Ảnh hưởng của chế độ làm mát tới các chỉ tiêu kinh tế, kĩ thuật của động cơ HANSHIN 5UEC37LA

i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin ca m đoan “Ảnh hưởng chế độ làm mát tới tiêu kinh i i tế, kĩ thuật động HANSHIN 5UEC37LA” cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tơi xin cam đoan thơng tin trích dẫn luận văn ghi rõ nguồn gốc Tác giả Nguyễn Văn Nam LỜI CÁM ƠN Luận văn thạc sỹ hoàn thành năm 2015 trường Đại học Hàng Hải Việt Nam Trong trình thực luận văn, em nhận giúp đỡ nhiệt tình gia đình, bạn bè, thầy cô giáo Viện đào tạo Khoa Sau Đại học, trường Đại học Hàng Hải Việt Nam Trong đó, khơng thể khơng kể đến vai trò quan trọng TS Nguyễn Trí Minh - Chủ nhiệm khoa Máy tàu biển trường Đại Học Hàng Hải Việt Nam, người tận tình giúp đỡ em tiến hành nghiên cứu hoàn thành luận văn Do thời gian nghiên cứu đề tài Luận văn không dài, kiến thức nguồn thơng tin hạn chế, Luận văn khơng tránh khỏi thiếu sót định Vì vậy, em mong nhận góp ý, nhận xét thầy cô giáo, đồng nghiệp bạn học viên để Luận văn hoàn thiện Xin chân thành cám ơn! MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .i LỜI CÁM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC HÌNH iii MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ DIESEL TÀU THỦY .3 1.1 Đặc điểm loại công chất sử dụng cho hệ thống làm mát động Diesel tàu thủy 1.2 Các hệ thống làm mát động Diesel .3 1.3 Các thiết bị hệ thống làm mát .3 1.4 Yêu cầu nước làm mát động CHƯƠNG 2: ẢNH HƯỞNG CỦA HỆ THỐNG LÀM MÁT TỚI CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ KĨ THUẬT ĐỘNG CƠ DISEL VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT TRUYỀN NHIỆT TRONG ĐỘNG CƠ 2.1 Ảnh hưởng củ hệ thống làm mát tới tiêu kinh tế kĩ thuật động Diesel 2.2 Cơ sở lý thuyết truyền nhiệt động .3 CHƯƠNG : ẢNH HUỞNG CỦA THÔNG SỐ NHIỆT ĐỘ NƯỚC LÀM MÁT ĐẾN Q TRÌNH CƠNG TÁC CỦA ĐỘNG CƠ DIESELHANSHIN 5UEC37LA 3.1 Giới thiệu động Diesel tàu biển loại HANSHIN 5UEC37LA 3.2 Thứ tự tính tốn ảnh hưởng nhiệt độ nước làm mát đến q trính cơng tác động Diesel HANSHIN 5UEC37LA 3.3 Xây dựng sơ đồ thuật tốn tính tốn ảnh hưởng nhiệt độ nước làm mát đến trình công tác động Diesel HANSHIN 5UEC37LA .3 3.4 Giới thiệu phần mềm tính tốn .3 3.5 Kết tính tốn lý thuyết ảnh hưởng chất lượng làm mát đến q trình cơng tác động .3 3.6 Kết thử ngiệm động HANSHIN 5UEC37LA khai thác thực tế 3.7 Đánh giá kết KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ TÀI LIỆU THAM KHẢO .3 DANH MỤC CÁC HÌNH Tran Số hình Tên hình 1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 Hệ thống làm mát hở Hệ thống làm mát kín Hệ thống làm mát kiểu bốc Hệ thống làm mát nước đối lưu tự nhiên Hệ thống làm mát cưỡng kiểu hai vòng tuần hồn Hệ thống làm mát vòng hở Sơ độ hệ thống làm mát cưỡng nhiệt độ cao kiểu bốc 1.7 1.8 g bên Sơ đồ hệ thống làm mát nhiệt độ cao có lợi dụng nhiệt 10 11 12 13 14 15 1.9 1.10 1.11 1.12 nước nhiệt khí thải Bơm ly tâm Cụm bơm làm mát máy Kết cấu bơm nước kiểu piston Bơm bánh 1.13 Kết cấu bơm nước kiểu bánh 19 1.14 1.15 1.16 1.17 2.1 Sơ đồ bơm cánh hút Sinh hàn dạng ống Sinh hàn dạng Van điều tiết nhiệt độ Sự phụ thuộc tốc độ toả nhiệt vào tải động Sự phụ thuộc độ toả nhiệt vào tải động (a) hệ số 20 21 22 23 28 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 2.10 16 17 17 18 dư lượng khơng khí (b) Sự phụ thuộc vào tW2 lượng nhiệt dẫn vào nước làm mát Qw Sự phụ thuộc vào tw2 tổn thất ma sát Sự phụ thuộc vào tw2của độ nhớ dầu bôi trơn Sự phụ thuộc vào tw2 Ne, ge, tr Ảnh hưởng tw2 đến độ mài mòn chi tiết Sự phụ thuộc tđsvào hệ số dư lượng khơng khí hàm lượng lưu huỳnh có nhiên liệu Ảnh hưởng nhiệt độ nước làm mát t w2 hàm lượng lưu huỳnh có nhiên liệu đến tốc độ ăn mòn Biểu diễn trạng thái hóa hợp H2SO4 H2O 29 30 32 32 33 35 36 36 36 2.11 2.12 Sự phụ thuộc vào tw2 phá hủy xâm thực bề mặt xy lanh Sự phụ thuộc nhiệt độ bề mặt làm mát hệ số trao nhiệt vào nhiệt độ nước làm mát Các đường cong thay đổi thông số trao đổi nhiệt theo góc 39 43 2.13 quay trục khuỷu áp suất tăng áp 110kPa (đường liền); 56 3.1 180kPa (đường gạch gạch); 240 (đường gạch chấm) Động diesel tàu biển loại HANSHIN 5UEC37LA Sơ đồ thuật tốn tính tốn ảnh hưởng chất lượng làm mát 64 3.2 đến q trình cơng tác động Diesel tàu thủy loại 67 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 HANSHIN 5UEC37LA Q trình trao đổi nhiệt khí thể vách xilanh nhiệt độ nước làm mát 70oC Q trình trao đổi nhiệt mơi chất công tác vách xilanh nhiệt độ nước làm mát 75oC Q trình trao đổi nhiệt mơi chất công tác vách xilanh nhiệt độ nước làm mát 80oC Đồ thị công khai triển nhiệt độ nước làm mát 80oC Đồ thị công khai triển nhiệt độ nước làm mát 75oC Đồ thị công khai triển nhiệt độ nước làm mát 70oC 68 69 69 72 73 73 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Nghiên cứu ảnh hưởng chất lượng làm mát đến trình hoạt động động biện pháp để nâng cao tuổi thọ hiệusuất động đốt trong trình khai thác, vận hành Đối với động diesel, chất lượng trình làm mát chịu ảnh hưởng nhiều yếu tố đặc điểm hệ thống làm mát tình trạng kĩ thuật phận cấu thành lên hệ thống Trong trình làm việc động cơ, nhiên liệu cháy xilanh động có lượng nhiệt lớn tỏa ra, phần chuyển thành cơng, phần lại tỏa ngồi khơng khí, chi tiết tiếp xúc với khí cháy tiếp nhận (xilanh, piston, nắp máy,….) Ngoài nhiệt lượng sinh ma sát bề mặt làm việc chi tiết động Như khônglàm mát hay làm mát không đủ sức chi tiết sẽ nóng lên q nhiệt độ cho phép gây nhiều tác hại như: ứng suất nhiệt lớn, sức bền giảm dẫn đến làm hỏng chi tiết, tăng tổn thất ma sát nhiệt độ lớn làm tác dụng bơi trơn dầu nhờn Ở nhiệt độ (200-300 0C) dầu nhớt sẽ bị bốc cháy, nhóm piston bị bó kẹt xilanh vìgiãn nở, hệ số nạp ɳ v sẽ giảm.Vì hệ thống làm mát giữ vai trò quan trọng giúp động làm việc ổn định Các thông số thiết bị đo, kết cấu hệ thống, cách thức xử lý có cố hệ thống làm mát động đảm bảo chất lượng làm mát tốt thiết kế ứng với chế độ định mức (vòng quay phụ tài định mức) Khi thay đổi chế độ làm việc động làm chất lượng làm mát động xấu ảnh hưởng tới tính kinh tế, độ tin cậy tuổi thọ động Trong trình khai thác động thiết bị hệ thống làm mát bị ăn mòn, tắc bẩn trạng thái kỹ thuật xấu đi: phin lọc bẩn, bơm không đủ lưu lượng, bầu làm mát bị tắc bẩn rò lọt …v.v, làm giảm chất lượng làm mát, làm ảnh hưởng rõ rệt tới chất lượng làm mát chi tiết động cơ, ảnh hưởng tới thơng số thị, có ích, ứng suất cơ, nhiệt động Do vậy, điều kiện khai thác yếu tố đóng vai trò quan trọng ảnh hưởng tới độ tin cậy, tính kinh tế tuổi thọ động Chất lượng làm mát tốt hay xấu ảnh hưởng trực tiếp đến thông số kĩ thuật tiêu kinh tế kèm theo Các thông số lưu lượng nước làm mát, chất lượng nước mát tình trạng kĩ thuật hệ thống ảnh hưởng trực tiếp đến trình khai thác tính an tồn động nói riêng tàu nói chung Do với hệ thống làm mát làm việc không ổn định sẽ kéo theo hệ khó lường với điều kiện làm việc tàu khắc nghiệt Với lý em chọn đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng chất lượng làm mát đến tiêu kinh tế kĩ thuật động Diesel HANSHIN 5UEC37LA”làm luận văn tốt nghiệp mình, với mong muốn tìm hiểu kỹ ảnh hưởng việc làm mát động diesel tàu thủy Mục đích nghiên cứu Đề tài đưa nguồn thông tin chi tiết, đầy đủ cung cấp cho người vận hành máy tàu thủy vai trò tầm quan trọng hệ thống làm mát động nhằm tăng công suất tuổi thọ động Phân tích ảnh hưởng trinh làm mát động Diesel chế độ làm việc khác động Diesel Ảnh hưởng trình tới tiêu kinh tế kỹ thuật động diesel tàu thủy Đối tượng phạm vi nghiên cứu đề tài Phạm vi đối tượng nghiên cứu đề tài tập trung nghiên cứu ảnh hưởng tính chất nhiên liệu tới q trình cháy động diesel MANB&W 6S60MC Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu dựa sở lý thuyết trình truyền nhiệt động diesel Sử dụng tổng hợp nhiều phương pháp như: Phương pháp điều tra thu thập số liệu; Phương pháp phân tích thống kê; Phương pháp nghiên cứu ngồi thực tế; Phương pháp chuyên gia nhằm nghiên cứu ảnh hưởng chất lượng nhiên liệu đến q trình cơng tác động Đề tài nghiên cứu cho tất động máy tàu thủy sử dụng hệ thống làm mát kín (hai vòng tuần hồn nước làm mát) Xây dựng chương trình tính tốn q trình tản nhiệt của động cơ, sở phân tích kết thu đưa kết luận cho phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Ý nghĩa khoa học Xây dựng mơ hình tính tốn ảnh hưởng chất lượng làm mát tới trình cháy động diesel tàu thủy trình khai thác Ý nghĩa thực tiễn Việc nắm bắt ảnh hưởng chất lượng làm mát đến chất lượng trình cháy có ý nghĩa quan trọng cho việc điều chỉnh chế độ khai thác động phù hợp để động làm việc ổn định, an toàn hiệu CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ DIESEL TÀU THỦY 1.1 Đặc điểm loại công chất sử dụng cho hệ thống làm mát động Diesel tàu thủy 1.1.1 Nhiệm vụ hệ thống làm mát Trong trình làm việc động cơ, nhiên liệu cháy xilanh động có lượng nhiệt lớn tỏa ra, phần chuyển thành cơng, phần lại tỏa ngồi khơng khí, chi tiết tiếp xúc với khí cháy tiếp nhận (xilanh, piston, nắp máy,….) Ngoài nhiệt lượng sinh ma sát bề mặt làm việc chi tiết động Như không làm mát hay làm mát không đủ sức chi tiết sẽ nóng lên q nhiệt độ cho phép gây nhiều tác hại như: ứng suất nhiệt lớn, sức bền giảm dẫn đến làm hỏng chi tiết, tăng tổn thất ma sát nhiệt độ lớn làm tác dung bôi trơn dầu nhờn Ở nhiệt độ (200-300 0C) dầu nhớt sẽ bi bốc cháy, nhóm piston bị bó kẹt xilanh giản nở, hệ số nạp ɳ v sẽ giảm, dễ gây cháy kích nổ động xăng Vì hệ thống làm mát giữ vai trò quan trọng giúp động làm việc ổn định Hệ thống làm mát có tác dụng làm mát động trình làm việc Vì trình làm việc nhiệt lượng sinh trình cháy sử dụng khoảng 25% để chuyển thành năng, khoảng 45% theo khói xả ma sát, lại 30% qua q trình làm mát động Hệ thống làm mát phải giữ cho nhiệt độ chi tiết động nhiệt độ định khơng q nóng khơng q lạnh tế phần mềm Matlap chế độ làm mát sau so sánh, đánh giá ảnh hưởng chất lượng làm mát Bước Tính toán ảnh hưởng chất lượng làm mát đến sụ thay đổi nhiệt lượng tỏa theo góc quay trục khuỷu sử dụng công thức lý thuyết phần chương II phần mềm Matlap sau xây dựng đồ thị để so sánh, đánh giá ảnh hưởng chế độ làm mát tới trình cháy động Bước Sử dụng kết thực nghiệm (đã thực tàu) cách đo đồ thị công khai triển xi lanh cụ thể tính tốn cơng suất để so sánh thấy rõ ảnh hưởng hệ thống làm mát đến q trình cơng tác động cơở nhiệt độ cụ thể Bước Đánh giá kết để thấy ảnh hưởng rõ nét chất lượng làm mát đến q trình cơng tác động bao gồm áp suất cháy, nhiệt độ cháy, công suất động diesel 3.3 Xây dựng sơ đồ thuật tốn tính tốn ảnh hưởng nhiệt độ nước làm mát đến q trình cơng tác động diesel HANSHIN 5UEC37LA Trên sở bước tính toán ảnh hưởng nhiệt độ nước làm mát đến q trình cơng tác động diesel HANSHIN 5UEC37LA, kết hợp với số liệu ban đầu động diesel HANSHIN 5UEC37LA, xây dựng sơ đồ thuật tốn tính tốn sau: Các giả thiết phân tích q trình trùn nhiệt xy lanh động Để đơn giản bớt biểu thức tính tốn ta có giả thiết sau: - Dòng nhiệt khơng ổn định thay dòng nhiệt ổn định điều kiện lượng nhiệt truyền giữ nguyên không đổi chế độ làm việc cho trước; - Nhiệt độ khí, nhiệt độ vách nhiệt độ nước khơng thay đổi; 67 - Hình dáng phức tạp vách xy lanh thay vách phẳng (đối với trường hợp tỷ số chiều dày vách đường kính xy lanh nhỏ); - Diện tích bề mặt truyền nhiệt coi khơng thay đổi Q trình truyền nhiệt xy lanh tạm chia làm ba pha nối tiếp nhau: - Truyền nhiệt từ khí nóng đến vách xy lanh; - Truyền nhiệt qua vách; - Truyền nhiệt từ vách đến nước làm mát Số liệu ban đầu động cụ thể thông số gồm: + Điều kiện ban đầu: Coi xilanh khối trụ đồng chất, trao đổi nhiệt xi lanh khí thể hệ kín, thơng số cần thiết để bắt đầu tính tốn áp suất nhiệt độ khơng khí tăng áp; áp suất, nhiệt độ, thành phần khí nạp lúc bắt đầu nén xilanh hệ số dư luợng khơng khí… Trong tính tốn ta coi thơng số điều kiện ban đầu không đổi + Thông số thể về hệ thống làm mát động cơ: Các thông số chất lượng làm mát bao gồm thông số cụ thể hệ thống ( lưu lượng Q, nhiệt độ đầu vào, nước làm mát…) Những thông số thay đổi chế độ tải so sánh chế độ tải để từ rút thay đổi chất lượng làm mát sẽ ảnh hưởng tới q trình cơng tác động + Các thơng số kết cấu: Đường kính sơ mi xi lanh, số xi lanh, hệ số kỳ, hành trình piston, thể tích buồng đốt….Trong tính tốn thơng số không đổi động định + Các thông số điều chỉnh động cơ: Các thông số điều chỉnh thông số đặc trưng cho chế độ làm việc, trạng thái kĩ thuật động vòng quay, lượng nhiên liệu cấp cho chu trình, góc phun sớm nhiên liệu, tiết diện thông qua thiết bị phun, tuabin, mức độ làm mát gió tăng áp, độ chênh áp suất phin lọc máy nén bầu làm mát khơng khí tăng áp…Trong tính tốn thơng số coi khơng đổi 68 Dựa vào phương pháp tính thơng số chu trình nghiên cứu, điều kiện ban đầu, điều kiện biên, thông số kết cấu, thông số điều chỉnh kết cấu cụ thể động tiến hành lập sơ đồ khối Khi nhập máy tính cần phân thành khối: - Số liệu đầu vào - Các thông số kết cấu động - Các thơng số điều chỉnh - Tính tốn cho kết - Vẽ đồ thị so sánh phép thử đồ thị - Đánh giá kết thơng qua đồ thị Hình 2Sơ đờ thuật tốn tính tốn ảnh hưởng chất lượng làm mát đến q trình cơng tác động Diesel tàu thủy loại HANSHIN 5UEC37LA 3.4 Giới thiệu phần mềm tính tốn MATLAB phần mềm cung cấp mơi trường tính tốn số lập trình cơng ty MathWorks thiết kế MATLAB cho phép tính tốn số với ma trận, vẽ đồ thị hàm số hay biểu đồ thơng tin, thực thuật tốn, tạo giao diện người dùng liên kết với chương trình máy tính viết nhiều ngơn ngữ lập trình khác Nó tích hợptính tốn, hiển thị lập trình môi trường dễ sử dụng Với thư viện Toolbox, MATLAB cho phép mơ tính tốn, thực nghiệm nhiều mơ hình thực tế kỹ thuật Từ cơng thức lý thuyết ta sử dụng tiện ích phần mềm để xây dựng lên đường đặc tính từ đánh giá cách rõ nét đặc tính động cơ.Giao diện phần mềm tính tốn thể cụ thể rõ nét thơng qua phần mục lục 69 3.5 Kết tính tốn lý thuyết ảnh hưởng chất lượng làm mát đến q trình cơng tác động Để tính tốn giá trị để nêu rõ ảnh hưởng chất lượng làm mát đến q trình cháy ta tính cho 03 chế độ làm mát với nhiệt độ cụ thể thay đổi nhiệt độ đầu vào nhiệt độ nước mát Hình 3Quá trình trao đổi nhiệt khí thể vách xilanh nhiệt độ nước làm mát 70oC 70 Hình 4Quá trình trao đổi nhiệt môi chất công tác vách xilanh nhiệt độ nước làm mát 75oC Hình 5Quá trình trao đổi nhiệt mơi chất cơng tác vách xilanh nhiệt độ nước làm mát 80oC Khi bắt đầu hành trình nén, khơng khí tăng áp điền đầy vào xilanh động với nhiệt độ ban đầu Ta Khi piston lên nhiệt độ không khí tăng dần bị nén phần tăng nhiệt độ nhận nhiệt lượng từ thành vách xilanh Khi piston tới gần điềm chết nhiệt độ khơng khí tăng lên gần bằn nhiệt độ thành vách xilanh đẫn tới trình trao đổi nhiệt từ vách cho khơng khí giảm đồng thời bề mặt diện tích trao đổi nhiệt giảm Mặt khác thời điểm nhiên liệu cấp vào buồng đốt động cơ, nhiên liệu sẽ nhận nhiệt không khí nóng buồng đốt động để bốc hình thành điểm cháy cục cháy hoàn toàn tỏa nhiệt mãnh liệt giãn nở tạo áp lực khí thể tác dụng lên đỉnh 71 piston đẩy piston xuống sinh công Khi piston xuống, lúc nhiệt độ khí cháy tăng lên nhanh cao nhiệt độ thành vách xi lanh động nhiệt truyền phần cho vách xilanh, phần nhiệt lại ngồi theo khí xả động Từ đồ thị ta thấy ứng với nhiệt độ nước mát cụ thể nhiệt độ thành vách xilanh dẫn đến giá trị áp suất, nhiệt độ nhiệt lượng tỏa xilanh động thay đổi theo Cụ thể với thay đổi ta Q1 = 2900 > Q2 = 2700> Q3 = 2500 ( Kj/kg) Nhận xét: - Với loại động cụ thể ta thay đổi nhiệt độ nước làm mát có ảnh hưởng trực tiếp đến q trình hòa trộn nhiên liệu, q trình hình thành điểm cháy buồng đốt, nhiệt độ vách xilanh thấp nhiệt độ cuối trình nén thấp nhiên liệu cấp vào động với góc phun sớm cũthì thời gian trì hỗn cháy kéo dài dẫn đến chất lượng cháy áp suất cháy giảm nhiệt lượng tỏa xilanh động tăng sảy tượng cháy rớt - Đối với động diesel cháy rớt hay cháy đường giãn nở dẫn tới lực khí cháy tác động lên đỉnh piston thấp → cơng suất phát không hiệu lại nhiệt độ lớn cao dẫn đến tuổi thọ động giảm khai thác với thời gian dài - Khi nhiên liệu cháy nhiệt độ cao sinh cao áp lực lớn lại giảm dẫn đến lượng tiêu thụ nhiên liệu cao không đạt công suất lớn - Nhiệt độ nước làm mát thấp đẫn đến giảm khả sấy nóng khơng khí đầu trình nạp cuối trình nén dẫn đến trình cháy diễn xi lanh xa điểm chết (TDC) piston lực tác dụng tác dụng lớn cho piston không thời điểm cơng suất phát thấp - Ngoài nhiệt độ thành vách xilanh thấp đẫn đến ăn mòn hóa học xilanh tăng lên, có ngưng tụ nước cách sản phẩm cháy bề mặt gương xilanh điển hình ăn mòn điểm sương Vì khai thác ta cần quan tâm tránh khai thác nhiệt độ nước làm mát xuống thấp 72 - Từ hìnnh 3.5 thấy ta nâng nhiệt độ nước làm mát lên cao q trình truyền nhiệt sảy khó khăn hay nói cách khác nhiệt lượng khí cháy sinh truyền cho nước làm mát Điều có lợi cho q trình khai thác đặc biệt giảm suất tiêu hao nhiên liệu lượng nhiệt cho nước làm mát không nhiều khoảng 6% nhiệt trị sinh đốt cháy nhiên liệu, xong điều gây ảnh hưởng lớn đến tuổi thọ động cơ, gây lên ứng suất nhiệt tạo vết nứt sơ mi xilanh - Khi nâng cao nhiệt độ nước làm mát bề mặt xilanh có lợi mặt công suất phát ra, giảm suất tiêu hao nhiên liệu xong công nghệ vật liệu chế tạo máy chưa đáp ứng điều kiện này, vật liệu chế tạo phải đặc biệt chi phí đầu tư ban đầu lớn muốn lâng cao nhiệt độ nước làm mát ta cần ý đến nhiệt độ sôi nước làm mát Sẽ nguy hiểm cho động gây cháy dầu bơi trơn, bó kẹt cắp piston xilanh - Khi nhiệt độ nước làm mát cao dẫn đến khơng cuối q trình nén sấy nóng với nhiệt độ cao Khi T c cao, nhiên liệu cấp vào bay bốc cháy thời gian trì hỗn cháy bị giảm Nếu nhiệt độ T c cao thời gian chuẩn bị cháy ngắn lại nhiều nhiên liệu cháy trước điểm chết làm động cháy cứng, hoạt động có tiếng gõ xilanh, điều ảnh hưởng xấu đến tuổi thọ động công suất bị giảm đáng kể - Từ đồ thị trao đổi nhiệt khí cơng tác với vách xilanh động ta thấy vùng nhiệt độ xilanh động vùng xéc măng thứ hay vùng lân cận buồng đốt không vượt 190oC để đảm bảo độ hao mòn phần ống lót xilanh sử dụng nhiên liệu có hàm lượng lưu huỳnh cao nhiệt độ bề mặt ống lót xilanh khơng vượt q nhiệt độ điểm sương oxit lưu huỳnh nước 3.6 Kết thử ngiệm động HANSHIN 5UEC37LAđang khai thác thực tế Dưới đồ thị công khai triển thực tàu hay nói cách khác loại động HANSHIN 5UEC37LA Ứng với nhiệt độ nước làm 73 mát vào động ta tiến hành đo công khai triển chế độ tải (cùng vòng quay điều kiện bên ngồi) với chế độ mà lý thuyết tính tốn để thấy rõ thời điểm nhiệtđộ điều kiện tải ta thu kết trung bình tương ứng với giá trị sau: Nhiệt độ nước làm mát vào 80oC Hình 3.6Đờ thị cơng khai triển nhiệt độ nước làm mát 800C Khi tàu khai thácvới tải ổn định ta tiến hành đo áp suất cháy cực đại xi lanh động nhiệt độ khí xả nhiệt độ nước làm mát vào 80 oC Giá trị giá trị trung bình xi lanh động ta lấy 01 đồ thị cơng khai triển tương đương giá trị trung bình làm đại diện Pztb = 11.0 Mpa, Tkx tb= 355 0C Nhiệt độ nước làm mát vào 75oC Hình 7Đờ thị công khai triển nhiệt độ nước làm mát 750C Khi tàu khai thácvới tải ổn định ta tiến hành đo áp suất cháy cực đại xi lanh động nhiệt độ khí xả nhiệt độ nước làm mát vào 75 oC Giá trị giá trị trung bình xi lanh động ta lấy 01 đồ thị công khai triển tương đương giá trị trung bình làm đại diện Giá trị giá trị trung bình xi lanh Pztb = 10.8 Mpa, Tkx tb= 363 0C Nhiệt độ nước làm mát 70oC 74 Hình 8Đờ thị công khai triển nhiệt độ nước làm mát 70oC Khi tàu khai thácvới tải ổn định ta tiến hành đo áp suất cháy cực đại xi lanh động nhiệt độ khí xả nhiệt độ nước làm mát vào 70 oC Giá trị giá trị trung bình xi lanh động ta lấy 01 đồ thị công khai triển tương đương giá trị trung bình làm đại diện Giá trị giá trị trung bình xi lanh Pztb = 10.65 Mpa, Tkx tb= 372 0C Nhận xét: + qua khai thác thự tế khởi động động xảy trình trao đổi nhiệt mãnh liệt khí với vách ống lót xilanh động có phần nhiệt lượng truyền tới nước làm mát , phần nhiệt lớn lại tích tụ lại làm nóng xilanh vách ống lót xilanh khởi động động trạng thái nguội lạnh, nhiệt độ ơng lót xilanh không lớn tốc độ biến thiên nhiệt độ gradien nhiệt độ vách lớn Để loại trừ ứng suất vượt ứng suất cho phép trước khởi động động cơ, thời tiết lạnh phải sấy nóng nước ấm Sau sấy nóng động cơ, ứng suất nhiệt ống lot xilanh sẽ giảm xuống Thời gian đạt chế độ nhiệt độ ổn định phụ vào kích thước kết cấu chi tiết nhóm piston – ơng lót xilanh, vòng quay động Điển hình động HANSHIN 5UEC37LA thời gian hâm sấy theo nhà sản xuất 20-30 phút Khi động dừng đột ngột nhiệt độ nhóm piston - ống lót xilanh động tăng lên bơm nước bơm dầu ngừng hoạt động qua khai thác thực tế dừng sau phút nhiệt độ đỉnh piston sẽ tăng lên khoảng 250-270 oC Nếu nhiệt độ ta tiến hành khởi động dễ dẫn đến tượng rạn nứt co ngót điển hình trường hợp dừng đảo chiều động Khi khởi động lại gây nứt đỉnh piston tác dụng ứng suất cục Để đảm bảo động hoạt động bình thường phải đảm bảo thời gian từ chế độ định mức đến dừng động từ 30-60 phút có chế độ làm mát thích hợp trừ trường hợp khẩn cấp 75 Sau dừng bơm nước bơm dầu tiếp tục hoạt động thời gian không nhỏ 30 phút Khi khởi động động cơ, đặc biệt sau thời gian dừng lâu thời tiết lạnh nhiệt độ khơng khí buồng máy thấp oC cần sưởi nóng động hâm nóng dầu nhờn két tuần hoàn cate nhiệt độ 25-32oC Trong q trình khai thác, cơng suất động thường phải thay đổi cho phù hợp với tải bên ngoài, vòng quay thơng sốcủa hệ thống nhiên liệu, hệ thống phân phối khí thay đổi theo Khi làm việc chế độ ( chế độ khai thác khác với chế độ định mức), chất lượng cung cấp nhiên liệu, lượng khí nạp cấp vào xilanh động khơng tương ứng, chấ lượng hòa chộn nhiên liệu sấu rõ rệt dẫn đến chất lượng trình cháy xấu đi, cháy đường giãn nở tất điều làm giảm cơng suất tăng ứng suất nhiệt chi tiết chủ yếu động tăng hàm lượng chất có hại cho môi trường Hiện tượng thường sảy động chuyển tiếp từ trạng thái ổn định sang trạng thái tăng giảm tốc độ Khi tải động thay đổi xung dòng với dung động động làm cho trao đổi nhiệt khơng khí xi lanh từ vách đến nước làm mát, độ chênh nhiệt độ vách vách ngồi chi tiết tiếp xúc với khí cơng tác thay đổi theo thời gian Trong thời gian chuyển tiếp trang thái nhiệt lớp vật liệu tiếp xúc với mơi chất cơng tác có chênh lệch lớn ứng suất nhiệt chúng khơng đồng đều, trạng thái chuyển tiếp lớp vật liệu luôn bị kéo nén biến dạng, biến dạng sảy thướng xuyên dẫn đến vết rạn nứt Trong qua trình làm việc dầu bơi trơn tác dụng suất nén xéc măng, áp suất cháy rung động với tần số thay đổi dầu bôi trơn sẽ thấm dần vào vết ran phát triển dần lên, vết nứt xuất Như qua trình khai thác động chế độ chuyển tiếp ứng suất chi tiết động tăng lên, tích tụ biến dạng dư vượt giơi hạn cho phép góp phần phá hỏng vật liệu +Qua khai thác thực tế cho động diesel HANSHIN 5UEC37LA thay đổi vùng hoạt động (từ vùng nóng sang lạnh ngược lại) thể rõ nét qua 76 thông số khai thác hình vẽ Thơng số áp suất cháy cực đại phát xi lanh động giảm rõ, thông số đánh giá công suất phát động + Qua thực nghiệm thể rõ nhiệt độ nước làm mát giảm xuống áp suất cháy thông qua đồ thị công khai triển buồng đốt thấp hay nói cách khác lực tác động lên đỉnh piston thấp dẫn đến công suất phát động thấp + Khi nhiệt độ nước làm mát cao làm cho động cháy cứng dẫn đến tuổi thọ động sẽ giảm khai thác lâu dài 3.7 Đánh giá kết Từ phương pháp tính tính tốn lí thuyết (lí thuyết động Diesel) cho ta kết tương thực tế Tổng hợp từ kết tính tốn Từ kết tính tốn cho ta tổng quan ảnh hưởng chất lượng nhiên liệu đến động cụ thể HANSHIN 5UEC37LA có chênh lệch lớn thơng số áp lực khí cháy, nhiệt độ nhiệt lượng tỏa phát sinh xi lanh động tác động lên đỉnh piston hay nói cách khác cơng suất phát động Làm mát tốt, nhiệt độ cuối trình nén phù hợp áp lực khí cháy tác dụng lên đỉnh piston lớn dẫn đến công suất phát cao đồng thời kéo dài tuổi thọ động Sự đánh giá tổng hợp ảnh hưởng nhiệt độ nước làm mát q trình cơng tác động HANSHIN 5UEC37LA giá trị áp suất, nhiệt độ nhiệt lượng tỏa rahay công suất động cho người khai thác nhìn rõ nét thông số so sánh cụ thể Với kết giúp cho người khai thác máy tàu biển nói riêng động Diesel nói chung thấy rõ nét ảnh hưởng nhiệt độ nước làm mát đến q trình cơng tác động từ khai thác đánh giá cao quan tâm đến thay đổi vùng hoạt động động đồng thời quan tâm đến thiết bị hệ thống làm mát đảm bảo chất lượng nước làm mát trước vào động bao gồm sinh hàn, phin lọc,van điều chỉnh nhiệt độ…Các thiết bị quan 77 trọng mà người khai thác biết tính ưu việt chúng sâu sắc sẽ phát huy tối đa công suất động cơ, quan tâm đến phương pháp sử lý để giảm tới mức tối thiểu ảnh hưởng nhiệt độ nước làm mát, đảm bảo tính kinh tế tuổi thọ động Qua đề tài tóm tắt tính ưu việt thơng qua kết nghiên cứu lí thuyết, thực tế thể rõ nét đầy đủ 78 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Trong trình nghiên cứu ảnh hưởng chất luợng làm mát tới trình hoạt động động diesel luận văn giải đuợc vấn đề sau: Luận văn đề cập đến ảnh hưởng thông số nhiệt độ nước làm mát đến tiêu kinh tế kĩ thuật động Diesel Luận văn xây dựng thuật toán đánh giá đuợc ảnh hưởng chất lượng làm mát đến q trình cơng tác động (kết cho thấy nâng cao nhiệt độ nước làm mát giảm suất tiêu hao nhiên liệu, tăng đuợc cơng suất động cơ) Có kết giảm thiểu nhiệt lượng cho nước làm mát Luận văn xây dựng tính tốn qua cho ta thấy cụ thể lượng nhiệt trao đổi với nước làm mát ứng với nhiệt độ cụ thể loại động Diesel để thấy rõ tầm ảnh hưởng thông số nhiệt độ hệ thống làm mát động Diesel Luận văn xây dựng chương trình phần mềm Matlab tính tốn ảnh huởng chất luợng làm mát đến trình khai thác động HANSHIN 5UEC37LA, loại động kỳ quét thẳng xupáp mở thủy lực, qua phần mềm sử dụng cho nhiều loại động tương tự Luận văn góp phần phát triển lý thuyết trình cháy nhiên liệu động cơ, vấn đề quan trọng trình làm việc động đánh giá cụ thể ảnh hưởng nhiệt độ nước làm mát đến q trình cơng tác động HANSHIN 5UEC37LA nói riêng mà cho tất loại động Diesel nói chung Kiến nghị Để luận văn hoàn thiện cần đánh giá ảnh hưởng chất lượng hệ thống làm mát mà thông số quan tâm nhiệt độ nước làm mát đối 79 với tất loại động diesel để từ có đầy đủ thơng số để đánh giá cụ thể loại động Đánh giá nghiên cứu ảnh hưởng thông số nhiệt độ hệ thống làm mát đến trình cháy động giai đoạn chuyển tiếp 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO Trần Hữu Nghị (1990),Chế độ làm việc của động Diesel tàu thủy, nhà xuất Giao thông vận tải Trần Hữu Nghị (1995),Những cố động Diesel tàu thủy, Nhà xuất Giao thơng vận tải Nguyễn Văn Bình (1997),Ngun lý động đốt trong, NXB Đại học trung học chuyên nghiệp, Hà Nội Bùi Văn Ga (2002),Tính tốn q trình cháy của nhiên liệu động đốt trong, NXB Đại học Bách Khoa Đà Nẵng Lê Viết Lượng (2000),Lý thuyết động Diesel, NXB giáo dục Hà Nội Phạm Xn Mai (2002),Tính tốn nhiệt động lực học động đốt trong, NXB đại học Quốc Gia TPHCM John Wiley and Sons (1985),An introduction to Fire Dynamics, Dougal Drysdate Press HK Versteeg (1995),An introduction to Computational Fluid Dynamics the Finite volume method, Prentice Hall Uriel Frisch (1995),Matlab and using in engineering, Cambridge University Press 81 ... trọng hệ thống làm mát động nhằm tăng cơng suất tuổi thọ động Phân tích ảnh hưởng trinh làm mát động Diesel chế độ làm việc khác động Diesel Ảnh hưởng trình tới tiêu kinh tế kỹ thuật động diesel... 1.2 Các hệ thống làm mát động Diesel .3 1.3 Các thiết bị hệ thống làm mát .3 1.4 Yêu cầu nước làm mát động CHƯƠNG 2: ẢNH HƯỞNG CỦA HỆ THỐNG LÀM MÁT TỚI CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ KĨ... mức) Khi thay đổi chế độ làm việc động làm chất lượng làm mát động xấu ảnh hưởng tới tính kinh tế, độ tin cậy tuổi thọ động Trong trình khai thác động thiết bị hệ thống làm mát bị ăn mòn, tắc