Tài liệu Chương 8 LÀM MÁT ĐCĐT TÀU QUÂN SỰ, ĐẶC ĐIỂM KHAI THÁC HỆ THỐNG LÀM MÁT ppt

Chương LÀM MÁT ĐCĐT TÀU QUÂN SỰ, ĐẶC ĐIỂM KHAI THÁC HỆ THỐNG LÀM MÁT 8.1 Các đặc điểm làm mát động đốt - Làm mát ĐCĐT dùng để trì nhiệt độ chi tiết mức độ xác định bằng: + Các điều kiện bôi trơn bề mặt làm việc chi tiết; + Độ bền nhiệt vật liệu sử dụng (nắp xi lanh, đáy pít tơng ); + Các điều kiện tối ưu cho cho diễn biến q trình cơng tác; + Độ mài mịn nhỏ nhất, phá hủy chi tiết tác dụng ăn mịn điện hóa ăn mịn xâm thực - Khi khơng có làm mát, nhiệt độ ĐCĐT làm việc tăng cao tới mức trước hết đốt cháy dầu vách pít tơng ống xy lanh ĐCĐT làm việc (xảy xây sát kẹt pít tơng xy lanh) qw 800 (Kcal/ cvh) 700 600 500 400 300 200 100 ge (g/cvh) 140 150 160 170 180 190 Hình 8.1 Sự phụ thuộc độ toả nhiệt vào tải động - Nhiệt độ bề mặt làm việc chi tiết không giới hạn mà dầu cịn giữ tính chất bơi trơn Với pít tơng, nhiệt độ khu vực xéc măng cần phải không cao 2200 ¸ 2450C, xy lanh 1800 ¸ 1900 Để giảm độ mòn ăn mòn, nhiệt độ bề mặt làm việc ống lót xy lanh cần phải cao nhiệt độ điểm sương nước Nhiệt độ ống lót xy lanh cần bảo đảm mài mịn nhỏ - Nhiệt độ lớn đáy pít qw tơng, đầu xy lanh, van cánh tua (Kcal/ bin khí bị hạn chế độ bền nhiệt cvh) ứng suất giới hạn tác dụng tải trọng 800 nhiệt khí 600 - Làm mát chi tiết ĐCĐT máy thực chất lỏng khác 400 Để làm mát nắp máy, ống lót xy 200 lanh tua bin máy nén, người ta sử dụng w nước nước ngồi mạn, qpít (Kcal/ tơng - dầu hay nước ngọt, vòicvh) phun nhiên liệu, ổ 140 phận ma sát khác - dầu 120 - Số lượng nhiệt dẫn với chất 100 lỏng làm mát ĐCĐT làm việc chế độ định mức phụ thuộc vào loạt yếu tố80 Qp qM qM ge (g/cvh) 320 ge 280 240 200 160 Qp QM kiểu kết cấu ĐCĐT, mức cường hóa, chế60 n (%) độ nhiệt độ làm mát phải trì, thay đổi4040 50 60 70 80 90 100 điều kiện ngồi trời (hình 8.1) 20 Hình 8.2 Sự phụ thuộc nhiệt vàotrên tải toảgiới Các kết thử nghiệm động 40? độ thiệu hìnhđộng 8.2 (a) hệ số dư lượng làm việc theo đặc tính chân vịt, số lượng tuyệt đối nhiệt dẫn nước không khí (b) QW (Kcal/h) dầu QM (Kcal/h), giảm số vịng quay bị giảm, cịn độ dẫn nhiệt riêng qW (Kcal/cv.h) tăng Nhiệt lượng dẫn khí xả Q? (Kcal/h) q? (Kcal/cv.h) ĐCĐT làm việc theo đặc tính chân vịt bị giảm giảm số vòng quay Nhiệt lượng truyền cho nước QW (Kcal/h) xác định thí nghiệm ĐCĐT từ cân nhiệt cho tính theo công thức (8.1) Qw = ageNeHu = GwCw(tw1-tw2) = GwCwDt (8.1) đây: a- Độ toả nhiệt tương đối vào nước chế độ định mức, a 20% - 30% động chậm tốc, 15% - 20% động cao tốc (các giá trị nhỏ cho đIêzen tăng áp); ge- suất tiêu hao nhiên liệu riêng phần, kg/ml.h; Hu- nhiệt trị thấp nhiên liệu; Gw- lưu lượng nước qua điêzen, kg/h; Ne- Công suất điêzen, cv; Cw- nhiệt dung riêng nước, kcal/kg.độ; tw1 tw2- nhiệt độ nước vào khỏi điêzen Cơng thức (8.1) rằng, truyền số lượng nhiệt giá trị GW và?tW khác Tốt làm mát ĐCĐT số lượng lớn nước ấm giữ t W không đổi - Chênh lệch bình thường nhiệt độ?t W cần nằm giới hạn sau: + Điêden có hệ thống làm mát hở: 15 - 200C; + Điêden có hệ thống làm mát kín: - 150C - Năng suất riêng gW bơm nước với 50% dự trữ giá trị t W cho vào khoảng 30 - 60 (l/cv.h) - Các yếu tố chọn chế độ nhiệt độ tối ưu làm mát ĐCĐT là: cơng suất có ích, tính kinh tế, ứng suất nhiệt độ mài mòn chi tiết 8.2 Các phương pháp làm mát động đốt đánh giá so sánh chúng Trong ĐCĐT tàu quân người ta sử dụng hệ thống làm mát dùng chất lỏng kiểu hở kiểu kín 8.2.1 Kiểu hệ thống hở Kiểu hệ thống hở: động làm mát nước biển mạn có hàm lượng muối lớn Điều khơng cho khả chế độ nhiệt độ tối ưu để làm mát ĐCĐT Nhiệt độ nước khỏi ĐCĐT không cao 45 - 55 0C để tránh đóng cặn muối mặn vách chi tiết làm mát Nhiệt độ nước mạn bị thay đổi giới hạn rộng (từ +2 đến +300) phụ thuộc vào thời gian năm vùng biển, điều dẫn đến độ sụt nhiệt độ lớn vách chi tiết tới 400C Nhiệt độ thấp vách xy lanh dẫn đến ngưng tụ nước, sản phẩm cháy đưa đến tạo a xit gây ăn mòn bề mặt xy lanh, vách xy lanh bloc phía khoang nước làm mát chịu phá hủy mạnh tác dụng ăn mịn điện hóa 8.2.2 Kiểu hệ thống kín Trong thời gian nay, để làm mát ĐCĐT tàu quân sự, hệ thống kín (hai vòng) phổ biến Trong hệ thống này, ĐCĐT làm mát nước tuần hoàn vịng kín Điều cho phép trì nhiệt độ tối ưu làm mát Có thể trì nhiệt độ nước khỏi xy lanh giới hạn 75 - 90 0C chênh lệch nhiệt độ tW không lớn 150C Nâng cao nhiệt độ cho phép giảm tổn thất nhiệt vào nước làm mát, nâng cao tính kinh tế ĐCĐT giảm độ mòn xy lanh Giảm chênh lệch nhiệt độ làm giảm ứng suất nhiệt chi tiết xy lanh Sự tồn hai vòng hệ thống làm mát ĐCĐT cho phép nạp vào nước chất phụ gia đặc biệt để bảo vệ bề mặt vách ống xy lanh từ phía khoang làm mát khỏi tác dụng ăn mịn xâm thực ăn mịn điện hóa 8.3 ảnh hưởng chế độ làm mát đến công suất tính kinh tế động Chế độ làm mát ĐCĐT đặc trưng nhiệt độ nước vào t W1 (0C) khỏi ĐCĐT tW2 (0C), hiệu số?tW = tW2 - tW1 (0C) áp suất nước hệ thống làm mát PW (kG/cm2) Q.10-4 ảnh hưởng chế độ làm mát đến công suất Ne(cv), tính kinh tế ge(kg/cv.h), ứng (Kcal/h) suất nhiệt, điều kiện18bơi trơn độ mòn chi tiết xác định thay đổi nhiệt độ vách xy16lanh pít tơng thay đổi nhiệt độ nước làm mát 8.3.1 ảnh hưởng 14 nhiệt độ nước khỏi động đốt t W2 đến tỏa nhiệt nước QW 12 Bằng thí nghiệm, người ta xác lập với việc làm tăng nhiệt độ nước 10 khỏi ĐCĐT tW2 (0C), tỏa nhiệt vào nước QW (Kcal) bị tw2 giảm Sự thay đổi nhiệt tải trọng động không đổi phụ( thuộc C lượng truyền vào nước vào nhiệt độ nước 30 40 50 60 70 80 90 100 ) t diễn theo quy luật tuyến tính (hình 8.3) Cứ 10 0C chênh lệch nhiệt độ nước W2 làm mát từ 600C lượng nhiệt truyền vào nước bị thay đổi - 5% Hình 8.3 Sự phụ thuộc vào tw lượng 1- Khi n = 1800 v/ph; 2- Khi n = 1600 v/ph 8.3.2 ảnh hưởng nhiệt độ nước làm mát t W2 đến nhiệt độ chi tiết động đốt Quy luật thay đổi nhiệt độ bề mặt pít tơng t pt ống lát xy lanh t xl phụ thuộc vào tW2 có dạng tuyến tính (hình 8.4) Nhiệt độ chi tiết tăng tăng nhiệt độ nước làm mát Đối với ĐCĐT kỳ, thay đổi nhiệt độ bề mặt ống xy lanh: ?txl » 0,8.?tW2, 0C (8.2) đây: ?txl - gia số nhiệt độ bề mặt ống lót xy lanh; ?tW2 - gia số nhiệt độ nước làm mát Đối với động kỳ, thay đổi nhiệt độ vách chi tiết khác so với động kỳ, có ảnh hưởng khơng khí qt Nhưng quan hệ (8.2) với độ xác đủ sử dụng để đánh giá gần thay đổi nhiệt độ vách ống lót xy lanh ĐCĐT hai kỳ 8.3.3 ảnh hưởng nhiệt độ nước làm mát đến thông số q trình cơng tác động đốt ảnh hưởng nhiệt độ nước khỏi ĐCĐT t W2 tới thơng số q trình cơng tác hình (8.5) Nhiệt độ vách xy lanh tăng tăng t W2 Tăng nhiệt độ vách xy lanh gây ra: 1, Nâng cao nhiệt độ sấy nóng khơng khí vách xy lanh, tăng nhiệt độ bắt đầu nén Ta theo nguyên tắc làm giảm hệ số nạp: Giảm?H dẫn đến giảm lượng khơng khí nạp chu trình: = Vh gk.?v Và lượng nhiên liệu cấp cho chu trình khơng đổi = const dẫn đến giảm hệ số dư lượng khơng khí: 2, Giảm thời gian giữ chậm tự cháy nhiên liệu ti, nhiên liệu phun vào mơi trường có nhiệt độ cao Giảm ti đưa đến giảm áp suất cực đại chu trình Pz, tốc độ tăng áp suất mức tăng áp suất = l Nâng cao nhiệt độ khí thải t ?,0C tăng nhiệt độ đầu trình nén T a,0K, nhiệt độ cực đại chu trình Tz,0K lượng nhiệt dẫn với khí thải Q? Tăng hiệu suất khí ĐCĐT?M giảm tổn thất ma sát 270 190 tp, tnm,0C 9p 4nm 250 C 170 2p 230 150 5p 2nm 210 130 1p 3nm t , C tw2,0C w2 190 110 50 60 70 80 90 100 50 60 70 80 90 100 (a) (b) 160 t ,0C xl 1xl 140 120 60 2xl 100 80 (c) 5xl 1pt 60 50 60 70 1nm 2nm 3nm 40 ĐC T 2xl 4xl 20 10 90 100 2pt 5pt 50 130 xl 4xl t ,0C w2 80 Dtxl,0C 9pt 50 ĐC tw2,0C D 60xl 70 80 90 100 (d) Hỡnh 8.4 Sửù phuù thuoọc vaứo tw2 cuỷa caực thoõng soỏ cuỷa quaự trỡnh coõng taực ủoọng cụ?15/18 (a)- Nhiệt độ pít tơng; (b)- nhiệt độ nắp máy; (c)- Nhiệt độ ống lót xy lanh; C giảm nhiệt độ theo chiều dày vách xy lanh (d)-ti, Độ tr 500 400 pz, kG/cm2 pS 64 62 60 l 58 ti.10-4,0C ti 18,0 a 17,5 17,0 hH hH 0,9 hM 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 50 60 70 80 90 1,55 1,51 1,47 1,43 1,37 a 2,35 2,30 hM 0,82 0,80 0,78 100 n (v/ph) Hình 8.5 Sự phụ thuộc thơng số q trình cơng tác động ?15 /18 vào tw2 Kết thí nghiệm ra, giảm đột ngột tổn thất công suất ma sát xảy nâng cao nhiệt độ nước khỏi ĐCĐT đến 80 0C (hình 8.6) Mức giảm tổn thất cơng suất ma sát phụ thuộc vào đặc điểm kết cấu động cơ, số vịng quay đặc tính nhiệt độ - độ nhớt dầu bôi trơn Sự phụ thuộc vào nhiệt độ độ nhớt dầu hình 8.7 Khi nhiệt độ nước làm mát 80 - 900C, nhiệt độ bề mặt làm việc ống lót xy lanh 110 - 1150C, nhiệt độ trung bình dầu khe hở pít tơng ống lót 120 - 1250C, nhiệt độ độ nhớt dầu có trị số cực tiểu Trong cặp “pít tơng - xy lanh” ma sát độ nhớt có trị số đáng kể Lực ma sát P px pít tơng xy lanh xác định bằng: , (kG) (8.3) đây: ? - độ nhớt tuyệt đối dầu, kG/cm2; F - Trị số diện tích bề mặt làm việc, m2; Cm - Tốc độ trung bình pít tơng, m/s; d - Khe hở hướng kính pít tơng xy lanh, m u, cct hM, % 200 170 140 110 80 50 20 40 60 80 tw2,0C Hỡnh 8.6 Sửù phuù thuoọc vaứo tw2 cuỷa toồn thaỏt ma 200 180 160 140 120 100 A B 80 ? 60 Hỡnh 40 8.7 Sửù phú thuoọc vaứo tw2 20cuỷa ủoọ nhụựt dầu bõi trụn 1.MK-22; Dầu õtõ 120 20 40 60 80 100 A Vuứng 140 tw2thay , C ủoồi ủoọt ngoọt cuỷa Sự thay đổi giá trị khe hở hướng kính d pít tơng xy lanh tăng nhiệt độ nước làm mát phụ thuộc vào vật liệu chế tạo xy lanh pít tơng Khe hở bị tăng chút hệ số dãn nở dài xy lanh pít tơng có trị số nhau; bị giảm hệ số dãn nở vật liệu pít tơng lớn nhiều so với xy lanh Khi F.Cm = const, lực ma sát Ppx = const n /d đặc biệt bị giảm đột ngột nâng cao nhiệt độ đạt giá trị cực tiểu tW2 = 800C, độ nhớt dầu có trị số cực tiểu Nếu tính đến 70% tổn thất tộng cộng cho ma sát để khắc phục ma sát pít tơng ống lót xy lanh, việc nâng cao nhiệt độ nước làm mát làm tăng hiệu suất khí?m điều hiển nhiên 8.3.4 ảnh hưởng nhiệt độ nước làm mát đến tiêu thị động đốt Sự thay đổi hiệu suất thị?i, công suất Ni suất tiêu hao nhiên liệu thị g i nâng cao nhiệt độ nước tW2 xác định tăng tương ứng phần nhiệt sử dụng để nâng cao công thị giảm hệ số nạp? v Hầu hết thí nghiệm ghi nhận tiêu thị bị giảm chút tăng tW2 8.3.5 ảnh hưởng nhiệt độ nước làm mát đến công suất tính tr,0Ckinh tế tr động đốt 620 580 Với việc nâng cao nhiệt độ nước Ne,% 540 Ne khỏi ĐCĐT tW2, hiệu suất khí?M tăng 100 ge,g/cvh nhanh thay đổi hiệu suất 98 thị?i Vì trường hợp, tăng t96 W2 ge 190 gây tăng hiệu suất có ích?e = ? i.? M, công 180 170 40 50 60 70 80 90 100 ,0CSửù phuù thuoọc vaứo t Hỡnht8.8 w2 cuỷa N , g , t w2 suất có ích Ne = B.nđc .?e giảm suất tiêu hao nhiên liệu có ích Nhưng việc tăng hiệu suất khí nâng cao nhiệt độ nước làm mát bị hạn chế tính ổn định nhiệt động dầu bôi trơn Khi nhiệt độ xy lanh lớn 145 - 150 0C xảy phân hủy hầu hết dầu bôi trơn Trong trường hợp pít tơng xy lanh xuất ma sát khô, tổn thất cho ma sát tăng đột ngột, cịn hiệu suất khí bị giảm Điều dẫn đến giảm cơng suất có ích Ne tăng suất tiêu hao nhiên liệu ge Chế độ nhiệt độ tối ưu làm mát ĐCĐT tàu quân đại từ quan điểm cơng suất có ích tính kinh tế, thấy rõ từ tài liệu nghiên cứu dẫn nhà máy, có nhiệt độ giới hạn 75 - 800C nhiệt độ giới hạn 90 - 950C Giới hạn xác định không xác suất sôi nước khoang làm mát ĐCĐT, điều dẫn đến nóng cục chi tiết làm hư hỏng chúng, mà nhiều trường hợp tăng tiêu hao nhiên liệu 8.4 ảnh hưởng chế độ làm mát đến ứng suất nhiệt chi tiết động ứng suất nhiệt ĐCĐT đánh giá nhiệt độ bề mặt chi tiết độ giảm nhiệt độ điểm đặc trưng chi tiết nhóm xy lanh pít tông, xác định trực tiếp khả làm việc độ tin cậy khai thác chi tiết Khi động làm việc với tải trọng không đổi, nâng cao nhiệt độ nước làm mát, độ giảm nhiệt độ theo chiều dày chi tiết nhóm xy lanh - pít tơng ?t áp suất cực đại chu trình Pz giảm (xem hình 8.4, 8.5), ứng suất chi tiết giảm Độ giảm nhiệt độ D Dt tăng ứng suất bị tăng giảm đột ngột nhiệt độ nước làm mát tăng tải trọng Sự nóng cục chi tiết xuất giảm áp suất hệ thống làm mát thất khơng khí Áp suất hệ thống làm mát lựa chọn cho từ khoang làm mát ĐCĐT hạn chế sôi nước làm mát (khoảng 0, đến 1kG/cm2) Nâng cao áp suất khoang làm mát động làm xê dịch thời điểm xuất sôi bề mặt vào vùng nhiệt độ cao nước làm mát gây tăng hệ số tỏa nhiệt từ vách xy lanh vào nước Giảm áp suất nước khoang làm mát ĐCĐT làm xê dịch thời điểm xuất sôi bề mặt vào vùng nhiệt độ thấp Sự tạo thành khoang làm mát ĐCĐT đưa đến xuất túi nóng cục vách xy lanh 8.5 ảnh hưởng nhiệt độ nước làm mát đến độ mòn chi tiết động ảnh hưởng nhiệt độ nước d(%) khỏi động tW2 đến độ mòn 250 chi tiết hình (8.9) Trên 225 200 hình vẽ thấy nhiệt độ tối ưu 175 nước làm mát mà ứng với chi 150 tiết ĐCĐT có tốc độ mài mịn nhỏ 125 75 - 900C 100 Khi ĐCĐT làm việc, bề mặt tủs, 0C công tác ống xy lanh chịu sự200 ăn 30 040 50 60 70 80 90 100 3.0 t ,C mịn có cường độ phụ thuộc vào haiHỡnh yếu w28.9 Aỷnh hửụỷng cuỷa tw2 ủeỏn 4.0 tố: nhiệt a=2,5 160 ủoọ moứn caực chi tieỏt 6,0 độ vách xy lanh thành phần hóa học1.của nhiên liệu Các bề mặt chi tiết làm Caực xeực maờng trẽn; Ống loựt xy lanh việc tiếp xúc với nước, chịu ăn mịn điện hóa mòn xâm thực 120 8.5.1 ảnh hưởng nhiệt độ nước khỏi động đốt tới ăn mịn bề mặt làm việc ống lót xy lanh S,% 80 Bề mặt làm việc ống lót xy 0,5 1,0 1,5 lanh bị ăn mịn tác động Hỡnh chất 8.10 Sửù phuù thuoọc vaứo ăn mòn tạo nhiên liệu cháy heọ soỏ dử lửụùng khoõng khớ vaứ haứm lửụùng lửu huyứnh Khi nhiên liệu cháy xy lanh nhieõn lieọu cuỷa ủieồm sửụng saỷn vaọt chaựy ĐCĐT tạo thành a xit cacbonic, anhyđrit lưu huỳnh, nước số lượng nhỏ ơxít nitơ anđêhit Phụ thuộc vào điều kiện tiếp xúc với vách xy lanh chất ăn mịn hóa học có thành phần sản phẩm cháy mà quan sát thấy ăn mịn (hóa học) khí cháy ăn mịn điện hóa Khi nhiên liệu cháy tong xy lanh ĐCĐT tạo số lượng lớn nước định Nếu vách xy lanh đọng nước đủ để xuất ăn mịn điện hóa mạnh, chí hàm lượng lưu huỳnh nhiên liệu nhỏ Điều kiện bắt buộc ngưng tụ xy lanh nhiệt độ nước bão hòa tH2O,0C chứa sản phẩm cháy cao nhiệt độ bề mặt xy lanh t xl,0C Nhiệt ủoọ ủieồm sửụng cuỷa hụi nửụực phuù thuoọc vaứo soỏ lửụùng khoõng khớ vaứo xy lanh vaứ haứm lửụùng hụi aồm cuỷa khoõng khớ Nhieọt ủoọ ủieồm sửụng cuỷa caực saỷn phaồm chaựy t đs, 0C ủửụùc naõng cao taờng taỷi troùng ĐCĐT phụ thuộc vào hệ số dư lượng khơng khí a hàm lượng lưu huỳnh nhiên liệu (hình 8.10) tủs,0C 340 300 260 80 60 a 40 20 H2O,% ? 220 S=1,5 0% S=0,0 8% 180 140 c’ c 20 40 60 80 tw2,0C 100 Hỡnh 8.11 Aỷnh hửụỷng cuỷa haứm 20 40 60 80 lửụùng lửu huyứnh nhieõn lieọu Hỡnh 8.12 Bieồu ủồ tráng thaựi cuỷa vaứ nhieọt ủoọ nửụực laứm maựt ủeỏn hoón hụùp H2SO4 vaứ H2O ủoọ moứn caực xeực maờng Như thấy hình vẽ, nhiệt độ cực đại điểm sương sản phẩm cháy t đs ,0C lớn nhiều so với nhiệt độ ngưng tụ nước t H2O,0C (S = 0%) tăng tăng tải trọng ĐCĐT (khi giảm a) hàm lượng lưu huỳnh S,% Tăng hàm lượng lưu huỳnh dẫn đến nâng cao đột ngột độ mòn chi tiết nhóm xy lanh pít tơng (hình 8.11) Yếu tố xác định độ ăn mịn bề mặt cơng tác xy lanh nhiệt độ thấp vách (nước làm mát) bám chất ngưng tụ a xít bề mặt ma sát Phần sản phẩm cháy hỗn hợp hai pha H2O + H2SO4, biểu đồ trạng thái áp suất 1kG/cm2 giới thiệu hình 8.12 Đường cong ngưng tụ (a) khu vực nồng độ thấp H 2SO4 dốc lên Phải khẳng định bám chất ngưng tụ xảy với nồng độ cao H 2SO4 nồng độ thấp H2O pha Nếu pha nồng độ C’ ngưng tụ xảy nhiệt độ khơng đổi (q trình theo đường đứt), cịn chất lỏng hình thành có 85% H2SO4 (điểm C) Tốc độ ngưng tụ H2SO4 bị tăng giảm nhiệt độ vách Trong xy lanh ĐCĐT nhiệt độ vách tH20 < txl < tđs ăn mịn điện hóa diễn yếu chất ngưng tụ bám vách số lượng nhỏ a xít lưu huỳnh nồng độ cao; txl > tH2O cường độ ăn mịn điện hóa bị tăng đột ngột bề mặt bám số lượng lớn chất ngưng tụ có nồng độ thấp có họat tính mạnh Điều kiện ngưng tụ xy lanh ĐCĐT phụ thuộc vào nhiệt độ phân bố phần bề mặt xy lanh hành trình pít tơng Các phần với nhiệt độ thấp 1100C chịu mòn nhiều hơn, cịn phần có nhiệt độ vượt q 140 0C, độ mịn đến 2, lần Việc tăng đột ngột ăn mòn quan sát thấy nhiệt độ vách sụt thấp 140-1500C, trùng hợp với nhiệt độ cực đại điểm sương nước xy lanh ĐCĐT Khi số lượng chất ngưng tụ bị tăng đột ngột hoạt tính tăng giảm nồng độ Để ngăn ngừa ngưng tụ a xít, nhiệt độ bề mặt làm việc ống lót xy lanh phần lớn hành trình pít tơng cần phải khồng thấp 190-2200C Phương pháp nâng cao nhiệt độ bề mặt làm việc ống lót xy lanh nâng cao nhiệt độ nước làm mát Song nâng cao nhiệt độ ống lót xy lanh tới giới hạn nói lại không chấp nhận theo điều kiện trì bơi trơn Cường độ ăn mịn điện hóa xy lanh giảm cách tăng nhiệt độ nước làm mát giới hạn mà nhiệt độ phần thân ống lót xy lanh không thấp 140-1500C Với ĐCĐT tăng áp điều đạt nhiệt độ nước khỏi ĐCĐT tW2 = 85-950C Sự độ lên nhiệt độ cao (làm mát nhiệt độ cao) bị giới hạn tính ổn định nhiệt động dầu, độ bền nhiệt vật liệu pít tơng (đặc biệt nhôm) khu vực rãnh xéc măng áp suất cao hệ thống làm mát 8.5.2 ảnh hưởng nhiệt độ nước làm mát đến ăn mịn xâm thực ống lót xy lanh Hiện tượng ăn mòn xâm thực quan sát thấy bề mặt ống lót bloc xy lanh tiếp xúc với nước làm mát Ngun nhân ăn mịn xâm thực rung động chi tiết thời gian ĐCĐT làm việc 0C áp suất khí bình thường thân nước tạo bong bóng nghĩa nước bắt đầu hóa sôi Khi giảm áp suất PW khoang làm mát, nhiệt độ sôi nước t s = 1000 bị giảm Khi ống lót rung động, bề mặt tiếp xúc với nước xuất khu vực áp suất cao áp suất thấp Trên hình 8.13 cho sơ đồ xuất phá hủy bong bóng ống xy lanh rung động trạng thái rung động vách rời khỏi nước, bề mặt vách xuất vùng áp suất giảm, nước sơi tạo bóng Khi chuyển động ngược lại bề mặt vách tạo vùng áp suất cao, xảy phá vỡ đột ngột bóng hơI, lúc xuất xung áp suất đạt 11.000 kG /cm2 Áp suất gây biến dạng mạng tinh thể, nâng cao nhiệt độ phá hủy vật liệu ăn mịn xâm thực ln kèm theo ăn mịn điện hóa Sự rung động chi tiết tiếp xúc với nước xác định thời điểm cháy đột ngột nhiên liệu xuất có tính chu kỳ xy lanh, nghĩa q trình cơng tác tải trọng va đập pít tơng đạt tới diiểm chết Sự phá hủy lớn ống lót xy lanh mịn xâm thực quan sát thấy mặt phẳng vng góc đường tâm trục khuỷu vị trí rung động lớn Cường độ ăn mịn xâm thực phụ thuộc vào có mặt chất muối dung dịch a xít nước Các muối a xít đẩy nhanh q trình ăn mòn mòn xâm thực Hỡnh 8.13 Sụ ủồ hỡnh thaứnh vaứ phaự vụừ caực bong boựng hụi khoang laứm maựt cuỷa ủoọng cụ S, v, j : haứnh trỡnh, vaọn toỏc vaứ gia toỏc cuỷa caực rung ủoọng cuỷa xy lanh; (1)- Dao ủoọng cuỷa vaựch vaứ chaỏt loỷng - chaỏt loỷng bửựt khoỷi bề maởt vaựch; F1- Lửùc huựt cuỷa chaỏt loỷng; F2- Lửùc huựt cuỷa hụi; F1>>F2; = 11000 kG/cm ; (2)- Bieỏn thiẽn vaọn toỏc v; (3)- Gia toỏc j cuỷa dao ủoọng bề maởt oỏng loựt; (4)- Lửùc quaựn tớnh cuỷa chaỏt loỷng Pj = Pxl lửùc baựm cuỷa phãn tửỷ chaỏt loỷng: khõng coự sửù xãm thửùc; (5)- Lửùc quaựn tớnh cuỷa chaỏt loỷng Pj > Pxl lửùc baựm cuỷa phãn tửỷ chaỏt loỷng: ủieồm A táo bong boựng hụi, baột ủầu xãm thửùc; (6)- Lửùc quaựn tớnh cuỷa chaỏt loỷng Pj = Pzax caực lửùc phaự vụừ boựng hụi ủieồm B, caực boựng hụi baột ủầu bũ xieỏt chaởt, S + (1) F1 0 F2 v + (2) j + t, s (3) P + t, s (4) Ppt t, s Pj + (5) Pz + (6) - Ppt A t, s Ppt A B t, s Pzax Để giảm ăn mịn điện hốvà mịn xâm thực có biện pháp sau: - Sử dụng nước chưng cất hay nước có hàm lượng hạn chế tạp chất; - Bổ sung vào nước chất phụ gia chống ăn mòn đặc biệt để tạo màng bảo vệ bề mặt chi tiết; - ống lót blok xy lanh phủ lớp bọc chống ăn mòn thiếc, cadimi, loại sơn nhựa đặc biệt; - Nâng cao nhiệt độ áp suất hệ thống làm mát ĐCĐT Trên hình 8.14 biểu diễn phụ thuộc vào nhiệt độ nước làm mát phá hủy xâm thực xy lanh DG% DG,% 200 175 150 a 125 100 10 30 50 70 90 tw2,0C Hỡnh 8.14 Sửù phuù thuoọc vaứo tw2 cuỷa sửù phaự huyỷ xãm thửùc bề maởt caực xy lanh 8.6 Các yêu cầu đặt nước làm mát, chất phụ gia chống ăn mòn 8.6.1 Các yêu cầu nước làm mát ĐCĐT Khác với nước hóa học, nước thiên nhiên dung dịch có thành phần phức tạp Trong nước có chứa chất muối khí hịa tan Các chất khí dạng phân tử hòa tan O2, N2 Các hợp chất hóa học dạng iơn đơn giản (Ca, Mg, Na, Ce) thành phần phức tạp (NH 4, SO4, HCO3) Nhiều hợp chất trạng thái keo Nước tự nhiên có nhiều tạp chất nên không thuận lợi sử dụng cho mục đích kỹ thuật có cho làm mát ĐCĐT, trước sử dụng nước xử lý đặc biệt (chuẩn bị nước) Xử lý sơ nước bao gồm việc lọc tạp chất học, loại bỏ muối hịa tan a xít, bổ xung vào nước chất phụ gia đặc biệt để trung hịa tính chất có hại riêng biệt nước Với mục đích nước đun sôi, tiến hành chưng cất hay xử lý chất phản ứng hóa học hay chất đặc biệt Nếu nước sử dụng làm chất lỏng làm mát hệ thống làm mát kín ĐCĐT khơng chứa tạp chất tạo cặn lắng chi tiết bị đốt nóng gây ăn mịn điện hóa mạnh Như thực nghiệm ra, để làm mát ĐCĐT tốt nước khơng có muối a xít có độ tinh khiết cao Song để nhận loại nước trì chất lượng ổn định địi hỏi thiết bị phực tạp không thuận lợi điều kiện tàu quân Vì hệ thống làm mát người ta sử dụng nước hay nước chưng cất có hàm lượng tạp chất hạn chế Các điều kiện kỹ thuật cho chất lượng nước làm mát xác định tiêu sau: - Độ cứng tổng cộng (các iôn Ca ++ Mg ++) giới hạn 1,0 - 2,5 mg-tđ/l; - Hàm lượng Clo (các iôn Cl -) không lớn 30-300 mg/l; - Độ kiềm: khơng có (chỉ tiêu pH = 6,5 - 7,5) Các yêu cầu nước làm mát động đốt phụ thuộc vào đặc điểm kết cấu chúng vào mức độ cường hóa Nước làm mát động cường hóa cao tốc có yêu cầu chặt chẽ Độ cứng nước đặc trưng số lượng muối hòa tan Ca Mg phần Fe nước Người ta phân biệt độ cứng chung, độ cứng cố định độ cứng tạm thời nước Độ cứng tạm thời phụ thuộc vào hàm lượng bicabơnat canxi Ca (HCO3)2 bicacbơnát magiê Mg (HCO3)2, bị sôi Độ cứng cố định có sunphat, clorua silicat nguyên tố trên: CaSO4, CaCl2, CaSiO3, MgSO4, MCl2, MgSiO3 Độ cứng chung tổng độ cứng cố định tạm thời Độ cứng nước biểu thị đơn v cng ỗoHỳ Mt ca cng ỗoHỳ tương đương hàm lượng muối magiê canxi lít nước tương đương 10mg CaO Từ năm 1952 thay cho đơn vị thay đổi độ cứng người ta sử dụng đại lượng gọi miligam tương đương lít (mg-tđ/l) Một miligam tương đương có 20,04 mg Ca hay 12, 16 mg Mg Gia cng ỗoHỳ miligam tương đương có tương quan sau: 1oH = 0,35663 mg-tđ/l 2,8040H = mg-tđ/l Nước coi mềm chứa không lớn mg -tđ/l; nước trung tính: 3-6 mg-tđ/l; nước cứng: lớn mg -tđ/l Hàm lượng muối nước biển: đặc trưng độ mặn - số lượng tổng cộng tất muối (theo gam) nhận bay 1kg nước Nhưng tiêu độ mặn khơng hồn tồn phản ánh tính chất nước, điều kiện tàu, độ mặn coi đặc trưng độ quy ước theo Brandt ( oBr hay oB) Một độ mặn nước theo Brandt tương ứng hàm lượng 10mg NaC (cùng với NaBr, Na) lít nước Hiện nay, độ mặn nước đặc trưng hàm lượng Clorua biểu thị miligam iơn Cl - lít nước Độ kiềm độ a xít nước xác định tiêu pH, nghĩa âm lơgarít thập phân ca nng iụn hyrụ ỗH+ỳ nc, pH = -lgỗH+ỳ Cỏc iụn H + mang c tớnh a xớt, cịn mang tính kiềm (các gốc kiềm) iơn hyrụxit (OH)- Trong nc sch ỗH+ỳ = ỗ(OH)-ỳ, vỡ vy khảo sát mối liên kết trung tính Trong nước hóa học nhiệt độ 22 oC, lít phân ly có 1/10.000.000 = 10-7 phân tử gam nước Chỉ tiêu hyđrô nứoc pH = 7, nước dung dịch trung tớnh Nu dung dch cú tớnh chua thỡ ỗH+ỳ > ç(OH)-ú, nước có nhiều iơn (OH)- Nhưng tích chúng dung dịch nước phải cố định, không phụ vào mối tương quan nồng độ Vậy đặc tính a xít kiềm dung dịch không cần hai nồng m ch cn nng ỗH+ỳ l Nu dung dịch có tính chua pH < 7, có tính kiềm pH > Trong nước thiên nhiên nồng độ pH dao động từ đến Hiện có nhiều cơng trình nghiên cứu sử dụng nước có độ cao để làm mát ĐCĐT, nghĩa nước khơng có muối a xít Trong nước hàm lượng tạp chất a xít cực tiểu Việc đảm bảo nước có độ cao thực nhờ phin lọc trao đổi điện - iôn đặc biệt lắp hệ thống làm mát ĐCĐT Đã xác định việc sử dụng nước độ cao hoàn toàn loại trừ cặn lắng khơng gian áo nước, chấm dứt ăn mịn điện hóa xâm thực 8.6.2 Các chất phụ gia cho nước làm mát ĐCĐT Với mục đích giảm ăn mịn điện hóa, tượng đáng kể trường hợp sử dụng nước với hàm lượng tạp chất hạn chế, người ta dùng chất phụ gia chống ăn mòn đặc biệt pha vào nước Các chất phụ gia dùng phổ biến cho động tàu quân là: Nhũ tương -?: dầu khống vật có độ nhớt 17-23 cct, t = 50 oC đặc qnh lại a xít xà phịng dầu mỏ; tạo bề mặt chi tiết màng dầu bảo vệ; pha vào nước theo tỷ lệ 1-2% trọng lượng Chất phản ứng BH??H? -177: dầu hoà tan được; pha số lượng nhỏ vào nước làm mát đảm bảo tạo thành nhũ tương ổn định nhỏ hạt, phân bố tạo thành màng dầu bề mặt chi tiết để chống ăn mòn; pha vào nước theo tỷ lệ 1-1,5% trọng lượng Chất Crompik K2Cr2O7: chất ơxy hóa mạnh; tạo thành màng ô xy bảo vệ bề mặt chi tiết, bảo vệ kim loại khỏi ăn mịn; có tác dụng giảm độ cứng nước; pha vào nước làm mát theo tỷ lệ 1-1,5% trọng lượng 8.7 Các qui tắc bảo dưỡng hệ thống làm mát Để đảm bảo làm việc lâu dài bình thường ĐCĐT hệ thống làm mát cần phải tin cậy, nước làm mát chất phụ gia cho cần có chất lượng phù hợp Trước nạp đầy hệ thống làm mát, cần xúc rửa cẩn thận nước đảm bảo yêu cầu kỹ thuật Việc rửa hệ thống tiến hành động làm việc hành trình khơng tải trọng 10-15 phút Sau rửa tháo bỏ nước Phải nạp vào hệ thống làm mát nước kỹ thuật, nước ngưng tụ, nước chưng cất hay nước thiên nhiên thỏa mãn cá yêu cầu kỹ thuật động cho Người khai thác sử dụng động cần có số liệu kỹ thuật nước theo phân tích mùa Chất lượng nước sử dụng không thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật tuổi thọ ĐCĐT nhà máy xác định khơng đảm bảo Cần phải pha vào nước chất phụ gia chống ăn mòn 8.7.1 Chuẩn bị nước với chất phụ gia BH??H? -177 Chuẩn bị nước với chất phụ gia BH??H? -177 thực sau: Hệ thống làm mát ĐCĐT nạp đầy khoảng 40-60% Mỗi lượng 1,5-2, kg chất phụ gia hòa trộn cẩn thận vào 8-10 lít nước có nhiệt độ 40-60 oC nạp vào hệ thống làm mát Sau pha tồn chất phụ gia nạp đầy thể tích hệ thống làm mát Khởi động ĐCĐT cho chạy không tải độ 10 phút để chất phụ gia hòa trộn tốt Sau lắp đặt ĐCĐT qua 1500 làm việc tiến hành thụ động hóa chống rỉ, nghĩa tráng lên bề mặt tiếp xúc với nước lớp màng chống rỉ nhờ 1% chất keo, nạp vào hệ thống lượng nước có hàm lượng keo 1% cho ĐCĐT làm việc chế độ phận Sau dừng máy tháo nạp đầy nước Nồng độ chất phụ gia kiểm tra qua 100-150 làm việc ĐCĐT, khơng lần tháng Cần thiết phải phục hồi nồng độ Nếu khơng phát nồng độ chất phụ gia qua thời hạn dẫn bổ sung chất phụ gia vào nước theo tỷ lệ 0,6% trọng lượng Việc kiểm tra nồng độ chất phụ gia tiến hành phòng thí nghiệm Nếu khơng có phịng thí nghiệm nồng độ chất phụ gia xác định theo đương lượng độ suốt chế tạo tàu Trong trường hợp kiểm tra bổ sung chất phụ gia cần ghi vào lý lịch máy Việc thay nước làm mát thực qua 1000-1500 làm việc ĐCĐT khơng lần năm 8.7.2 Chuẩn bị nước với chất phụ gia crômpik Chuẩn bị nước với chất phụ gia crômpik tiến hành sau: Số lượng cần thiết crômpik hòa tan vào nước thùng riêng Dung dịch hòa trộn cẩn thận lọc Nhiệt độ nước hịa tan crơmpik 4060oC Nạp nước vào hệ thống làm mát tới 40-60% thể tích, sau nạp dung dịch chuẩn bị, lại nạp cho đầy hệ thống nước Crơmpik có tính độc nên chuẩn bị dung dịch phải sử dụng phương tiện bảo hộ chuyên dụng: găng tay cao su, tạp dề kính bảo vệ  ... nước làm mát chịu phá hủy mạnh tác dụng ăn mịn điện hóa 8. 2.2 Kiểu hệ thống kín Trong thời gian nay, để làm mát ĐCĐT tàu qn sự, hệ thống kín (hai vịng) phổ biến Trong hệ thống này, ĐCĐT làm mát. .. pha vào nước làm mát theo tỷ lệ 1-1,5% trọng lượng 8. 7 Các qui tắc bảo dưỡng hệ thống làm mát Để đảm bảo làm việc lâu dài bình thường ĐCĐT hệ thống làm mát cần phải tin cậy, nước làm mát chất phụ... khơng khí Áp suất hệ thống làm mát lựa chọn cho từ khoang làm mát ĐCĐT hạn chế sôi nước làm mát (khoảng 0, đến 1kG/cm2) Nâng cao áp suất khoang làm mát động làm xê dịch thời điểm xuất sôi bề mặt