Nghiên cứu cải thiện sự hoạt động của tổ hợp tuabin tăng áp khi động cơ diesel làm việc ở chế độ chuyển tiếp

I   LỜI CAM ĐOAN Tôi tên là: Nguyễn Văn Bình Tôi xin cam đoan luận văn thạc sĩ công trình khoa học thực hướng dẫn khoa học thầy TS Lê Văn Vang Ngoài nội dung tham khảo tác giả mà liệt kê phần “Các tài liệu tham khảo”, luận văn không chép nội dung khác công trình khoa học tương tự Các kết nghiên cứu luận văn chưa công bố tài liệu báo khoa học khác Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm trước pháp luật lời cam đoan Tp Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 06 năm 2015 Tác giả Nguyễn Văn Bình II   LỜI CẢM ƠN Trong suốt thời gian thực luận văn thạc sĩ này, với nỗ lực cá nhân tác giả nhận nhiều giúp đỡ nhiệt tình quý báu Tác giả trân trọng tri ân giúp đỡ Trước tiên, tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy TS Lê Văn Vang - giảng viên trường Đại học Giao thông vận tải TPHCM Thầy hướng dẫn cung cấp cho nhiều kiến thức chuyên môn, tài liệu chuyên ngành quý báu suốt thời gian thực đề tài Thầy người hướng dẫn tận tình tâm huyết trình thực hiên công trình nghiên cứu đưa ý kiến góp ý giúp hoàn tất luận văn Đồng thời, tác giả xin gửi lời cám ơn chân thành tới thầy, cô, đồng nghiệp bạn bè khoa Máy Tàu Thủy nói riêng thầy cô trường Đại học Giao thông vận tải TPHCM nói chung truyền đạt cho kiến thức chuyên môn bổ ích trình học trường Cảm ơn Ban Chủ nhiệm khoa Máy Tàu Thủy giúp đỡ tạo điều kiện thời gian công việc để hoàn thành luận văn Cám ơn quan tâm, hỗ trợ động viên gia đình bạn bè giúp có động lực hoàn thành công việc nghiên cứu luận văn Tp Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 06 năm 2015 Tác giả Nguyễn Văn Bình III   MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN I  LỜI CẢM ƠN II  MỤC LỤC III  DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU .VII  DANH MỤC HÌNH VẼ IX  DANH MỤC BẢNG BIỂU XI  LỜI NÓI ĐẦU 1  CHƯƠNG 3  GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 3  1.1 Giới thiệu chung đề tài 3  1.1.1  Ảnh hưởng trình khai thác động đến môi trường 4  1.1.2 Ảnh hưởng chế độ thay đổi tải đến độ mài mòn chi tiết làm việc động 6  1.1.3 Tình hình khai thác sử dụng động Diesel Việt Nam 7  1.2 Tình hình nghiên cứu liên quan đến đề tài 8  1.3 Phương pháp mục tiêu nghiên cứu 8  CHƯƠNG 9  CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ QUÁ TRÌNH HOẠT ĐỘNG CHUYỂN TIẾP CỦA ĐỘNG CƠ 9  2.1 Cơ sở lý thuyết tăng áp cho động Diesel 9  2.2 Phân tích chế độ công tác động Diesel tăng áp lai phụ tải 13  2.3 Các trình chuyển tiếp thay đổi thông số động Diesel trình chuyển tiếp 14  2.3.1 Chế độ chuyển tiếp động Diesel 14  2.3.2 Quá trình đóng ngắt tải đột ngột 15  2.3.3 Quá trình tăng tốc 18  IV   2.3.4 Quá trình chuyển tiếp liên hợp 20  2.3.5 Quá trình thay đổi tải có tính chu kỳ 21  2.3.6 Quá trình đảo chiều quay trục khuỷu động 22  2.4 Quá trình công tác động chế độ chuyển tiếp 25  2.4.1 Quá trình trao đổi khí động diesel tăng áp tuabin khí xả chế độ chuyển tiếp 26  2.4.2 Quá trình hoà trộn hỗn hợp cháy chế độ chuyển tiếp 29  2.4.3 Sự phối hợp công tác tổ hợp tuabin máy nén động diesel trình hoạt động 31  CHƯƠNG 42  CÁC PHƯƠNG PHÁP CẢI THIỆN VÀ TÍNH TOÁN SỰ THAY ĐỔI CÁC THÔNG SỐ CÔNG TÁC CỦA TỔ HỢP TUABIN TĂNG ÁP VÀ ĐỘNG CƠ TRONG CHẾ ĐỘ CHUYỂN TIẾP 42  3.1 Giới thiệu chung 42  3.2 Đối với động 43  3.2.1 Hệ thống nhiên liệu 43  3.2.2 Bộ điều tốc 43  3.2.3 Sử dụng chốt tì di động dạng thuỷ lực 44  3.2.4 Lựa chọn thông số trao đổi khí 45  3.2.5 Cơ cấu phối khí 46  3.3 Đối với tuabin tăng áp 47  3.3.1 Sử dụng tăng áp biến áp 47  3.3.2 Giảm mômen quán tính rô to tuabin máy nén 48  3.3.3 Điều chỉnh tuabin máy nén 48  3.3.4 Kết cấu tổ hợp tuabin máy nén tăng áp 50  3.3.5 Sử dụng tăng áp kết hợp 51  3.3.6 Sử dụng tăng áp hai cấp 52  V   3.3.7 Sử dụng tăng áp 53  3.3.8 Cấp khí bổ sung 54  3.4 Tính toán thay đổi thông số công tác tổ hợp tuabin tăng áp động chế độ chuyển tiếp 59  3.4.1 Lựa chọn thông số tính toán 59  3.4.2 Lựa chọn phương pháp tính toán động 60  3.4.3 Lập thuật toán chương trình tính 61  3.4.4 Phương trình thay đổi vòng quay hệ trục động - phụ tải 62  3.4.5 Suất tiêu hao không khí động 66  3.4.6 Nhiệt độ khí xả 68  3.4.7 Các thông số công tác máy nén 68  3.4.8 Các thông số công tác tuabin khí xả 70  3.4.9 Tính toán lượng khí cấp bổ sung cho tuabin tăng áp 74  CHƯƠNG 77  LẬP CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN CẢI THIỆN SỰ HOẠT ĐỘNG CỦA TỔ HỢP TUABIN TĂNG ÁP KHI ĐỘNG CƠ DIESEL LÀM VIỆC Ở CHẾ ĐỘ CHUYỂN TIẾP BẰNG PHƯƠNG PHÁP CẤP KHÍ BỔ SUNG 77  4.1 Lựa chọn động để tính toán 77  4.2 Viết chương trình tính 82  4.3 Xây dựng đặc tính máy nén 83  4.4 Tính toán trình thay đổi tải 83  4.5 Lập chương trình tính ngôn ngữ Matlab 84  4.5.1 Giới thiệu chung phần mềm Matlab 84  4.5.2 Xây dựng đặc tính hàm lưu động tương tỉ số áp suất px/pk 85  4.5.3 Xây dựng mối quan hệ tỉ số áp suất px/pk khối lượng khí nạp Gkq 86  VI   4.5.4 Xây dựng mối quan hệ suất tiêu hao không khí qua động Gk với tỉ số áp suất px/pk 88  4.5.5 Xây dựng mối quan hệ lượng cấp khí bổ sung công suất máy nén 89  4.5.6 Xây dựng mối quan hệ lượng cấp khí bổ sung hệ số dư lượng không khí α1 90  4.5.7 Xây dựng mối quan hệ lượng cấp khí bổ sung hiệu suất thị động 92  4.5.8 Các tiêu đánh giá chất lượng trình thay đổi tải 93  4.5.9 Kết luận 93  KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 94  Kết luận 94  Kiến nghị hướng phát triển đề tài 94  TÀI LIỆU THAM KHẢO 95  PHỤ LỤC 96          VII   DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU Ký hiệu Ý nghĩa Ne Công suất có ích động (kw) Nm Công suất giới động (kw) Ni Công suất thị động (kw) Pe Áp suất có ích bình quân (kg/cm2) Pi Áp suất thị (kg/cm2) Pm Áp suất giới (kg/cm2) D Đường kính xylanh (m) S Hành trình pittong (m) n Vòng quay động (v/ph) i Số xy lanh m Hệ số kỳ ε Tỉ số nén λta Tỉ số tăng áp δ Độ không đồng vòng quay Cm Tốc độ (m/s) Ta Thời gian chuyển tiếp hệ động (s) J Mômen quán tính khối lượng quay động phụ tải (kg.ms2) φ Độ thay đổi vòng quay tương đối (rad/s) gct Lượng nhiên liệu cung cấp cho chu trình (kg/s) ge Suất tiêu hao nhiên liệu có ích (kg/kw.h) gi Suất tiêu hao nhiên liệu thị (kg/kw.h) τi Thời gian trì hoãn cháy (s) α Hệ số dư lượng không khí VIII   Lo Lượng không khí lý thuyết cần đốt cháy hoàn toàn 1kg nhiên liệu (kmol) ηi Hiệu suất thị ηm Hiệu suất giới ηe Hiệu suất có ích Mq Mômen quay động (N.m) Mc Mômen cản động (N.m) ψ Hàm lưu động tương đối ρk Khối lượng riêng không khí nạp (kg/m3) Lk Công đoạn nhiệt máy nén (kj) Nk Công suất máy nén (kw) Pk Áp suất tăng áp (kg/cm2) Px Áp suất khí xả (kg/cm2) kx Chỉ số nén đoạn nhiệt khí xả kkk Chỉ số nén đoạn nhiệt không khí Rkk Hằng số trạng thái không khí (kj/kg.độ) Rkx Hằng số trạng thái khí xả (kj/kg.độ) Gk Lưu lượng không khí qua động (kg/s) Gkd Lượng không khí lại xylanh đóng xu páp nạp, thải (kg/s) Gkq Lưu lượng khí nạp (kg/s) Gbs Lượng cấp khí bổ sung (kg/s) Tk Nhiệt độ sau nén có làm mát (0K) To Nhiệt độ môi trường (0K) Tx Nhiệt độ khí xả (0K) Fvan Diện tích cửa van điện từ (m2)   IX   DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 2.1: Sơ đồ động tăng áp tua bin khí xả 12  Hình 2.2: Quá trình chuyển tiếp động 16  Hình 2.3: Sự thay đổi công suất tiêu thụ phụ thuộc vào vòng quay tăng tốc tàu 19  Hình 2.4: Các đường cong biểu diễn vùng làm việc động 22  Hình 2.5: Sự phụ thuộc mômen trục khuỷu động vào vòng quay dừng tàu 23  Hình 2.6: Sự phụ thuộc vòng quay động có hộp giảm tốc vào thời gian dừng tàu 24  Hình 2.7: Đặc tính máy nén 32  Hình 2.8: Sự thay đổi thông số công tác tổ hợp tuabin máy nén làm việc trình chuyển tiếp 34  Hình 2.9: Đặc tính công tác đồng thời hệ máy nén tăng áp-động 36  Hình 2.10: Sự thay đổi điểm công tác đồng thời hệ máy nén tăng áp-động ổn định 38  Hình 3.1: Chốt tỳ di động thuỷ lực 45 Hình 3.2: Sơ đồ bố trí tổ hợp tuabin tăng áp có đường thoát khí xả 50  Hình 3.3: Sơ đồ bố trí kết cấu động sử dụng tăng áp kết hợp 52  Hình 3.4: Sơ đồ bố trí kết cấu sử dụng tăng áp hai cấp 53  Hình 3.5: Hình dạng thiết kế tăng áp có cấp khí bổ sung 55  Hình 3.6: Sơ đồ bố trí họng cấp khí vào hệ thống điều khiển máy nén 55  Hình 3.7: Ảnh hưởng cấp khí bổ sung trình chuyển tiếp 56  Hình 3.8 So sánh trình chuyển tiếp sau tăng phụ tải 57  Hình 4.1: Sơ đồ hệ thống tăng áp 79 Hình 4.2: Sơ đồ cấp khí bổ sung 79  Hình 4.3: Sơ đồ điều khiển áp suất khí nạp 80  X   Hình 4.4: Sơ đồ khối hệ thống cấp khí bổ sung 82  Hình 4.5: Đặc tính máy nén NR15-R 83  Hình 4.6: Đồ thị biểu thị mối quan hệ hàm lưu lượng tương đối Ψ với tỉ số áp suất px/pk 86  Hình 4.7: Đồ thị quan hệ tí số áp suất với khối lượng khí nạp 87  Hình 4.8: Đồ thị quan hệ suất tiêu hao không khí với tỉ số áp suất 88  Hình 4.9: Đồ thị mối quan hệ công suất máy nén lượng cấp khí bổ sung 90  Hình 4.10: Đồ thị mối quan hệ lượng cấp khí bổ sung Gbs hệ số dư lượng không khí α1 91  Hình 4.11: Biểu diễn mối quan hệ lượng cấp khí bổ sung Gbs hiệu suất thị ηi động 92                                                  85   4.5.2 Xây dựng đặc tính hàm lưu động tương tỉ số áp suất px/pk Ta có: - hàm lưu động tương đối Từ phương trình (3.18): Theo phương trình hàm lưu động tương đối ta thấy hàm phụ thuộc vào tỉ số áp suất px/pk ta xây dựng đồ thị quan hệ ψ tỉ số px/pk theo giá trị kx khác (kx: hệ số mũ đoạn nhiệt khí xả) Từ chương trình tính Matlab ta viết M.file để biểu thị mối quan hệ ψ tỉ số px/pk theo hệ số mũ đoạn nhiệt kx=1,135; 1,3; 1,4 Chương trình viết theo phụ lục Từ hình 4.6 với giá trị kx khác nhau, có điểm cắt px/pk Ở đưa giá trị lớn gọi tỉ số tới hạn, tỉ số phụ thuộc vào điều kiện khí xả vào tuabin Đồ thị hệ số mũ đoạn nhiệt kx khí xả khác hàm lưu lượng khí xả với tỉ số áp suất khí xả khác Như hệ số mũ khí xả kx ảnh hưởng tới lượng khí xả vào tuabin để sinh công lai máy nén 86   Hình 4.6: Đồ thị biểu thị mối quan hệ hàm lưu lượng tương đối Ψ với tỉ số áp suất px/pk 4.5.3 Xây dựng mối quan hệ tỉ số áp suất px/pk khối lượng khí nạp Gkq Nhiệt độ không khí sau máy nén tăng áp: Tk = To = 25.2,25 , Pk = 2,25 bar = 2,25.104 (kg/m2); Tk = 360C = 3090K; = , = 0,254 (kg/m3 ); Gkqdm = giá trị vào công thức (3.17) ta có: = 1,82.0,756 = 1,82 (kg/s) thay tất 87   Chọn kx = 1,4 Px/Pk = 0÷1 ta có Gkq = 1,37 , , Từ chương trình tính Matlab ta lập chương trình tính M.file thể mối quan hệ Gkq Px/Pk viết theo phụ lục Từ hình 4.7 ta thấy Gkq tỉ số px/pk cắt hai điểm (0;1) khối lượng khí nạp đạt giá trị lớn khoảng tỉ số px/pk Khi thêm vào lượng Gkqdm lượng khí nạp tăng lên đáng kể đạt giá trị lớn điểm có tọa độ (0,53;0,9421) Hình 4.7: Đồ thị quan hệ tí số áp suất với khối lượng khí nạp 88   4.5.4 Xây dựng mối quan hệ suất tiêu hao không khí qua động Gk với tỉ số áp suất px/pk Từ phương trình (3.15) (3.16) (3.17) ta có: Gk = Gkd + Gkq ; ; , 11,92 dm ), τ = 2, nd = 720 (v/ph) = 24 (rad/s); i = 6; = 1.37 Tính toán suất tiêu hao không khí qua động theo công thức: Gk = Gkd+ Gkq = , , , = 0,027 (kg/s) Từ chương trình tính Matlab ta lập chương trình tính M.file thể mối quan hệ Gk px/pk theo phụ lục Hình 4.8: Đồ thị quan hệ suất tiêu hao không khí với tỉ số áp suất 89   Từ hình 4.8 ta thấy tăng thêm lượng Gkd lượng tiêu hao không khí qua động tăng lên đáng kể điều có nghĩa lượng không khí nạp vào động tăng Gk đạt giá trị lớn điểm có tọa độ (0,53;0,9691) 4.5.5 Xây dựng mối quan hệ lượng cấp khí bổ sung công suất máy nén Theo công thức (3.23) ta có Nk = Lk.Gk trường hợp cấp khí bổ sung ta có Nk = Lk.(Gk+Gbs) = Lk.(0,9691+Gbs) Từ công thức (3.22) ta có: 1005 2.25 tỉ số tăng áp (Pra/Pvao) = 25.2,250,44 = 360C; lấy m = 1,8 ∆ ; (m chạy từ 1,5 tới 2); Tk nhiệt độ không khí sau máy nén tăng áp Tk=360C suy 31 304 thay vào công thức (3.22) ta tính Lk=385,18 (KJ) Công suất máy nén: Nk = Lk.Gk = 385,18.(0,9691+Gbs) Biêu diễn đồ thị Matlab ta viết M.file biểu diễn mối quan hệ Nk Gbs chương trình viết theo phụ lục Qua hình vẽ 4.9 ta thấy việc cấp khí bổ sung trình thay đổi tải có hiệu quả, công suất máy nén tăng qua tăng lưu lượng khí qua máy nén qua cải thiện trình phối hợp công tác tổ hợp tuabin tăng áp động tăng lượng khí Gk nạp vào động trình thay đổi tải 90   Hình 4.9: Đồ thị mối quan hệ công suất máy nén lượng cấp khí bổ sung 4.5.6 Xây dựng mối quan hệ lượng cấp khí bổ sung hệ số dư lượng không khí α1 Từ công thức (3.15) Gk = Gkd+Gkq với Gkd = 0,027 ta có Gk = 0,027 + Gkq qua hình vẽ 4.7 ta thấy Gkq đạt giá trị lớn khí Px/Pk = 0,5÷0,55 Gkq = 1,37.0,687 = 0,9421 (kg/s) suy Gk = 0,9691(kg/s) theo công thức (3.10): , Ở chế độ cấp khí bổ sung ta thay Gk Gk+Gbs = 0,9691+Gbs Gnl = ge.Ne với ge=194 (g/kW.h) thay vào biểu thức tính Gnl ta có: 91   Gnl = , 780 0,042 (kg/s) từ suy ra: , , Ta biểu thị mối quan hệ Gbs α1 Matlab với Gbs = 0,1÷1 viết chương trình tính theo phụ lục 5: Từ đồ thị ta thấy lượng cấp khí bổ sung nhiều hệ số α1 lớn việc cấp hkis bổ sung có sở làm tăng hệ số dư lượng không khí α1 Ta có bảng sau: Bảng 4.1: Giá trị tương ứng lượng cấp khí bổ sung Gbs hệ số α1 Gbs 0,2 0,4 0,5 0,6 0,8 0,9 α1 1,165 1,941 2,282 2,449 2,615 2,949 3,115 3,283 Hình 4.10: Đồ thị mối quan hệ lượng cấp khí bổ sung Gbs hệ số dư lượng không khí α1 92   4.5.7 Xây dựng mối quan hệ lượng cấp khí bổ sung hiệu suất thị động Từ công thức (3.9) tính hiệu suất thị ηi ta có: ηi = ηimax 1,065- 0,426 α1 =0,5 1,065- 0,426 α1 =0,5325- 0,213 0,9691+Gbs 0,6 Từ chương trình tính Matlab ta viết M.file biểu thị mối quan hệ Gbs ηi theo phụ lục 6: Hình 4.11: Biểu diễn mối quan hệ lượng cấp khí bổ sung Gbs hiệu suất thị ηi động 93   Qua hình 4.11 ta thấy không cấp khí bổ sung hiệu suất thị ηi = 0,4287 Gbs=1 ηi=0,4967 lượng cấp khí bổ sung tăng hiệu suất thị tăng việc cấp khí bổ sung trình thay đổi tải có sở thực tế giúp cải thiện thông số động 4.5.8 Các tiêu đánh giá chất lượng trình thay đổi tải Nghiên cứu cải thiện hoạt động tổ hợp tuabin tăng áp thực sở tính toán lý thuyết đánh giá qua mô Bài toán đặt điều kiện thực nghiệm tiêu đánh giá chất lượng cải thiện phương án áp dụng tiêu Các tiêu sau để đánh giá trình chuyển tiếp mà hợp lý chúng khẳng định nghiên cứu thực nghiệm tiến hành Độ dài trình chuyển tiếp động Ta thời gian (được tính giây) từ lúc bắt đầu trình chuyển tiếp đến thời điểm mà số vòng quay động thiết lập chế độ ổn định Đây tiêu quan trọng đánh giá chất lượng trình chuyển tiếp động Nó khả thích ứng tổ hợp tuabin-máy nén làm việc ổn định điều tốc với thay đổi tải động Độ thay đổi vòng quay tương đối tính theo vòng quay chế độ tức thời hệ so với vòng quay định mức: Đây tiêu quan trọng đánh giá mức độ làm việc ổn định động 4.5.9 Kết luận - Kết tính toán mô phù hợp với qui luật thay đổi thông số mà đề tài nêu - Cấp khí bổ sung cho tổ hợp tuabin tăng áp thời điểm thay đổi tải có sở khoa học cải thiện thông số công tác động hoạt động chế độ 94   KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Kết luận Những kết nhận từ trình nghiên cứu tính toán, mô việc cấp khí bổ sung cho tổ hợp tuabin tăng áp rút số kết luận sau: - Trong thực tế khai thác, trình thay đổi tải trình làm việc thường xuyên động Do đề tài phân tích đưa giải pháp cải thiện hoạt động động diesel, tổ hợp tuabin tăng áp chế độ chuyển tiếp nghiên cứu phương pháp cụ thể phương pháp cấp khí bổ sung - Phương pháp cấp khí bổ sung cho hệ thống tăng áp động Diesel tăng áp tuabin khí xả giải pháp nhằm tăng tính tin cậy, tính kinh tế giảm thiểu độc tố khí xả thải môi trường khai thác động Diesel tăng áp hệ cũ, hệ động sử dụng nhiều Việt Nam - Xây dựng mô hình tính toán kỹ thuật cho phép tính toán mô biến thiên thông số công tác tổ hợp tuabin tăng áp, động Diesel tải thay đổi Đây sở để nhà chế tạo, nhà quản lý khai thác động đề giải pháp hợp lý giúp cải thiện hoạt động tổ hợp tuabin tăng áp động diesel làm việc chế độ thay đổi tải Kiến nghị hướng phát triển đề tài Hướng nghiên cứu đề tài chế tạo hệ thống tự động cấp khí bổ sung cho hệ thống tăng áp động Diesel làm việc chế độ chuyển tiếp thực nhờ vào tiến khoa học công nghệ thông tin tự động hoá Từ áp dụng trực tiếp động Diesel có trang bị hệ thống tăng áp tuabin khí xả 95   TÀI LIỆU THAM KHẢO I Tiếng Việt [1] Lê Viết Lượng (2005), “Các Chế Độ Chuyển Tiếp Của Động Cơ Diesel”, NXB Hải Phòng [2] TS Lê Văn Vang, TS Trương Thanh Dũng, Ths Hoàng Văn Sĩ (2012), “Bài Giảng Động Cơ Diesel Tàu Thủy”, Đại Học Giao Thông Vận Tải Tp.HCM [3] TS Lê Văn Vang (2013), “Khai Thác Hệ Động Lực Tàu Thủy”, Đại Học Giao Thông Vận Tải Tp.HCM [4] PGS TS Lê Hữu Sơn,TS (2012), “Động lực học hệ động lực tàu thủy” NXB giao thông vận tải [5] Lê Viết Lượng (2000), “Lý Thuyết Động Cơ Diesel”, NXB giáo dục [6] Nguyễn Văn Sơn (2002), “Tua Bin Tăng Áp”, Đại Học Giao Thông Vận Tải Tp.HCM [7] Nguyễn Tất Tiến (2003), “Nguyên Lý Động Cơ Đốt Trong”, NXB giáo dục II Tiếng Anh [8] [9] Constantine D Rakopoulos, Evangelos G Giakoumis,  “Diesel Engine Transient Operation” Springer Publisher (2009) Constantine D Rakopoulos, Evangelos G Giakoumis, “Comparative first- and second-law parametric study of transient diesel engine operation” Elsevire Publisher (2005) 96   PHỤ LỤC LẬP CHƯƠNG TRÌNH TÍNH BẰNG MATLAB PHỤ LỤC % CHUONG TRINH TINH MOI QUAN HE LUU LUONG VOI TI SO AP SUAT % Goi x = px/pk; phi = y x=0:0.01:1; % TRUONG HOP kx1 = 1.4 kx1=1.4; y1=sqrt(2*kx1/(kx1-1))*(sqrt(x.^(2/kx1)-x.^((kx1+1)/kx1))); % TRUONG HOP kx2 = 1.3 kx2=1.3; y2=sqrt(2*kx2/(kx2-1))*(sqrt(x.^(2/kx2)-x.^((kx2+1)/kx2))); % TRUONG HOP kx3 = 1.135 kx3=1.135; y3=sqrt(2*kx3/(kx3-1))*(sqrt(x.^(2/kx3)-x.^((kx3+1)/kx3))); plot(x,y1,x,y2,x,y3,'linewidth',2) grid on Xlabel ('ti so ap suat (px/pk)[-]') Ylabel ('ham luu luong xa (phi[-])') title ('DO THI QUAN HE TI SO AP SUAT VOI HAM LUU LUONG') legend ('kx1 = 1.4','kx2 = 1.3','kx3 = 1.1.35','location','southeast') PHỤ LỤC % CHUONG TRINH TINH BIEU DIEN MOI QUAN HE TI SO AP SUAT VA KHOI LUONG KHI NAP % Gia thiet x=px/pk; x=0:0.01:1 97   % CHON DIEU KIEN BIEN BAN DAU Gkqdm=1.82; % khoi luong quet dinh muc kx=1.4; % he so mu doan nhiet cua xa pk=2.25; % ap suat dong ham truoc tuabin rk=0.254; % khoi luong rieng khong tai cua nap y=sqrt(2*kx/(kx-1))*(sqrt(x.^(2/kx)-x.^((kx+1)/kx))); Gkq=Gkqdm*y*sqrt(rk*pk) plot(x,Gkq,'linewidth',2) Xlabel('ti so ap suat px/pk') Ylabel('khoi luong nap Gkq') title ('DO THI QUAN HE TI SO AP SUAT VOI KHOI LUONG KHI NAP') axis ([0 1]) grid on PHỤ LỤC % CHUONG TRINH TINH BIEU DIEN MOI QUAN HE TI SO AP SUAT VA SUAT TIEU HAO KHONG KHI % Gia thiet x=px/pk; x=0:0.01:1 % CHON DIEU KIEN BIEN BAN DAU Gkd=0.027 % khoi luong khong lai xilanh Gkqdm=1.82; % khoi luong quet dinh muc kx=1.4; % he so mu doan nhiet cua xa pk=2.25; % ap suat dong ham truoc tuabin rk=0.254; % khoi luong rieng khong tai cua nap y=sqrt(2*kx/(kx-1))*(sqrt(x.^(2/kx)-x.^((kx+1)/kx))); Gkq=Gkqdm*y*sqrt(rk*pk) Gk=Gkd+Gkq 98   plot(x,Gk,'linewidth',2) Xlabel('ti so ap suat px/pk') Ylabel('suat tieu hao khong Gk') title ('DO THI QUAN HE TI SO AP SUAT VOI SUAT TIEU HAO KHONG KHI') axis ([0 1]) grid on PHỤ LỤC % CHUONG TRINH TINH MOI QUAN HE GIUA CONG SUAT MAY NEN VA LUONG CAP KHI BO SUNG % Goi Nk la cong suat may nen; Gbs la luong cap bo sung Gbs=0:0.01:1; Nmn=385.18*(0.9691+Gbs) plot(Gbs,Nk,'linewidth',2) Xlabel ('luong cap bo sung Gbs') Ylabel ('cong suat may nen Nk') title ('DO THI QUAN HE HE GIUA CONG SUAT MAY NEN VA LUONG CAP KHI BO SUNG') axis ([0 300 800]) grid on PHỤ LỤC % CHUONG TRINH TINH MOI QUAN HE GIUA HIEU SUAT CHI THI VA LUONG CAP KHI BO SUNG % Goi y=alpha la hieu suat chi thi; x=Gbs la luong cap bo sung x=0:0.01:1; y=(0.9691+x)/0.6 plot(x,y,'linewidth',2) 99   Xlabel ('luong cap bo sung x') Ylabel ('he so alpha y') title ('DO THI QUAN HE HE SO ALPHA VA LUONG CAP KHI BO SUNG') axis ([0 1 4]) grid on PHỤ LỤC % CHUONG TRINH TINH MOI QUAN HE GIUA HIEU SUAT CHI THI VA LUONG CAP KHI BO SUNG % Goi ni la hieu suat chi thi; x=Gbs la luong cap bo sung x=0:0.01:1; ni=0.5325-0.213./(sqrt((0.9691+x)/0.6)).^3; plot(x,ni,'linewidth',2) Xlabel ('luong cap bo sung Gbs') Ylabel ('hieu suat chi thi ni') title ('DO THI QUAN HE HIEU SUAT CHI THI VA LUONG CAP KHI BO SUNG') axis ([0 0.4 0.6]) grid on [...]... được Cải thiện sự hoạt động của tổ hợp tuabin tăng áp khi động cơ Diesel làm việc ở chế độ chuyển tiếp đi sâu nghiên cứu phương pháp cấp khí bổ sung 9   CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ QUÁ TRÌNH HOẠT ĐỘNG CHUYỂN TIẾP CỦA ĐỘNG CƠ 2.1 Cơ sở lý thuyết tăng áp cho động cơ Diesel Cơ sở lý luận của tăng công suất động cơ Diesel tàu thuỷ có thể bắt đầu từ các công thức cơ bản tính toán quá trình công tác của động. .. chiếm tỉ trọng lớn Khi khai 2   thác loại động cơ này nếu không có biện pháp cải thiện sự hoạt động của tổ hợp tuabin tăng áp sẽ làm giảm các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật và tính năng tin cậy khi làm việc của động cơ, đồng thời làm tăng độc tố trong khí xả, gây ô nhiễm môi trường Nghiên cứu Cải thiện sự hoạt động của tổ hợp tuabin tăng áp khi động cơ diesel làm việc ở chế độ chuyển tiếp nhằm mục đích... … Các động cơ này cũng bộc lộ nhiều hạn chế cố hữu như quá trình gia tốc chậm, khói đen khi tăng tốc, độ ồn cao… Sự phối hợp công tác giữa tuabin tăng áp và động cơ là một đặc trưng cơ bản của các động cơ có tăng áp bằng tuabin khí xả mà nó ảnh hưởng rất lớn tới sự hoạt động của động cơ Diesel ở các chế độ chuyển tiếp Sự phối hợp công tác giữa tuabin tăng áp và động cơ là nguyên nhân chính bởi vì bơm... gian Chế độ động hay còn được gọi là chế độ chuyển tiếp là chế độ hoạt động của động cơ mà có ít nhất một thông số thay đổi theo thời gian Từ các khái niệm trên ta có thể khái quát rằng, để chuyển từ một chế độ tĩnh này sang một chế độ tĩnh khác thì động cơ cần phải qua các chế độ động hay gọi là giai đoạn chuyển tiếp Khi thiết kế chế tạo động cơ Diesel, chế độ được lựa chọn để thiết kế là chế độ làm việc. .. (kG/cm2) Động cơ bốn kỳ Động cơ hai kỳ Thấp 8 ÷ 12 6÷8 Vừa 13 ÷ 20 9 ÷ 12 Cao 21 ÷ 30 14 ÷ 26 Muốn tăng áp cho động cơ cần phải có máy nén dùng để nén không khí từ áp suất khí trời tới áp suất tăng áp Pk rồi mới đưa vào động cơ Dựa vào phương pháp dẫn động máy nén của động cơ tăng áp người ta chia các phương pháp tăng áp chủ yếu làm 3 nhóm: tăng áp truyền động cơ giới, tăng áp tuabin khí và tăng áp hỗn hợp. .. cơ Diesel chỉ tập trung vào các chế độ tĩnh Tuy nhiên, trong thực tế phần lớn thời gian hoạt động của động cơ lại ở chế độ động hay chế độ chuyển tiếp Chế độ tĩnh là các chế độ hoạt động của động cơ mà các thông số không thay đổi theo thời gian hay còn được gọi là chế độ cân bằng Tải của động cơ và giá trị tốc độ đặt không thay đổi có thể coi là một chế độ tĩnh điễn hình với các biểu trưng là tốc độ. .. 1.3 Phương pháp và mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm Đây là đề tài nghiên cứu cải thiện sự làm việc của tổ hợp tuabin tăng áp của động cơ khi làm việc ở chế độ chuyển tiếp, với mục đích nâng cao chất lượng của quá trình chuyển tiếp Tác giả áp dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết, lập phương trình động học và mô hình toán Sau đó dùng chương trình máy tính kết hợp với lập... phải hiểu rõ mối quan hệ và sự phối hợp công tác của chúng khi động cơ làm việc trong các chế độ này 2.3 Các quá trình chuyển tiếp và sự thay đổi các thông số của động cơ Diesel trong quá trình chuyển tiếp 2.3.1 Chế độ chuyển tiếp của động cơ Diesel Chế độ làm việc của động cơ mà các thông số mômen và vòng quay không thay đổi theo thời gian gọi là ổn định Các chế độ này diễn ra khi phụ tải ổn định (tải... ích chưa tăng áp và đã tăng áp của động cơ + Pe và P là áp suất có ích bình quân của động cơ chưa tăng áp và động cơ đã tăng áp Đối với các động cơ chế tạo trước những năm 1980, hệ số λta có giá trị phổ biến từ 1.5 ÷ 2 Theo trị số của áp suất có ích bình quân của các động cơ tăng áp phụ thuộc vào mức độ tăng áp của chúng như sau: 12   Bảng 2.1: Trị số áp suất có ích bình quân Mức độ tăng áp Trị số... thường phải nghiên cứu toàn bộ các vấn đề liên quan đến chế độ làm việc của động cơ khi khởi động ở trạng thái nguội, sấy nóng và các chế độ không ổn định khác vì khi đó chế độ tải và cơ cấu điều khi n luôn thay đổi Động cơ làm việc ở các chế độ trên sẽ bị tăng độ mài mòn và giảm tuổi thọ, tăng tiêu hao nhiên liệu và giảm tính kinh tế khi khai thác động cơ Các nguyên nhân có thể làm gia tăng sự mài mòn ... thiện hoạt động tổ hợp tuabin tăng áp động Diesel làm việc chế độ chuyển tiếp sâu nghiên cứu phương pháp cấp khí bổ sung 9   CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ QUÁ TRÌNH HOẠT ĐỘNG CHUYỂN TIẾP CỦA ĐỘNG CƠ... tiếp tổ hợp TBMN làm việc chế độ chuyển tiếp (tổ hợp TB-MN) chuyển từ chế độ ổn định sang làm việc chế độ ổn định khác tương ứng với chế độ ổn định động diesel Khi nghiên cứu chế độ chuyển tiếp động. .. tác tuabin tăng áp động đặc trưng động có tăng áp tuabin khí xả mà ảnh hưởng lớn tới hoạt động động Diesel chế độ chuyển tiếp Sự phối hợp công tác tuabin tăng áp động nguyên nhân bơm cao áp đáp