 32 1,473.0,495 1.3.3.2 Hệ số thay đổi phân tử thực tế β= 𝛽𝛽0 + 𝛾𝛾𝑟𝑟 = 1+ 𝛾𝛾𝑟𝑟 1,043+0,034 1+0,034 β = 1,042 1.3.3.3 Hệ số thay đổi phân tử z βz = + xz = ξ𝑧𝑧 ξ𝑏𝑏 βz = 1+ = 𝛽𝛽0 −1 1+𝛾𝛾𝑟𝑟 0,79 0,89 𝑥𝑥𝑧𝑧 = 0,889 1,043−1 1+0,034 βz = 1,037 0,889 1.3.3.4 Nhiệt độ z ξ𝑧𝑧 𝑄𝑄𝐻𝐻 𝑀𝑀1 (1+𝛾𝛾𝑟𝑟 ) ′ ” + �𝑚𝑚𝑚𝑚𝑣𝑣𝑣𝑣 + 8,314�𝑇𝑇𝑐𝑐 = 𝛽𝛽 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑣𝑣𝑣𝑣 𝑇𝑇𝑧𝑧 (∗∗) Trong đó: QH nhiệt trị thấp QH = 42,5.103 kJ/kgmol ” ” 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑝𝑝𝑝𝑝 = 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑣𝑣𝑣𝑣 + 8,314 ” 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑣𝑣𝑣𝑣 = = 𝛾𝛾 ” ” 𝛽𝛽0 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑣𝑣 �𝑥𝑥𝑧𝑧 + 𝑟𝑟 �+(1− 𝑥𝑥𝑧𝑧 ).𝑚𝑚𝑚𝑚𝑣𝑣 𝛽𝛽0 𝛾𝛾 𝛽𝛽0 �𝑥𝑥𝑧𝑧 +𝛽𝛽𝑟𝑟 �+(1− 𝑥𝑥𝑧𝑧 ) 0,034 �+(1− 0,889).(19,806+0,00209.𝑇𝑇𝑥𝑥 ) 1,043 0,034 1,0043.�0,889+1,043�+(1− 0,889) 1,043.(20,976+0,00276 𝑇𝑇𝑧𝑧 ) �0,889+ = 20,855 + 0,00269.Tz = avz” + bvz” Tz ” ” ⇒𝑚𝑚𝑚𝑚𝑝𝑝𝑝𝑝 = 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑣𝑣𝑣𝑣 + 8,314 = 29,169 + 0,00269 𝑇𝑇𝑧𝑧 Thay tất vào (**) ta được: 0,80.42500 + (19,844 + 0,00211 𝑇𝑇𝑐𝑐 + 8,314 𝜆𝜆)𝑇𝑇𝑐𝑐 0,729 (1 + 0,034) = 1,037(29,169 + 0,00269.Tz).Tz Với Tc = 934K 81 ⇔ 0,00278.Tz2 + 30,248.Tz – [45105 + 20375 + 7765.λ] = Với λ = 1,553 ⇔ 0,00278 Tz2 + 30,248.Tz – 77539 = Giải phương trình ta được: Tz=2142 K 1.3.3.5 Áp suất điểm z Pz = λ.Pc = 1,553 4,152 = 6,448 Mpa 1.3.4 Quá trình giãn nở 1.3.4.1 Hệ số giãn nở sớm 𝑇𝑇 ρ = 𝛽𝛽𝑧𝑧 𝜆𝜆.𝑇𝑇𝑧𝑧 = 𝑐𝑐 1,037.2142 ,553.934 = 1,531 1.3.4.2 Tỷ số giãn nở 𝜀𝜀 δ= = 𝜌𝜌 16,4 1,531 = 10,712 1.3.4.3 Chỉ số giãn nở đa biến trung bình n2 – = Trong đó: Tb = n2 – 1= 8,314 �ξ𝑏𝑏 − ξ𝑧𝑧 �.𝑄𝑄∗𝐻𝐻 + 𝑎𝑎𝑣𝑣𝑣𝑣 " +𝑏𝑏𝑣𝑣𝑣𝑣 " (𝑇𝑇𝑧𝑧 +𝑇𝑇𝑏𝑏 ) 𝑀𝑀1 (1+𝛾𝛾𝑟𝑟 ).𝛽𝛽.(𝑇𝑇𝑧𝑧 − 𝑇𝑇𝑏𝑏) 𝑇𝑇𝑧𝑧 𝑛𝑛 𝛿𝛿 −1 = (0,9−0,8).42500 𝑇𝑇𝑧𝑧 (***) 10,712𝑛𝑛2 −1 8,314 +20,855+0,00269.2142(1+ 𝑛𝑛2 −1 ) 10,712 ) 0,729.(1+0,034).1,042.2142.(1− 10,712𝑛𝑛2 −1 n2 – = 8,314 2,526 5,726 1− +26,617+ 10,712𝑛𝑛2 −1 10,712𝑛𝑛2 −1 Chọn thử n2 = 1,2319 thay vào hai vế ta có sai số 0,17% < 0,2% 1.3.4.4 Áp suất cuối trình giãn nở Pb = 𝑃𝑃𝑧𝑧 𝛿𝛿 𝑛𝑛2 = 6,448 10,7121,2319 = 0,347 Mpa 1.3.4.5 Nhiệt độ cuối trình giãn nở Tb – 𝑇𝑇𝑧𝑧 𝑛𝑛 𝛿𝛿 −1 = 2142 10,7121,2319−1 1.3.4.6 Kiểm tra nhiệt độ khí sót 𝑃𝑃𝑟𝑟 𝑚𝑚−1 Tr (tính) = Tb ( ) 𝑃𝑃𝑏𝑏 𝑚𝑚 = 1236 K = 1236 ( 82 0,111 0,347 1,5−1 1,5 ) = 845 K Kiểm tra: ∆Tr = |𝑇𝑇𝑟𝑟 −𝑇𝑇𝑟𝑟 (𝑐𝑐ℎọ𝑛𝑛)| 𝑇𝑇𝑟𝑟 ∆Tr = 12,54% < 15% 100% = |845−739| 845 100% Vậy Tr chọn thoả mãn 1.3.5 Tính tốn thơng số chu trình cơng tác 1.3.5.1 Áp suất trung bình thị lý thuyết 𝑃𝑃𝑖𝑖 ′ = 𝑃𝑃𝑖𝑖 ′ = 𝜆𝜆 𝜌𝜌 1 𝑃𝑃𝑐𝑐 �𝜆𝜆 (𝜌𝜌 − 1) + �1 − 𝑛𝑛 −1 � − (1 − 𝑛𝑛 )� 𝑛𝑛2 − 𝛿𝛿 𝑛𝑛1 − 𝜀𝜀 − 𝜀𝜀 1−1 1,5531.1,531 4,152 �1,553 (1,531 − 1) + �1 − � 1,2319 − 10,7121,2319−1 16,4 − − 1 (1 − )� 1,3697 − 16,41,3697−1 𝑃𝑃𝑖𝑖 ′ = 0,922 Mpa 1.3.5.2 Áp suất trung bình thị thực tế pi = pi’ ϕd ⇒ pi =0,922 0,95 = 0,8759 Mpa 1.3.5.3 Suất tiêu hao nhiên liệu thị gi = 432.103 𝑝𝑝0 𝜂𝜂𝑣𝑣 𝑀𝑀1 𝑝𝑝𝑖𝑖 𝑇𝑇0 = 1.3.5.4 Hiệu suất thị ηi = 3,6.103 𝑔𝑔𝑖𝑖 𝑄𝑄𝐻𝐻 = 432.103 0,1.0,844 0,729.0,8759.297 3,6.103 192.42500 = 192 (g/kwh) = 0,441 = 44,1% 1.3.5.5 Áp suất tổn thất khí động kỳ xy lanh, buồng cháy thống nhất, ta có Pm = 0,09 + 0,0138.vtb (MPa) 𝑛𝑛 Với vtb = S = 0,125 30 2200 30 = 9,167 m/s ⇒ Pm = 0,09 + 0,138.9,167 = 0,2 Mpa 1.3.5.6 Áp suất có ích trung bình Pe = Pi – Pm =0,8759 – 0,2 = 0,6759 Mpa 1.3.5.7 Hiệu suất giới ηm = 𝑃𝑃𝑒𝑒 𝑃𝑃𝑖𝑖 = 0,6759 0,8759 = 0,771 = 77,1% 83 1.3.5.8 Suất tiêu hao nhiên liệu có ích ge = 𝑔𝑔𝑖𝑖 𝜂𝜂𝑚𝑚 = 192 0,771 = 249𝑔𝑔/𝑘𝑘𝑘𝑘 ℎ 1.3.5.9 Hiệu suất có ích ηe = ηi.ηm = 0,441 0,771 = 0,34 = 34% 1.3.5.10 Kiểm nghiệm đường kính xy lanh Vh = 30𝜏𝜏.𝑁𝑁𝑒𝑒 Dtính tốn = � 𝑃𝑃𝑒𝑒 𝑖𝑖.𝑛𝑛 4.𝑉𝑉ℎ Π.𝑆𝑆 = =� 30.4.80.0,7355 0,6759.4.2200 4.1,1871 3,142.125.10−2 = 1,187 dm3 = 1,0999 (dm) = 109,99 (mm) ∆D = 110 – 109,99 = 0,01 mm < 0,1 mm (thoả mãn) 84 TÓM TẮT LUẬN VĂN Động D243 Công ty Diesel Sông Công sản xuất dây truyền cơng nghệ Cộng hồ Belarusia, loại động chế tạo chủ yếu lắp máy kéo Hiện tại, loại động khẳng định vị trí thị trường Việt Nam, giá thành tương đối rẻ, phụ tùng thay sẵn có Hiện nay, loại động dùng để lắp lên tàu thuyền cỡ nhỏ phục vụ đánh bắt xa bờ làm phương tiện động quân đội Thuỷ hoá động hướng phù hợp trước yêu cầu thực tiễn Nhưng để tiến hành thuỷ hố động động cần phải thay cải tiến số hệ thống cho phù hợp với điều kiện làm việc mới, hệ thống khởi động, hệ thống bôi trơn, hệ thống làm mát, hệ thống thải… Để có nhìn rõ số vấn đề cần đặt thuỷ hoá, biện pháp cải tiến cho phù hợp với điều kiện làm việc động cơ, đề tài: “Trang bị cải tiến hệ thống nạp thải động máy kéo D243 thuỷ hoá” hy vọng phần góp phần nhỏ bé việc nghiên cứu hoàn thiện động D243 thuỷ hoá Nội dung luận văn tập trung giải vấn đề sau: Tìm hiểu lý thuyết âm học; Nghiên cứu thiết kế trang thiết bị bổ sung; Tính hiệu thiết bị Bố cục luận văn: Luận văn chia thành chương, với nội dung sau: Chương I: Tổng quan vấn đề nghiên cứu Chương II: Khái niệm ồn nguồn gây ồn động D243 Chương III: Trang bị hoàn thiện hệ thống nạp, thải động D243 thuỷ hoá Chương IV: Tính tốn đường thải 85 ... thiện hệ thống nạp, thải động D243 thủy hóa 1.3 Nội dung nghiên cứu luận án Lọc gió động D243 loại lọc gió cấp, gây cản trở đường nạp làm giảm hệ số nạp động thủy hóa Khi thủy hóa đường ống nạp. .. 2.2.6 Ồn hệ thống nhiên liệu 40 2.2.7 Ồn van phân phối khí 41 CHƯƠNG KHẢ NĂNG HOÀN THIỆN HỆ THỐNG NẠPTHẢI ĐỘNG CƠ D243 KHI THỦY HÓA 43 3.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống nạp – thải động D243 nguyên thủy. .. nguyên thủy 43 3.2 Hệ thống nạp động D243 thủy hóa 44 3.3 Sơ đồ nguyên lý hệ thống thải động D243 thủy hóa 47 3.4 Xác định mức ồn cho động D243 chưa thủy hóa 50 3.4.1 Mức ồn q trình cơng tác 51 3.4.2