Тепловая нагруженность элементов рабочего цилиндра судового дизеля

• Автор: Сатжанов, Бисенбай Сартбаевич
• Шифр специальности: 05.08.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Астрахань
• Количество страниц: 132 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1 Особенности организации рабочего процесса и анализ показателей малоразмерных дизелей

1.1. Современные малоразмерные дизели типов Ч 8,5/11 и Ч 9,5/

1.2. Особенности организации рабочего процесса

1.3. Состояние теоретических и экспериментальных исследований тепловой напряженности деталей цилиндра .'

Выводы. Цель и задачи исследования

2 Методика обобщенного расчета теплопередачи

2.1 Дифференциальное уравнение теплопроводности

2.2 Начальные и граничные условия задач теплопроводности тел

2.3 Конечно-разностный метод решения уравнения теплопроводности..
2.4 Оценка точности конечно-разностной аппроксимации уравнения теплопроводности
2.5 Моделирование теплопередачи в цилиндре поршневого двигателя..
2.6 Теплопроводность и теплопередача через стенки
2.7 Влияние теплоизоляции стенки (днища поршня) на теплосопротивление
2.8 Оценка величины температуры газа и коэффициента теплоотдачи от газов к поршню
Выводы
3 Расчетно-экспериментальное исследование распределения теплоты в цилиндре дизеля
3.1 Анализ теплового баланса
3.2 Анализ распределения теплоты по элементам рабочего цилиндра дизеля
3.3 Расчет распределения теплоты по элементам, образующим внутрицилиндровое пространство дизеля. Определение эквивалентной
температуры газа и средних значений коэффициентов теплоотдачи от газа
к воде
3.4 Сопоставление внешнего и внутреннего тепловых балансов
малоразмерного дизеля при различных способах смесеобразования
Выводы
4 Расчетно-аналитическое исследование формирования суммарной тепловой нагрузки на цилиндровую втулку судового малоразмерного дизеля
4.1 Исследование и расчет локальных тепловых потоков от газов в стенку цилиндра
4.2 Исследование и расчет тепловых потоков, воспринимаемых цилиндровой втулкой в результате трения
4.3 Исследование и расчет плотности тепловых потоков, воспринимаемых цилиндровой втулкой дизеля от поршня
4.4 Проверочный расчет теплопередачи в систему охлаждения через стенку цилиндровой втулки
Выводы
Заключение
Список использованной литературы
Введение

Всемерное стремление к повышению эффективности и экономичности энергетических установок с судовыми малоразмерными дизелями требует организации высокоэффективного рабочего процесса в условиях недостаточного объема для развития и сгорания топливных факелов.
Объектом исследования являются судовые малоразмерные дизели типов Ч 8,5/11 и Ч 9,5/11. Эти двигатели применяются в судостроении в качестве главных двигателей катеров, малых рыбопромысловых судов, рабочих спасательных шлюпок, а также в качестве вспомогательных двигателей для привода судовых электрогенераторов, компрессоров, насосов и различных комбинированных агрегатов. Мощностной ряд этих двигателей находится в пределах от 10 до 45 кВт и частота вращения коленчатого вала - в пределах от 1500 до 1900.об/мин. Организация рабочего процесса осуществляется с двумя типами смесеобразования: вихрекамерным и объемно-пленочным с камерой сгорания в поршне.
Согласно принятой в России «Концепции развития судостроения» и-при образовании объединенной судостроительной корпорации определено, что вновь строящиеся суда должны будут комплектоваться энергетическими, комплексами только Российского производства. В этой связи все двигателестроительные заводы России приступили к обновлению модельного ряда выпускаемой продукции с той целью, чтобы судовые двигатели по своему техническому уровню соответствовали лучшим мировым аналогам. Это относится и к двигателям, которые являются объектом исследования.
Производитель этих двигателей ОАО «Завод ДАГДИЗЕЛЬ» (г. Каспийск) совместно с государственным научным центром НАМИ ведут разработку перспективного судового дизеля 4ЧН 9,5/11 с частотой вращения1 коленчатого вала 3000 об/мин, форсированного наддувом. Номинальная мощность двигателя должна составить 75 кВт. Это более чем в три раза превышает мощность существующих прототипов.

лопроводности в виде: У2Т = 0, учитывая, что:
- на поверхностях деталей; обращенных к рабочему телу, температурное поле установившимся не будет ввиду циклических колебаний температур газов;
- на глубине 1 ч- 1,5 мм от поверхности деталей цилиндра малоразмерного дизеля [19] температурные волны затухают, а температурное поле для данного режима оказывается установившимся;
- на поверхностях охлаждения деталей цилиндра температурные поля также будут стационарными, так как охлаждающая среда не имеет цикловых изменений параметров состояния и в своей массе однородна.
Для определения температурных полей в деталях цилиндра граничные условия к дифференциальному уравнению теплопроводности (2.5) были заданы в работе в виде:
- со стороны рабочего тела: Т = Т (хь дц); (2.14)
- со стороны охлаждающей среды Т2 = Т2 (х2, у2),
где Т - температура тела в точке, расположенной на некоторой глубине от тепловоспринимающей поверхности с текущими координатами х и у; Т2 - температура на поверхности охлаждения тела с текущими координатами х2 и у2.
Граничные условия для определения параметров теплообмена - теплового потока и локальных коэффициентов теплоотдачи к охлаждающей среде, были заданы в виде:
- теплового потока со стороны рабочего тела:
- коэффициента теплоотдачи от стенки к охлаждающей среде со стороны охлаждения
(2.15)
где х - определяющая координата.
Путем решения дифференциального уравнения (2.4) в граничных условиях (2.14) и (2.15) можно определить температурные поля деталей цилиндра