ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐỘNG CƠ DIESELTÀU THỦY PHẦN TÍNH CHỌN ĐỘNG CƠ DIESEL CHO TÀU THỦY Tính chọn động Diesel tàu thủy (Sinh viên đặt giả thiết phải tính chọn động Diesel cho tàu thủy cụ thể) - Cơ sở lựa chọn động cho tàu thủy: Máy chính, động lai máy phát… - Phương pháp tính chọn Giới thiệu động chọn - Hãng chế tạo động - Giới thiệu chung động Các thông số động - Các thông số kết cấu - Các thông số làm việc PHẦN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ DIESEL TÀU THỦY Kết cấu phận động cơ: phần tĩnh, động, cấu, thiết bị… Các hệ thống phục vụ cho động cơ: nhiên liệu, bôi trơn, làm mát, khởi động… PHẦN TÍNH TĨAN THƠNG SỐ CỦA ĐỘNG CƠ 2.1 CHỌN CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU Thành phần hố học nhiên liệu • Chọn Nhiệt trị thấp nhiên liệu • Chọn • QH = 81C + 26(O – S) – 6(9H + W)=300H ; [kcal/kg] C, H, O, S, W thành phần nhiên liệu tính theo % Thơng số mơi trường • Chọn thơng số phù hợp với điều kiện khí hậu Việt Nam p0[kG/cm2; t0[0C]; φ0[%] Tốc độ trung bình piston • Tính tốn Cm = S n ;[m / s ] 30 S hành trình piston [m] ; n vòng quay động [vòng/phút] Tỷ số nén ε • Tính tốn chọn theo hướng dẫn Lê Văn Vang – Hướng dẫn Đồ án Diesel tàu thủy – ĐH GTVT TP.HCM - 2019 Hệ số dư lượng khơng khí α • Chọn theo dẫn Tổn thất hành trình • Chỉ tính động hai kỳ φS = h/S h chiều cao cửa quét cửa xả xilanh [m] 2.2 QUÁ TRÌNH NẠP Áp suất cuối trình nạp Pa: • Tính chọn qua bảng dẫn theo ap suất môi trường p0 hoạc áp suất Pk Thơng số trạng thái khí sót • Nhiệt độ khí sót Tr: chọn theo dẫn • Áp suất khí sót Pr : chọn theo dẫn • Hệ số khí sót γr Với động hai kỳ : chọn theo dẫn γr = Với động bốn kỳ : chọn tính theo cơng thức Tk + ∆T pr Tr ε pa − pr Nhiệt độ cuối trình nạp Ta • Đối với động không tăng áp : Ta = T0 + ∆Tsn + Tr γ r 1+ γ r ∆Tsn [5-100C] độ tăng nhiệt độ khơng khí tiếp xúc với thành vách xilanh chọn theo dẫn • Đối với động tăng áp : T0 + ∆Tsn + Tr γ r − ∆Tlm 1+ γ r đó: Ta = ∆Tlm [20-500C] độ giảm nhiệt độ khí nạp sau qua sinh hàn gió tăng áp Tk = T0 [ pk ( mm−1) ] p0 nhiệt độ không khí sau máy nén với m [1.5-1.8] số đoạn nhiệt máy nén Hệ số nạp ηH • • Đối với động bốn kỳ : Đối với động hai kỳ : ηH = ηH = ε pa.Ts ε − ps Ta + γ r ε pa.Ts (1 − ϕ s ) ε − ps Ta + γ r Lê Văn Vang – Hướng dẫn Đồ án Diesel tàu thủy – ĐH GTVT TP.HCM - 2019 • Tỷ số nén thực động hai kỳ : εt = ε.(1 – φs) + φs 2.3 QUÁ TRÌNH NÉN Chỉ số nén đa biến n1 • Chọn n1 theo dẫn tính nghiệm lại n1 = + 1.99 4.6 + 0.0006Ta (1 + ε n1 −1 ) ; Áp suất cuối q trình nén pc • Tính theo cơng thức Pc = Pa ε n1 Nhiệt độ cuối trình nén Tc • n1 −1 Tính theo cơng thức Tc = Ta ε 2.4 Q TRÌNH CHÁY Lượng khơng khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy 1kg nhiên liệu L0 L0 = • Tính theo cơng thức : C H S O + + − ÷; [ kmol / kg ] ph 12 32 32 0.21 − ϕ ÷ p0 Trong áp suất riêng phần nước rong khơng khí ph tra từ đồ thị khơng khí ẩm Lượng khơng khí thực tế L: • Tính theo cơng thức L = α L0 ; [kmol/kg nliệu] Lượng mol sản phẩm cháy cháy hoàn tồn 1kg nhiên liệu: • Tính theo cơng thức : M '= C H S + + + (α − 0.21) L0 [ kmol / kg nl ] 12 32 Lưọng mol sản phẩm cháy tăng lên: • Tính theo cơng thức : M '− L = ∆M ' = 8H + O ;[kmol / kgnl ] 32 Hệ số thay đổi phân tử lý thuyết β0: • Tính theo cơng thức : β0 = M ' L + ∆M ' ∆M ' = = 1+ L L L Hệ số thay đổi phân tử thực tế • β= Tính theo cơng thức : β +γ M '+ M r = r L + Mr 1+ γ r Hệ số sử dụng nhiệt điểm b: ξb Lê Văn Vang – Hướng dẫn Đồ án Diesel tàu thủy – ĐH GTVT TP.HCM - 2019 • Chọn theo bảng dẫn Hệ số sử dụng nhiệt điểm z : ξz • Chọn theo bảng dẫn Hệ số thay đổi phân tử điểm z: • Tính theo cơng thức : βz = 1+ β0 − ξ z + γ r ξb 10 Tỷ nhiệt mol trung bình khơng khí sản phẩm cháy [kcal/kmol.0K] • • • Tỷ nhiệt mol trung bình đẳng tích cùa khơng khí : Cv’ = 4.6 + 0.0006Tc; Tỷ nhiệt mol trung bình đẳng tích khí sót : Cv" = Tỷ nhiệt mol trung bình đẳng áp khí cháy : 0.29 + 4.6α 26 + 60α + Tc α 105 α C "p = 0.29 + 6.59α 26 + 60α + Tz α 105 α 11 Áp suất cháy cực đại Pz tỷ số tăng áp suất λ • Tính λ theo Pz chọn λ để tính Pz 12 Phương trình cân nhiệt điểm z Tc (Cv' + 1.99λ ) + Tc (Cv" + 1.99λ )γ r + • Thành lập : • Dạng rút gọn : ATz2 + BTz + C = [***] ξ z QH = β z C "pTz (1 + γ r ) α L0 Trong : A = βz 26 + 60α (1 + γ r ); 105 α B = βz 0.29 + 6.59α (1 + γ r ) α ξQ 0.29 + 4.6α 26 + 60α C = − Tc ( 4.6 + 0.0006Tc + 1.99λ ) + Tc + Tc + 1.99 ÷γ r + z H ÷ α 10 α α L0 13 Tính nhiệt độ khí xả điểm z • Giải phương trình [***] chọn nghiệm Tz > 14 Tỷ số giãn nở sớm • ρ= Tính theo công thức : β zTz λ Tc 15 Tỷ số giãn nở sau Lê Văn Vang – Hướng dẫn Đồ án Diesel tàu thủy – ĐH GTVT TP.HCM - 2019 • Tính theo cơng thức : δ = ε ρ 2.5 QUÁ TRÌNH GIÃN NỞ Chỉ số giãn nở đa biến n2 • Chọn theo bảng dẫn tính kiểm nghiệm lại theo cơng thức n2 = 1.99 QH ( ξb − ξ z ) + 4.6 + 0.0006Tz 1 + n2 −1 ÷ δ βα L0 ( + γ r ) Tz 1 − n2 −1 ÷ δ Nhiệt độ cuối q trình giãn nở • Tính theo cơng thức : Tb = Tz δ n2 −1 Áp suất cuối q trình giãn nở • Tính theo cơng thức : Pb = Pz δ n2 Kiểm nghiệm lại theo nhiệt độ khí sót Tr Tr = • Tính nhiệt độ khí sót theo cơng thức : Tb pb pr sau so sánh giá trị với giá trị lựa chọn mục B.2; (nếu sai số khơng q 15% kết tính tốn chấp nhận được) 2.6 CÁC THƠNG SỐ ĐẶC TRƯNG Áp suất thị bình quân lý thuyêt • pi' = Tính theo cơng thức pc λρ λ ( ρ − 1) + − n2 −1 ÷− 1 − n1 −1 ÷ ε −1 n2 − δ n1 − ε Hệ số lượn góc đồ thị ξ, chọn theo hướng dẫn: • Đối với động k : = 0.95 ữ 0.97 ã ng c hai kỳ quét thẳng : ξ = 0.94 ÷ 0.96 • Động hai kỳ quét vòng : ξ = Áp suất thị bình qn thực tế • Tính theo cơng thức Pi = Pi’ ξ Lê Văn Vang – Hướng dẫn Đồ án Diesel tàu thủy – ĐH GTVT TP.HCM - 2019 Hiệu suất giới ηm • Áp suất có ích bình qn Pe • 318.4η H ps α L0Ts pi Tính theo cơng thức : ηi = 632.3 g i QH Hiệu suất có ích • Tính theo công thức : gi = g eηm = Hiệu suất thị • Tính theo cơng thức Pe = Pi ηm Suất tiêu hao nhiên liệu thị • Chọn phù hợp với động theo bảng dẫn Tính theo cơng thức : ηe = ηi.ηm Cơng suất thị động • Pi D S n.i N i = 0, 785 0, 45.m Tính theo cơng thức : 10 Cơng suất có ích động • Tính theo cơng thức : Ne = Ni.ηm Sau kiểm tra sai số giá trị tính tốn giá trị cho trước 2.7 XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CƠNG CHỈ THỊ Các thơng số xây dựng đồ thị cơng thị: • Thông số điểm đặc trưng : a, c, z1, z, b - Điểm a (Pa, Ta) Xem phần B - Điểm c (Pc, Tc); số nén đa biến n1 Xem phần C - Điểm z1 (Pz) Xem phần D - Điểm b (Pb, Tb); số giãn nở đa biến n2 xem phần E • Tính tốn thể tích điểm đặc trưng - Vs = (πD2/4).S ; [dm3] - Vc = Vs / (ε-1) ; [dm3] - Va = Vs + Vc ; [dm3] - Vz = Vc.ρ ; [dm3] Lê Văn Vang – Hướng dẫn Đồ án Diesel tàu thủy – ĐH GTVT TP.HCM - 2019 • Thủ thuật Khi xây dựng đồ thị công thị động cơ, ý lấy điểm c, z cho phù hợp với đồ thị cơng Chia thể tích đồ thị công thành điểm với khoảng cách: ΔV = (0.5÷1).(Vz-Vc) Lập bảng tính tóan xây dựng đồ thị cơng thị P-V • Lấy trục hồnh V, trục tung P • Bảng tính dược xây dựng sở liệu hàm sau: - Chọn giá trị V hường dẫn mục G1 - Tính áp suất nén Pn = Pc.(Vc/V)n1 - Tính áp suất giãn nở Pdn = Pz.(Vz/V)n2 Xây dựng đồ thị công thị P-V PHẦN NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ VÀ KẾT LUẬN Nhận xét chung động Nhận xét thông số tính tốn Đề xuất kiến nghị: lắp đặt, khai thác, bảo dưỡng… Lê Văn Vang – Hướng dẫn Đồ án Diesel tàu thủy – ĐH GTVT TP.HCM - 2019