课题13 柴油机的特性
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部队柴油发电机教案教学课题:柴油发电机组授课时间:45分钟课题类型:新授课目的和要求目的:通过讲解使同志们熟练掌握柴油发电机组一些基本知识,为下一步的值勒训练打下良好的基础要求:1、严格遵守课堂纪律,严禁嘻笑打闹2、认真听讲,做好笔记,课后认真复习教学内容1、柴油发电机组的组成2、柴油发电机组的特点3、柴油发电机组的分类教学重点柴油发电机组的组成、柴油发电机组的特点教学难点柴油发电机组的特点方法手段讲授法、问答法、举例法教具和仪器电脑、投影仪一、教学内容1、引入新课作为二十一世纪的通信兵不仅需要掌握牢固的基础理论知识,而且需要攀握一定的专业知识。
作为与驾驶技术、电源技术相关联发动机知识,可以为我们掌握电源供电木领提供必要的保证,也可以为将来掌握通信专业技能提供技术支持。
内燃机是将燃料(柴油、汽油、煤气和天然气等)在其燃烧字中燃烧,把燃科所产生的热能直接转化为机械能的一种动力机械。
常见的发电机组有柴油发电机组、汽油发电机组和燃气轮机发电机组等。
内燃发电机维由发动机《柴油机、汽油机或燃气轮机等)、发电机和控制系统《包括自动检测、控制及保护装置)三大部分组成。
移动式发电机组的发动机、发电机和控制系统〈屏、箱)全部组装在一-个公共底座上,而功率较大的固定式机组的发动机和发电机装置在由钢铁煤按而成的公共底座上,并固定在专门设计的钢筋混凝土基础上,控制系统和燃油箱等设备一般与机组分开安装。
2、要求:上集中精力,认真听讲;发最思维,大胆想象。
本节课的教学重点是柴油发电机组的组成、柴油发电机组的特点,教学难点是柴油发电机组的特点。
二、柴油发电机组的组成㈠柴油发电机组结构组成柴油发电机组(简称机组)是内燃发电机组的一种,由柴油机、三相交流同步发电机和控制屏(包括自动检测、控制及保护装置)3部分组成。
(二)型号编制:由七部分组成,分别表示为1 一输出额定功率(kW),用数字表示2—输出电流种类:G-工频;P-交流中频;S-交流双频;Z-直流3—发电机组类型:F-陆用;C-船用;Q-汽车电站;T-挂车4 一控制特征:缺位为手动;Z-自动化;S-低噪声;SZ-低噪声自动化5—设计序号,用数字表示6—变形代号,用数字表示7 —环境特征:缺位为普通型;TH-湿热带型举例(D500GFZ:表示500KM交流工频、陆用、自动化发电机组(2)50GF2T :表示50千瓦交流工频发电机组第2种型式、第一次变形(3)200GFS3:表示200KW交流工频、陆用、低噪声、设计序号为3的柴油发电机组。
课题柴油(2)柴油的基本特性教学目的:掌握柴油的质量要求,并了解汽油机和柴油机的差别教学重点:柴油的质量要求教学时数:2 节课程范型:讲授教学方法:讲授和练习。
教学进程:一.课前检查二.新课三、柴油的雾化性能柴油在各种条件使用时,要保证不间断的供油,雾化良好,才能给正常燃烧提供良好的条件,与雾化密切相关的柴油性质是粘度和表面张力。
3.1、粘度3.1.1粘度是液体流动时,内部分子间的内摩擦系数。
粘度的大小说明液体流动的难易,柴油必须具备良好的雾化性和供油性能,以保证形成必要的可燃混合气。
3.1.2对供油量的影响会使泵油量减少。
同时,粘度是随温度变化而变化,温度升高,粘度变小,温度降低,粘度变大。
反之,粘度过小,虽然容易流动和过滤,但通过高压油泵的柱塞与泵筒之间间隙的漏油量增多,也使喷入汽缸的燃料减少,造成发动机的功率下降。
3.1.3对雾化的影响柴油的雾化过程是:柴油以高速经由喷孔喷入汽缸,由于汽缸内压缩比空气阻力和流经喷孔时内部的扰动作用,喷入的柴油被分散成细小的油滴并在汽缸内散布开来,就形成了一团由无数细粒组成,外形与火炬相象的油雾。
雾化过程中,油雾要求要细,分布要匀。
柴油雾化好坏,对燃烧有很大影响。
雾化好,既能缩短滞燃期,也容易燃烧完全,否则回使后燃严重,甚至发生排气冒黑烟的现象。
3.1.4对磨损的影响,柴油机供油系统中的高压油泵和喷油都是配合紧密的紧密部件,它们的高速运动部件是由柴油本身润滑的。
3.2、表面张力3.2.1柴油表面张力愈高,其雾化性能就愈差,而雾化时雾粒的平均直径与表面张力成正比。
3.2.2 柴油表面张力随温度的降低、馏分组成的变重和密度的增大而增大。
四、油的低温流动性柴油的低温性能是指在温下,柴油在发动机燃料系统中能否顺利地泵送和通过油滤,从而保证发动机正常供油的性能。
如果燃料的低温性能不好,在低温下使用时失去流动性,或产生蜡结晶,会防碍燃料在导管和油滤中顺利通过,使供油量减少甚至中断供油严重影响发动机的工作。
柴油发动机的工作原理柴油发动机是一种内燃机,它利用柴油燃料来产生动力,驱动机动车辆或者发电机。
与汽油发动机相比,柴油发动机具有更高的热效率和更大的扭矩输出,因此在大型车辆和工业设备中得到广泛应用。
下面我们将详细介绍柴油发动机的工作原理。
首先,柴油发动机的工作原理可以分为四个基本步骤,进气、压缩、燃烧和排气。
在进气阶段,气缸内的活塞向下运动,使气缸内的空气通过进气阀进入。
在压缩阶段,活塞向上运动,将进入的空气压缩至高压状态。
接着是燃烧阶段,柴油燃料被喷射到高压空气中,由于高温高压的作用,柴油燃料自燃,产生爆炸力推动活塞向下运动。
最后是排气阶段,活塞再次向上运动,将燃烧后的废气排出气缸。
在柴油发动机中,燃烧过程是最关键的部分。
燃烧室内的高压空气能够使柴油燃料迅速燃烧,产生大量高温高压的燃气,从而推动活塞运动。
与汽油发动机不同的是,柴油发动机的燃烧是通过高温高压自燃实现的,因此不需要点火系统。
柴油发动机的工作原理还涉及到燃油喷射系统。
燃油喷射系统负责将柴油燃料以高压喷射到燃烧室内,确保燃料能够充分燃烧,提高燃烧效率。
常见的燃油喷射系统包括常压喷射系统和高压共轨喷射系统,它们都能够实现精准的燃油喷射控制,提高发动机的动力输出和燃油经济性。
此外,柴油发动机还需要润滑系统和冷却系统的支持。
润滑系统负责减少活塞与气缸壁的摩擦,保持发动机的正常运转;冷却系统则通过循环冷却剂来降低发动机的工作温度,防止发动机过热损坏。
总的来说,柴油发动机的工作原理是通过压缩高压空气和喷射柴油燃料实现的,它具有高效率、高扭矩输出和长寿命的特点。
通过合理的燃油喷射控制、润滑和冷却系统的支持,柴油发动机能够稳定可靠地工作,满足各种车辆和设备的动力需求。
柴油机发电机组工作总结
柴油机发电机组是一种常见的发电设备,它由柴油机和发电机两部分组成,通
过柴油机的燃烧产生动力,驱动发电机发电。
这种发电设备在许多领域都有广泛的应用,比如工业、农业、建筑等,它的工作原理和工作特点对于使用者来说非常重要。
下面我们就来总结一下柴油机发电机组的工作特点和注意事项。
首先,柴油机发电机组的工作原理是利用柴油机燃烧产生的高温高压气体驱动
发电机发电。
柴油机通过喷油器将燃油喷入燃烧室,然后利用高压缸内空气的高温高压将燃油点燃,产生爆炸力推动活塞做功,从而带动曲轴旋转,最终驱动发电机发电。
这种工作原理决定了柴油机发电机组在发电过程中需要保持燃油供应充足,同时还需要保持冷却系统的良好运行,以防止柴油机过热损坏。
其次,柴油机发电机组的工作特点是具有稳定性和可靠性。
由于柴油机发电机
组的工作原理决定了它在工作时产生的动力比较稳定,因此在电力需求较大的场合,比如工厂、医院等,柴油机发电机组是一种非常理想的备用电源设备。
此外,柴油机发电机组的可靠性也非常高,只要保养得当,它可以长时间连续工作,不易出现故障。
最后,使用柴油机发电机组需要注意一些事项。
首先,要定期检查和更换燃油
和机油,以保证柴油机的正常工作。
其次,要定期清洗和更换发电机的滤芯,以保证发电机的正常发电。
另外,还要定期检查和维护冷却系统,以保证柴油机不会过热损坏。
总之,柴油机发电机组在现代社会中有着非常重要的作用,它的工作原理和工
作特点决定了它在各个领域都有着广泛的应用。
使用者在使用柴油机发电机组时需要注意保养和维护,以确保它能够稳定可靠地工作。
第八章柴油机的特性一、单项选择题(请选一正确或最合适的答案)1、按我国有关规定,柴油机的标定功率指:( )A.15分钟有效功率B.1小时有效功率C.12小时有效功率 D.持续有效功率2、我国规定,船用柴油机的题负荷功率为额定功率的多少:( )A. 100%B. 105% C. 110% D.115%3、柴油机的极限外特性是在油门手柄处于下列哪种情况下测得的:( )A.额定供油量 B. 最大供油量 C.额定供油量以下D.不固定4、当柴油机高压油泵油量调节机构固定在一定位置不变,逐步改变柴油机转边(通过改变外负荷)所测得的各种性能指标和工作参数随转速变化的规律称为( )A.调速特性 B.速度特性 C.推进特性D.负荷特性5、直接带动定螟距螺旋桨的柴油机,其运转特性为:( )A.推进特性B.负荷特性 C.速度特性 D.调速特性6、柴油机运转中平均有效压力Pj和转速n同时变化的特性,称为:( )A.速度特性 B.负荷特性 C.调速特性 D.推进特性7、柴油机按推进特性工作时功率与转速的关系为:( )A. Pe=cn B. Pe=cn 2 C. Pe=cn D.Pe=cn8、在螺旋桨的特性曲线中,功率P。
转矩M。
与转速n的关系为:(∞是正比关系) ( )A. Pe∞n2,Me∞n2 B. Pe∞n3,Me∞n2C. Pe∞n2,Me∞n3 D. Pe∞n3,Me∞n39、有关柴油机特性理论中,下列哪一种说法是错误的? ( )A.柴油机速度特性所反映的性能参数和转速变化规则与柴油机的使用条件无关B.船舶电站柴油机应保持值速,它的工作指标随外负荷而变化C.柴油机的推进特性就是测定柴油机功率与转速的平方成正比的关系曲线D.等过量空气系数限制特性用来限制热负荷10、当柴油机用作船舶主机并与螺旋桨直接连接时,若柴油机的输出功率达到额定功率的110%时,其相应的转速应是:( )A. 10 3%n h B.10 5%H b C.107%n b D.110%n b11、当柴油机按螺旋桨特性工作时若其转速下降至30%nb(标定转速)则其相应的有效功率约为:( )A. 30%P b(标定功率) B.20%P b C. 2.7%P b D.9%P b12、通常多数柴油机在下述某转速区,有效耗油串达到最低值: ( )A.标定转速 B. 略低于标定转速 C.略高于标定转速D.随负荷大小而定的转速13、船舶发电柴油机运转时按下述哪一特性工作()A.速度特性B.调速特性 C.负荷特性D.推进特性14、柴油机耗油率以及其它主要性能指标和工作参数在转速不变的情况下,随负荷变化的规律称为: ( )A.限制特性B.负荷特性 C.调速特性 D.推进特性15、在不变转速运转条件下,改变柴油机输出功率,这种运转特性称:()A.推进特性 B. 负荷特性 C.调速特性 D.速度特性16、船舷发电柴油机当负荷增加时其相应的机械效率11m的变化规律是:( )A.增大B.减小 C.不变D.无规律17、废气涡轮增压的柴油机当转速升高时,其过量空气系数将如何变化?( )A. 增大B. 减少C.不变D.随增压压力而异18、当代船用新型柴油机报荐配桨工况是: ( )A. 100%标定功率,I 00%标定转速B. 90%标定功率,90%标定转速C. 80—90%标定功率,l 00%标定转速D. 110%标定功率,103%标定转速19、在螺旋桨与柴油机的配合中,哪一种说法不正确7 (H/D一螺距比) ()A.H/D越大,推进特性曲线越陡B.H/D越小,推进特性曲线越平坦C. H/D越小,推进特性曲线越陡D.A十B20、目前船用柴油机选配螺旋桨的推荐标准通常为:( )A.标定功串Pb、标定转速nb B.100%Pb,90%nbC. (80—90)%Pb,160%nb D. (85—90)%Pb,90%nb21、主机进行系泊试验时,如果保持标定转速运转,则会出现—种_______情况。
机电工程学院交通专升本1304004041张明柴油机在不同的工况下,各主要指标是变化的。
要找出它们的变化规律,必须在发动机测功器上进行试验,测出在不同工况下的数据,并绘制成曲线表示其变化关系。
这些曲线称为柴油机的特性曲线。
在衡量柴油机的动力性和经济性时,常用的特性曲线有负荷特性曲线、速度特性曲线和调速特性曲线等。
负荷特性。
当柴油机的转速保持不变时,其他性能参数随负荷变化的关系称为负荷特性。
测定柴油机的负荷特性时,是在保持某一转速情况下,通过改变喷油量的方法来改变柴油机的负荷(如图1-13所示)。
柴油机负荷越大,每小时的供油量G,也越大,燃烧放出的热量增多,排气温度Tr升高。
耗油率ge则反映燃油燃烧的完善程度。
耗油率ge曲线上点1是最低值,称为最低耗油点。
如耗油率曲线的变化较平坦,表示在负荷变化较广的范围内,能保证有较好的经济性,这对于负荷变化较大的施工机械来说是十分有利的。
点2为冒烟界限点,此时燃烧恶化,排气中出现黑烟,这不仅使耗油率增加,而且还由于柴油机过热,容易引起故障,影响柴油机的寿命。
速度特性。
柴油机试验时,如将柴油机喷油泵的供油拉杆(油门)固定在某一位置上,并调节作用在飞轮上的阻力扭矩(即发动机的负荷),发动机的转速必将发生变化。
这样可将测得的数据绘制成发动机的有效扭矩Me.有效功率N。
和耗油率g。
随转速n而变化的关系曲线,称为柴油机的速度特性曲线。
如果供油拉杆是固定在最大供油量(额定供油量)位置上,测得的有效扭矩与转速的关系曲线称为全负荷速度特性曲线,亦称外特性曲线。
如供油拉杆固定在小于额定供油量的各个位置上,所得一组曲线称为部分负荷速度特性曲线。
对于分析柴油的性能有重要意义的是外特性曲线(如图1-14所示)。
在图1-14中横坐标上的nmin为最低稳定转速,nmin为最高转速,n1为最大扭矩Me,max的转速,nH为额定扭矩MH时的转速,,n2为最大功率Ne,max时的转速。
在有调速器的柴油机上它的转速在柴油机尚未达到最大功率Nmax 以前就受到限制。
柴油/甲醇发动机的燃烧与排放特性摘要:甲醇是内燃机较理想的替代燃料之一。
在柴油机上燃用甲醇能有效地降低碳烟和NOx的排放,因此,柴油机燃用甲醇的技术得到了人们广泛的重视。
本文对一台高速直喷式柴油机采用柴油/甲醇组合燃烧方式及其纯柴油燃烧方式的燃烧特性及排放特性进行了研究。
试验结果表明,和纯柴油模式相比,柴油/甲醇组合燃烧模式的动力性和经济性都有所提高,排气温度有所下降;NOx和碳烟排放下降幅度较大。
但是,HC和CO排放增加较多,微粒比排放量也有所增加。
关键词:柴油机;甲醇;组合燃烧;燃烧特性;排放Abstract:The methanol-fueled diesel engine Call considerably depress smoke density and Oxides of Nitrogen (NOx) emissions.Therefore.the investigation of diesel engines fuelled with methanol has been attended. In this study, methanol was pre-mixed in the intake manifold of a diesel engine, and the combustion characteristics and emissions of the compound combustion were investigated. The experimental results indicated that the DMCC engine is superior to the diesel engine in performance and economy and exhaust gas temperature decrease. NOx reduction and smoke density reduced, however, HC, C0 and PM emissions increase.Keywords: diesel; methanol; compound combustion; combustion characteristics; emissions随着汽车工业的发展,世界汽车年产量已达5000余万辆,我国在2005年将达到600万辆,汽车保有量增长很快,2000年达到1608.9万辆[1],汽车排出的大量废气污染在严重地威胁着人类的生态环境。
2022-2023年国家电网招聘之机械动力类通关题库(附答案)单选题(共60题)1、在载荷具有冲击、振动,且轴的转速较高、刚度较小时,一般选用()。
A.刚性固定式联轴器B.刚性可移式联轴器C.弹性联轴器D.安全联轴器【答案】 C2、型号为6310的滚动轴承,其类型名称为()A.深沟球轴承B.调心球轴承C.滚针轴承D.圆锥滚子轴承【答案】 A3、高速钢的特点是高()、高耐磨性、高热硬性,热处理变形小等。
A.塑性B.强度C.韧性D.硬度【答案】 D4、机器与机构的本质区别是什么?()A.是否能完成有用的机械功或转换机械能B.是否由许多构件组合而成C.各构件间能否产生相对运动D.两者没有区别【答案】 A5、角度尺寸在标注时,文字一律()书写A.水平B.垂直C.倾斜【答案】 A6、两带轮的传动比i>1,是()传动A.增速B.减速C.变速【答案】 B7、轴承按其摩擦性质可分为滑动轴承和()。
A.推力轴承B.向心轴承C.滚动轴承D.滚针轴承【答案】 C8、工作前,应预先灌满液体的原因()。
A.把泵内空气排除B.增大离心力C.增大液体能量D.以上都不对【答案】 A9、不能用于传动的螺纹为()螺纹。
A.三角形B.矩形C.梯形D.锯齿形10、轴肩、套筒、轴端挡圈是轴的()的方法。
A.轴向B.径向C.轴向固定D.双向【答案】 C11、螺纹分为单线与多线螺纹,左旋和()螺纹。
A.右旋B.高旋C.低旋D.多旋【答案】 A12、螺纹升角<摩擦角时,螺纹不论举升重量有多大,螺杆都不会()。
A.下降B.上升C.自锁D.不确定13、普通平键联接在选定尺寸后,主要是验算其()A.挤压强度B.剪切强度C.弯曲强度D.耐磨性【答案】 A14、已知一圆锥体,D=60mm,d=50mm,l=100mm,它的锥度是()A.1:5B.1:10C.1:20D.1:7【答案】 B15、普通平键联接在选定尺寸后,主要是验算其()A.挤压强度B.剪切强度C.弯曲强度D.耐磨性【答案】 A16、键包括普通平键、等向平键和()普通锲键。
课题十三柴油机的特性目的要求:1.熟悉柴油机的各种工况、特性及作用。
2.掌握负荷特性曲线、测量方法和分析。
3.掌握速度特性曲线、测量方法和分析。
4.熟悉螺旋桨的推进特性曲线、测量方法。
5.掌握柴油机与螺旋桨正确匹配。
6.熟悉调速特性及特点。
7.掌握柴油机的限制特性及允许工作范围。
重点难点:1.分析负荷特性、速度特性。
2.船用柴油机的允许工作范围。
教学时数:10学时教学方法:讲授课外思考题:1.负荷特性含义有什么作用?负荷特性试验方法。
2.从负荷特性曲线看P i、P e、P m、ηm、ηe、g e有什么特点?3.试分析速度特性的作用。
4.速度特性的试验方法及特性曲线分析。
5.如何理解配桨“过轻”“过重”,如何正确配桨。
6.调速特性含义有什么特点?7.柴油机限制特性及其限制曲线。
8.确定船用柴油机机允许工作范围。
课题十三柴油机的特性第一节柴油机的工况与特性一、柴油机的工况所谓柴油机工况是指柴油机的工作状况或运行状况,如转速的高低、负荷的大小等。
概括起来,可以归纳为以下三类:(1)要求柴油机的转速n始终不变或变化很小,而负荷可根据需要从零变化到最大。
柴油机带动发电机工作时,按这种工况工作。
(2)要求柴油机的负荷和转速都能在一定的范围内变化,而它们之间的变化有一定的规律。
柴油机作主机带动螺旋桨工作时按此工况工作。
(3)柴油机的负荷及转速都可以在较大的范围内各自任意变化,它们之间没有相互的依赖关系。
如船上用来带动应急空气压缩机或应急消防泵的柴油机以及陆上的车用柴油机都是属于这种工况。
二、柴油机的特性柴油机的主要性能指标和工作参数随工况而变化的规律叫柴油机的特性。
表征柴油机性能的有效指标主要有:平均有效压力p e、有效功率P e、有效转矩M e、有效耗油率g e、有效热效率ηe等。
表征柴油机运行状态的工作参数主要有:转速n、进气压力p a、增压压力p k、最高爆发压力p z、排气温度t r、冷却水温度t w、增压器转速n T等。
通常用试验的方法把在不同工况下所测得的上述性能指标和工作参数之间的关系用平面直角坐标系表示出来。
这些性能指标及工作参数之间的关系曲线就叫做柴油机的特性曲线。
柴油机的特性是柴油机固有的性能,是合理使用柴油机的重要依据,有以下作用:(1)评价柴油机性能。
(2)确定柴油机工况。
(3)分析影响特性的状态。
(4)检测柴油机的状态。
第二节柴油机的负荷特性一、负荷特性曲线及其制取负荷特性是指柴油机在转速固定不变时,其主要性能指标及工作参数随负荷而变化的规律。
将这些变化规律在平面直角坐标图上表示出来,就叫负荷特性曲线。
负荷特性曲线的测取,通常是在专门的试验台上进行的。
在有条件的船厂或实船上,也可以测取。
其具体步骤如下:(1)首先按柴油机开动起来,并逐渐将转速加至标定转速n b ,再通过测功器稍加外负荷,使柴油机达到稳定的热状态。
(2)依此将负荷从零加至标定负荷的25%→50%→75%→100%→110%。
每加一次负荷都适当地增加供油量,以维持柴油机的转速不变。
记录每次负荷下柴油机的各性能参数。
柴油机的负荷,常用平均有效压力p e 来表示,又因负荷特性试验时,柴油机的转速n 固定不变,所以也有用有效功率P e 来表示负荷的大小的。
教材图13-1为国产某四冲程柴油机带动功率为275kW 的发电机工作(n b =500r/min )时,所测得的负荷特性曲线。
这种特性曲线,可供管理时作参考。
例如当柴油发电机组在75%标定功率下运转时,可用仪表测出其p z 、p k 、t r 和g e 等数值,把它们与图中相应于该功率时的p z 、p k 、t r 和g e 等数值相比较,如数值相差太大,则应查明原因,及时解决。
教材图13-2所示为PC2-5型柴油机在500r/min 、每缸功率440kW 时的负荷特性曲线。
其中R 为排气烟度指数,△为喷油泵齿条位移。
二、负荷特性曲线分析(教材图13-3)1.有效功率 P e 和指示功率 P i 的变化情况有效功率P e 是通过坐标原点的一条直线。
这是因为P e与p e 之间存在着公式i n p c P e e ⋅⋅⋅=的关系。
对于既定的柴油机,当按负荷特性工作时,c 、n 、i 都为定值。
上面的公式可以写成e e p B P ⋅=。
根据P i =P e +P m ,则当转速不变时,机械损失功率 P m 可以看作不变,所以指示功率P i 也是一条直线,与P e 平行,相距为机械损失功率P m 值的大小。
2.机械效率ηm 的变化情况 根据公式i m i e i e m p p p p P P -===1η,而m e i p p p +=,当0=e p 时,0=m η,当b e p p =时,ηm 达到最大值。
3.有效热效率ηe 和有效耗油率ge 的变化情况ηi 主要取决于过量空气系数α,而α则取决于每循环的供油量与充气量。
对于非增压柴油机,当转速n 不变时,每循环的充气量几乎不变,α的变化主要取决于循环供油量。
随着负荷的增加,供油量加大,α则减小。
对于废气涡轮增压柴油机,充气量还受到增压器输出空气压力p k 的影响,α随负荷增加而下降的速度有所不同,但总的趋势仍是α随负荷的增加而减小的。
由于α随负荷的增大而降低,因此ηi亦随负荷的提高而降低。
当负荷下降到某一较低的图 13-3 柴油机按负荷特性工作时各主要指标和参数的变化数值时,ηi则不再提高。
(如图中的ηi曲线所示)。
ηe=ηi·ηm。
当负荷从p e开始降低时,ηi是随p e的降低而增大的,ηm却随p e的下降而减小。
初期,ηi的变化速率大于ηm,因此ηe也是随p e的降低而提高的。
当负荷继续下降时,ηi的增大速度减缓而ηm的降低速度加快。
因此ηe在达到某一最高值后就开始同ηm 一起随负荷的降低而降低。
在低负荷区,ηm随负荷的降低而急剧降低,使ηe也以很快的速度下降(见图中的ηe曲线)。
g e与ηe正好相反,从图中可以看到,有效耗油率曲线g e是一条凹形曲线,而有效热效率ηe是一条拱形曲线。
随着负荷的变化,在低于标定负荷p b的某一值下,有一个ηe的最大值ηemax和g e的最小值g emin。
值得一提的是,柴油机运行的最佳工况,并非指g emin哪一点,而是g e/p e最小的(输出功率既大而耗油率又小的)那一点,即特性曲线图中,从坐标原点作g e=f(p e)曲线的切线,切点对应的p e即为最佳工况,此时g e/p e最小。
在低负荷运行时,ηe降低,耗油率增加,经济性变差,越是低负荷越显著,这个特点也是一切柴油机所共有的。
第三节柴油机的速度特性将油量调节机构(油泵齿条或拉杆)固定在某一位置(每循环供油量不变)时,改变柴油机的外负荷,使柴油机转速变化,这样测得的柴油机的主要性能指标和工作参数随转速n而变化的规律,叫柴油机的速度特性。
按油量调节机构固定的位置不同,柴油机的速度特性又可分为全负荷速度特性、超额负荷速度特性和部分负荷速度特性。
柴油机的速度特性是在柴油机制造厂试验台上试验时测取的,在实船条件下轮机员无法进行这项试验。
柴油机装配完毕之后,经过试车、磨合和调试,使各缸功率达到平衡并把喷油提前角调整至最佳值,才进行试验。
在试验过程中,润滑油和冷却水的温度和压力应始终保持在最佳状态。
一、全负荷速度特性把油量调节机构固定在标定供油量(即柴油机在标定转速n b下发出标定功率P e时的供油量)位置时,柴油机的主要性能指标和工作参数随转速n而变化的规律,叫全负荷速度特性。
又叫标定负荷速度特性。
1.全负荷速度特性曲线的测取先开空车,使柴油机达到标定转速n b,然后通过测功器逐步增加柴油机的外负荷,同时相应地增加供油量,使柴油机稳定在标定工况运行。
此时柴油机的转速为标定转速n b,发出的有效功率为标定功率P b(轴上的转矩也称为标定转矩M b)。
于是将油量调节机构同专用工具或螺钉锁定,先记下该转速下的各性能参数,然后通过测功器逐次增加柴油机的外负荷,柴油机的转速会相应降低。
使柴油机在标定转速和最低稳定转速之间逐次稳定在6~8个不同的转速上,测量并记录各对应转速下柴油机的各个性能参数。
按照我国“国标”的规定,进行全负荷速度特性试验时,要遵循统一的标准,一是标准环境状态,二是标定试验功率。
标定试验功率是指以何种功率作为试验时的标定功率。
各个国家也有不同的标准。
按照我国国家标准,内燃机的标定功率分为:15分钟功率、1小时功率、12 小时功率和持续功率四种。
我国《钢质船舶入级与建造规范》(1983年)规定,船用柴油机以持续功率为标定试验功率。
国外船用柴油机以最大持续功率(MCR )定为标定功率。
2.全负荷速度特性曲线分析(教材图13-4)1)转矩M e 的变化情况在没有任何损失的理想情况下,当每循环的供油量不变时,柴油机的转矩与转速无关,转矩M e 应是一条水平的直线。
但实际上,柴油机的转矩M e 随转速n 的变化关系呈中间凸起,两头稍低的状态。
这是因为低速时,每循环所占有的时间较长,气缸与活塞之间的漏气和散热损失等都较明显。
而且低速时,喷油泵柱塞运动速度低,泄漏量也较大,每循环的供油量较高速时小,所以转矩较小;高速时,充气系数ηv 会变低,燃烧过程更短,后燃变得严重,而且高速时摩擦损失也大,因此转矩也会稍低。
最大转矩M emax 所对应的转速n emax<n b 。
2)有效功率 Pe 的变化情况柴油机的有效功率与转矩和转速的乘积成正比。
从最低稳定转速至标定转速之间的工作转速范围内,转矩变化甚微,所以有效功率P e 近似一条斜直线。
但当P e 达P b 时,若再加大转速,因换气质量恶化,使燃烧不良,因摩擦而引起的机械损失也增大,因此使功率P e 又开始随转速升高而下降。
所以,全负荷速度特性曲线中P e =f (n )曲线反映了柴油机在不超过标定供油量的条件下,各转速下所能发出的最大有效功率。
柴油机装到实船上工作时,因机舱的环境温度较高,排气管路长,阻力大以及各种航行条件等因素的影响,如果仍要按试验台上所测得的标定功率工作,柴油机必然要超负荷。
所以船舶主机在长期运转中所使用的功率往往要比标定功率小(约为标定功率的85%~95%)这个功率称为运转功率。
3)有效耗油率g e 的变化情况开始时,g e 随转速n 的增加而减小,当转速增大到一定程度后,由于进气阻力增大,进气量减少,而摩擦损失随转速升高而有所增大,所以有效耗油率又随转速的增高而微微有所上升。
最低耗油率g emin 所对应的转速n gemin <n b 。
有效耗油率曲线中,若最低耗油率段比较平坦,说明柴油机在较宽的转速范围内都能获得良好的经济性。
二、超负荷速度特性图 13-4 6300C 型柴油机全负荷速度特性曲线按我国船用柴油机功率标准规定,柴油机的超负荷功率为标定功率的 110%,柴油机必须保证在超负荷功率下至少能连续运转lh而排气不冒黑烟。