《船舶主机讲义》word版
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第一章柴油机的基本知识1、现代柴油机的理+++H+CV2、//.V3、//4、柴油机实际循环的膨胀终点温度与绝热膨胀终点温度相比的变化是C、升高。
5、气缸内工质对话塞所作功比理想循环所作的功小,其原因之一是B、循环中的压缩与膨胀过程是一个多变过程。
6、在内燃机理论循环分析中,以下_____说法不正确。
C、缸内工质是空气7、_____不属于内燃机理论循环的加热循环。
C、等温加热循环16、关于提高柴油机理想循环热效率ηth的论述,下述D、增大初期膨胀比可提高。
17、空气喷射式柴油机的理论循环基本属于A、等压加热循环。
18、柴油机理论循环的热效率ηth通常随______参数而变化。
A、①+③+④+⑤19、柴油机理论循环热效率ηth随______因素而变化。
B、①+②+③+④20、柴油机理论循环热效率ηth随_____参数的增高而增加。
D、①+③+⑤21、柴油机实际循环与理论循环相比,实际循环热效率较低是由于存在_____所引起的。
A、①+②+③+④+⑥22、下列论述正确的是A、①+③。
23、柴油机实际工作循环中工质的高温分解的程度C、与压力和温度都有关。
24、混合加热循环的理论热效率D、随压缩比和压力升高比增大而增大,随初膨胀比减小而增大。
25、对内燃机理论循环所作的简化假定中,_____是错误的。
C、压缩与膨胀过程均为放热过程26、柴油机是热机的一种它是C、在气缸内进行二次能量转换的往复式压缩发火的内燃机。
27、内燃机是热机的一种,它是C、在气缸内进行二次能量转换并利用燃烧产物对外的动力机械。
28、在柴油机中对外作功的工质是C、燃烧产物。
29、在内燃机中柴油机的本质特征是B、压缩发火。
30、柴油机与汽油机同属内燃机,它们在结构上地主要差异是D、供油系统不同。
31、在柴油机实际工作循环中缸内的工质是D、B+C。
32、根据柴油机的基本工作原理,下列_____定义最准确。
C、柴油机是一种压缩发火的往复式内燃机33、在内燃机中柴油机的本质特征是D、压缩发火。
一、课程名称:船舶结构与原理二、授课对象:船舶工程专业学生三、课时安排:2课时四、教学目标:1. 知识目标:使学生了解船舶的基本结构、主要部件及其工作原理。
2. 能力目标:培养学生分析船舶结构问题的能力,提高学生的实际操作技能。
3. 情感目标:激发学生对船舶工程的兴趣,树立热爱航海事业的信念。
五、教学内容:1. 船舶的基本结构2. 船舶主要部件3. 船舶工作原理4. 船舶结构分析六、教学过程:第一课时一、导入1. 提问:同学们,你们知道船舶有哪些基本结构吗?2. 引导学生思考,引出船舶基本结构。
二、讲解船舶的基本结构1. 船体:讲解船体的定义、分类、主要结构部件及其功能。
2. 船舶的驾驶设备:讲解船舶驾驶设备的作用、分类及操作方法。
三、船舶主要部件讲解1. 主机:讲解主机的定义、分类、工作原理及维修保养。
2. 锚泊设备:讲解锚泊设备的种类、功能及操作方法。
3. 船舶推进装置:讲解船舶推进装置的组成、工作原理及维修保养。
四、课堂小结1. 回顾本节课所学内容。
2. 布置课后作业。
第二课时一、复习导入1. 提问:同学们,上节课我们学习了船舶的基本结构和主要部件,今天我们将继续学习船舶的工作原理。
二、讲解船舶工作原理1. 船舶动力系统:讲解船舶动力系统的组成、工作原理及维修保养。
2. 船舶操纵系统:讲解船舶操纵系统的组成、工作原理及维修保养。
三、船舶结构分析1. 分析船舶结构的稳定性、强度及耐久性。
2. 讲解船舶结构分析的方法和步骤。
四、课堂小结1. 回顾本节课所学内容。
2. 布置课后作业。
七、教学评价1. 课后作业:检查学生对船舶结构与原理的理解程度。
2. 课堂表现:观察学生在课堂上的参与度、互动情况。
3. 实践操作:评估学生在实际操作中运用所学知识的程度。
八、教学反思1. 教学内容是否适合学生实际需求。
2. 教学方法是否有效激发学生的学习兴趣。
3. 教学过程中是否存在不足,如何改进。
备注:本教案可根据实际情况进行调整和补充。
第一章船舶概况第一节船舶分类和专用实习船“育鲲”轮简介一、船舶分类船舶是一种能航行或漂浮于水域中的建筑物,作为运输﹑作业﹑作战等任务的运载工具。
随着人类科学技术和社会经济生产的发展,对水上运输的需求也日益增多,需要建造各种类型的船舶方能满足水上运输不断增长的要求。
目前,世界上船舶的类型多种多样,根据不同的目的可以把船分为不同的类型。
如按船舶的用途分类,或航行区域、航行状态、动力装置、推进方式和建造材料等进行分类。
1.按船舶用途分:军用船和民用船,其中民用船又分为用于运输旅客的客船;兼运旅客和货物的客货船;用于运输货物的货船;用于运输冷冻产品的冷藏船;用于拖带或顶推驳船的拖(顶)轮;无动力装置的载客、货的驳船;捕鱼及加工的渔船;从事水中工程的工程船;进行服务性或专业性工作的工作船,如专用教学实习船等。
2.按航行区域分:行驶无限航区的远洋船:行驶于距岸25海里以外邻近国际间港口的近海船;沿岸航行的沿海船;行驶于江、河、湖泊的内河船;可达地球极区进行考察作业的极区船,在港内进行作业的港作船等。
3.按航行状态分:靠排水而浮于水面的排水型船;靠水翼的升力而浮于水面的水翼4.按动力装置分:蒸汽机船、内燃机船、蒸汽轮机船、电力推进船、核动力船、人力船和帆船等。
5.按推进方式分:明轮船、螺旋桨船、平旋推进器船、喷气推进船、喷水推进船等。
船;靠排出气流将船体托出水面的气垫船等。
6.按船体材料分:木船、钢船、铝合金船、水泥船和玻璃钢船船等。
二、“育鲲”轮简介1 .“育鲲”轮概况“育鲲”轮是我国第一艘自行设计、建造的现代化专用航海教学实习船,本轮于2008年4月正式投入使用,主要用于航海类专业的教学实习或代表学校和国家出访,并可进行交通运输工程、航海技术和轮机工程等学科的科学研究和实船试验。
船体总长度:116.00m型宽:18.00m型深:8.35m总吨:6106t净吨:1836 t载重量:2255t满载吃水:5.40 m空载吃水:3.74 m(空船吃水:首3.09m,尾4.34m)设计航速17.3 kn服务航速:16.9(7)kn续航力:10000 es船舶呼号:BQHZ建造地点:中国,厂名:武昌造船厂船东:大连海事大学DALIAN MARITIME UNIVERSITY本船机舱为中尾机型,推进装置采用单机、单桨,设有轴带发电机、首侧推和减摇鳍装置。
船舶主机舱解说词集控室我们首先来到的是机舱集控室,也是轮机员工作的场所。
集控室主要由主控台和配电板组成,主控台控制着主、副机和发电机的启动关闭,并通过报警系统对整个机舱工况进行监控;配电板通俗来讲就是变压器的控制面板和机舱各类泵浦的启动面板。
通常机舱发生报警后,轮机员能够迅速通过控制面板判断故障原因,然后到现场进行处理。
主机集控室正对面的庞然大物就是船舶的主机,顾名思义,它是船舶各机器核心设备,所以我们称它为“主机的心脏”,它为船舶航行提供动力。
我轮采用的是德国MAN公司最新的电喷主机机型,共有12个缸,每个缸的直径达到900毫米,额度功率为:56800千瓦/ 84转。
与过去传统型的MC机型相比较,传统型的主机的高压油泵和排气阀的作动使用的是凸轮传动控制机构,而电喷主机采用电动控制伺服油系统,这样设计带来的好处是多方面的,首先是部件的相对运动面积减少,纯粹的机械磨损减少,机械效率进一步提高;再者就是燃油的燃烧进行最优化控制,以获得所需要的燃烧规律,在节省燃油消耗的基础上,既保证发动机性能要求又能控制NOx和微粒生成,减少对大气的污染。
副机接下里看看船舶的“副机”,我轮共有四台,像主机的保镖一样分布在主机两侧。
副机简单来说包括两个部分,一部分是提供动力的原动柴油机,这每个机器的额定功率为4500KW;另一部分就是发电设备,通过柴油机的运转带动曲轴在磁场中转动产生6600V的高电压,通过变压器再转换成我们船上常用的440V和220V 的电压,为船舶动力设备和日常照明提供电力,船舶还配有应急发电机和蓄电瓶,就是为了保证船舶某些重要设备要不间断供电。
另外,正常航行中我们一般使用一台发电机就能满足船舶电力供应,之所以配有四台这么大功率的发电机,主要还是在进出港或装载大量的冷箱时会消耗很大的电量,副机会提供充足的电量支撑这些设备正常的运行。
第一章柴油机的基本知识1、现代柴油机的理+++H+CV2、//.V3、//4、柴油机实际循环的膨胀终点温度与绝热膨胀终点温度相比的变化是C、升高。
5、气缸内工质对话塞所作功比理想循环所作的功小,其原因之一是B、循环中的压缩与膨胀过程是一个多变过程。
6、在内燃机理论循环分析中,以下_____说法不正确。
C、缸内工质是空气7、_____不属于内燃机理论循环的加热循环。
C、等温加热循环16、关于提高柴油机理想循环热效率ηth的论述,下述D、增大初期膨胀比可提高。
17、空气喷射式柴油机的理论循环基本属于A、等压加热循环。
18、柴油机理论循环的热效率ηth通常随______参数而变化。
A、①+③+④+⑤19、柴油机理论循环热效率ηth随______因素而变化。
B、①+②+③+④20、柴油机理论循环热效率ηth随_____参数的增高而增加。
D、①+③+⑤21、柴油机实际循环与理论循环相比,实际循环热效率较低是由于存在_____所引起的。
A、①+②+③+④+⑥22、下列论述正确的是A、①+③。
23、柴油机实际工作循环中工质的高温分解的程度C、与压力和温度都有关。
24、混合加热循环的理论热效率D、随压缩比和压力升高比增大而增大,随初膨胀比减小而增大。
25、对内燃机理论循环所作的简化假定中,_____是错误的。
C、压缩与膨胀过程均为放热过程26、柴油机是热机的一种它是C、在气缸内进行二次能量转换的往复式压缩发火的内燃机。
27、内燃机是热机的一种,它是C、在气缸内进行二次能量转换并利用燃烧产物对外的动力机械。
28、在柴油机中对外作功的工质是C、燃烧产物。
29、在内燃机中柴油机的本质特征是B、压缩发火。
30、柴油机与汽油机同属内燃机,它们在结构上地主要差异是D、供油系统不同。
31、在柴油机实际工作循环中缸内的工质是D、B+C。
32、根据柴油机的基本工作原理,下列_____定义最准确。
C、柴油机是一种压缩发火的往复式内燃机33、在内燃机中柴油机的本质特征是D、压缩发火。
第二章船舶主机第一节船舶柴油机概述在船舶动力机械中,船舶柴油机是最为重要的机械设备。
船舶柴油机工作状态的好坏,直接关系到船舶的安全性和经济性。
正确的操纵、保养船舶柴油机,是轮机管理人员最为重要的工作。
一、柴油机与动力机械机械设备通常可分为动力机械和工作机械两大类。
动力机械是将其它形式的能量,如热能、电能、风能等转化为机械能,而工作机械则是利用机械能来完成所需的工作。
把热能转换成机械能的动力机械称之为热机。
热机是最重要的动力机械,蒸汽机、蒸汽轮机以及柴油机、汽油气油机等都是热机中较典型的机型。
热机在工作过程中需要完成两次能量转化过程。
第一次能量转化过程是将燃料的化学能通过燃烧转化为热能,第二次能量转化过程是将热能通过工质膨胀转化为机械能。
如果两次能量转化过程是在同一机械设备的内部完成的,则称之为内燃机,汽油机、柴油机以及燃气轮机都属于内燃机。
动力机械的运动机构基本上有两种运动形式,一种为往复式,一种为回转式。
在往复式发动机中,工质的膨胀做功是通过活塞的往复运动实现的;而回转式发动机则是利用高速流动的工质在工作叶轮内膨胀,推动叶轮转动而工作的。
柴油机是以柴油或劣质燃料油为燃料,压缩发火的往复式内燃机。
为了使燃料获得燃烧所需的空气,柴油机就必须具有进气过程。
在柴油机中,燃油不是靠外界火源点燃的,而是在高温条件下自行发火燃烧的,所以进入气缸的空气还必须达到足够高的温度。
这是通过压缩过程实现的。
在压缩终点,将雾化的燃油喷入高温高压的空气中,就能发火燃烧。
燃油燃烧后放出的大量热能,使燃气的温度和压力急剧升高,推动活塞膨胀做功,产生动力。
膨胀终了时,气体失去做功能力,成为废气排出气缸。
总之,燃油在柴油机气缸中燃烧做功,必须通过进气、压缩、燃烧、膨胀和排气五个过程才能实现,这五个过程称为柴油机的基本工作过程,进行了这五个过程就完成了一个工作循环,接着又重复进行下一个工作循环。
二、柴油机在船舶上的应用柴油机是一种利用燃油的能量做功的动力机械,因其热效率高经济性好,在各种工业部门得到广泛地应用。
发电厂采用柴油机发电,汽车用柴油机作为发动机,以及一些工程设备使用柴油机作为动力机械。
在船舶上,目前所使用的动力机械主要是柴油机,称之为船舶柴油机。
驱动螺旋桨、为船舶提供动力的柴油机,称之为船舶主机,是机舱最重要的动力机械;驱动发电机为船舶提供电力的柴油机,称之为发电柴油机,即副机。
此外,应急发电机原动机、救生艇艇机均为柴油机,应急消防泵、应急空压机的原动机也都有采用柴油机的。
柴油机是机舱机械设备的心脏。
船舶在大洋中各种复杂海况下航行,经常会遭遇大风浪,船舶的安全性直接取决于为船舶提供动力的柴油机的可靠性。
船舶又是一个营运单位,其中一项主要营运成本就是燃料费用,柴油机运转状况的好坏决定着船舶营运成本的多少,柴油机又关系到船舶营运经济性。
对船用柴油机即主副机的管理工作,是轮机人员日常工作的重中之重,船舶柴油机是轮机管理学科的一门重要学科,对柴油机的认识学习是轮机管理专业学生见习及以后专业课学习的重要内容。
三、柴油机的基本结构1.柴油机的基本结构柴油机按照结构的不同,分为筒形活塞式柴油机和十字头式柴油机。
图2-1(a)为筒形活塞的示意图。
主要组成部分包括活塞、气缸、连杆和曲轴。
燃料在气缸内部燃烧,燃气膨胀产生力作用在活塞顶,推动活塞下行,活塞通过活塞销与连杆联接,连杆将活塞力传递给曲轴,曲轴驱动机械设备对外做功。
活塞是往复运动,曲轴回转运动,连杆左右摆动。
图2-1(b)所示为十字头式柴油机。
它的活塞设有活塞杆,通过十字头与连杆相连接,并在气缸下部设中隔板将气缸与曲轴箱隔开。
2.柴油机的基本结构参数柴油机的基本结构参数如下,如图2-2所示(1)上止点(TDC):活塞在气缸中运动的最上端位置,也就是活塞离曲轴中心线最远的位置。
(2)下止点(BDC):活塞在气缸中运动的最下端位置,也就是活塞离曲轴中心线最近的位置。
(3)行程(S):指活塞从上止点移动到下止点间的直线距离。
它等于曲轴曲柄半径R的图2-2 气缸容积图2-1 筒形活塞式和十字头式柴油机简图两倍(S=2R)。
活塞移动一个行程,相当于曲轴转动180°CA(曲轴转角)。
(4)缸径(D):气缸的内径。
四、柴油机工作原理柴油机按工作循环可分为四冲程柴油机和二冲程机两类。
柴油机的一个工作循环包括进气、压缩、燃烧、膨胀、排气五个过程,四冲程柴油机是曲轴转两转,也就是活塞运动四个行程完成一个工作循环,而二冲程柴油机是曲轴转一转,也就是活塞运动两个行程完成一个工作循环。
1.四冲程柴油机工作原理图2-3中所示的四个简图分别表示四个活塞行程的进行情况以及活塞、曲轴、气阀等部件的有关动作位置。
图2-3四冲程柴油机工作原理第一行程——进气行程,空气进入气缸时相应的活塞行程。
活塞从上止点下行,进气阀a打开。
由于气缸容积不断增大,缸内压力下降,依靠气缸内与大气的压差,新鲜空气经进气阀被吸入气缸。
进气阀一般在活塞到达上止点前即提前打开(曲柄位于点1),下止点后延迟关闭(曲柄位于点2)。
曲轴转角φ1-2(图中阴影线所占的角度)表示进气持续角Δθi,约为220℃A~250℃A。
第二行程——压缩行程,工质在气缸内被压缩时相应的活塞行程。
活塞从下止点向上运动,自进气阀a关闭(点2)才开始压缩,一直到上止点(点3)为止。
第一行程吸入的新气经压缩后,压力增高到3 MPa~6 MPa,温度升高到600 ℃~700 ℃(燃油的自燃温度为210℃~270℃。
压缩终点的压力和温度分别用符号pc和tc表示。
在压缩过程的后期由喷油器(c)喷入气缸的燃油,与高温空气混合、加热,并自行发火燃烧。
曲轴转角φ2-3表示压缩过程,约为140℃A~160℃A。
第三行程——燃烧和膨胀行程,工质在气缸内燃烧膨胀时相应的活塞行程。
活塞在上止点附近,由于燃油强烈燃烧,使气缸内的压力和温度急剧上升,压力约达到5MPa~8MPa,甚至高达15MPa以上。
温度约为1400℃~1800℃或更高。
燃烧的最高温度和压力分别用pz和tz表示。
高温高压的燃气(工质)膨胀推动活塞下行做功。
由于气缸容积逐渐增大,压力下降,在上止点后某一时刻(点4)燃烧基本完成。
膨胀过程一直到排气阀b开启时结束,膨胀终了时的气缸内气体压力p b约为250 kPa~450kPa, 气体温度t b约为600 ℃~700 ℃。
与进气阀相似,排气阀b是在下止点前开启(点5)的。
曲轴转角φ3-4-5表示燃烧和膨胀过程。
第四行程——排气行程,废气从气缸内排出时相应的活塞行程。
在上一行程末,排气阀b开启时活塞尚在下行,废气靠气缸内外压力差经排气阀排出。
当活塞由下止点上行时,废气被活塞推出气缸,此时的排气过程是在略高于大气压力(约1.05至1.1大气压)且在压力基本不变的情况下进行的。
排气阀一直延迟到上止点后(点6)才关闭。
曲轴转角φ5-6表示排气持续角Δθe,约为230℃A~260℃A。
进行了上述的四个行程,柴油机就完成了一个工作循环。
当活塞继续运动时,另一个新的循环又按同样的顺序重复进行。
四冲程柴油机每完成一个工作循环,曲轴要回转两转(720°曲轴转角)。
每个工作循环中只有第三行程(膨胀行程)是作功的,其它三个行程都是为膨胀行程服务的,都需要外界供给能量。
柴油机常做成多缸的,这样,进气、压缩、图2-4气阀正时圆图排气行程的能量可由其它正在作功的气缸供给。
如果是单缸柴油机,那就由较大的飞轮供给。
图2-4下方的p-V图表示出一个工作循环内气缸中气体压力随活塞位移(即气缸容积)而变化的情形。
工作循环各过程线的综合,就构成了四冲程柴油机的示功图。
在过程进行时,气缸内气体的压力和容积是同时变化的。
p-V示功图可用来研究柴油机工作过程进行的情况,也可用来计算柴油机一个工作循环的指示功。
2.二冲程柴油机工作原理活塞在两个行程内完成一个工作循环的柴油机叫做二冲程柴油机。
(1)柴油机实现二冲程工作循环的条件在四冲程柴油机中新气的吸入与废气的排出是靠活塞的抽吸与推挤作用完成的。
在二冲程柴油机中取消了单独的进气与排气行程,其进气与排气过程几乎重叠在下止点前后约120℃A~150℃A内同时进行,也就是用新气驱赶废气,这一过程称之为扫气。
为了保证扫气过程的进行,二冲程柴油机必须在气缸套下部开设气口,而且还必须提高进气压力,使进气能从扫气口进入气缸并将废气扫出气缸。
提高进气压力可以由机械驱动的扫气泵或由废气涡轮驱动的增压器来实现。
(2)二冲程柴油机的工作过程目前,船用二冲程低速柴油机都采用废气涡轮增压的方式提高进气压力,图2-5所示为一种具有废气涡轮增压的二冲程柴油机工作原理图。
它的工作过程如下:新气通过气缸下部的进气口a进入气缸,而废气则通过气缸盖上的排气阀b排出气缸。
在进、排气管道上分别安装了离心式压气机e和废气涡轮机d(两者组合成废气涡轮增压器),废气涡轮从废气中获得能量而带动压气机一起转动。
新鲜空气则从大气通过吸入口f 吸入压气机,经压缩后压力和温度升高,然后由管g经冷却器k冷却后导入扫气箱i,准备进入气缸。
当活塞下行还没有打开进气口a之前,排气阀b首先被气阀机构打开(曲柄在点1),废气大量排出气缸,并经排气阀和排气管j进入废气涡轮d中。
当活塞继续下行使气缸内的压力降低到接近于增压压力时,活塞将扫气口a打开(曲柄在点2),等待在扫气口外边的增压空气即进入气缸,并把废气扫出。
当活塞运动到下止点并转向上行时,扫气口a被关闭(曲柄在点3),接着排气阀关闭(曲柄在点4),换气过程结束,而开始进行压缩、燃烧和膨胀过程。
图2-5 废气涡轮增压二冲程柴油机工作原理图(3)二冲程柴油机的换气型式在二冲程柴油机中,目前普遍采用气口—气阀直流扫气,如图2-6所示:。