Menu
RSS


Влияние конструктивных факторов на теплонапряженность

Из конструктивных факторов существенное влияние на теплонапряженность дизеля оказывают следующие: толщина стенки охлаждаемой детали; проходное сечение каналов для охлаждающей жидкости и их расположение относительно охлаждаемой поверхности; физические свойства охлаждающей жидкости, применяемой для охлаждения поршней (воды или масла); материал, применяемый для изготовления поршней; способ охлаждения выпускного клапана; диаметр цилиндра. 

От толщины стенки охлаждаемой детали в значительной степени зависят значения температур и температурных перепадов в стенке охлаждаемой детали.

Как видно из схемы теплопередачи (рис. 138), при уменьшении толщины стенки перепад температур в ней уменьшается и снижается температура стенки со стороны газов. Таким образом, теплогапряженность детали понижается. Удельный тепловой поток в охлаждающую среду при этом повышается вследствии уменьшения термического сопротивления стенки. 
При уменьшении проходного сечения каналов для охлаждающей жидкости повышается скорость ее течения, повышается также коэффициент теплоотдачи от стенки к охлаждающей жидкости, понижается температура стенки. Наибольший эффект снижения температуры стенки от повышения скорости охлаждающей воды достигается при высоких значениях давления и температуры газов в цилиндре, когда коэффициент теплоотдачи от газов к стенке достигает высоких значений и становится соизмеримым с коэффициентом теплоотдачи от стенки к воде. Этим способом пользуются для интесификации охлаждения крышки и верхней, наиболее нагретой части втулки цилиндра. 
Физические свойства охлаждающей жидкости для охлаждения поршней оказывают большое влияние на теплонапряженность дизеля. Применяют обычно либо циркуляционное смазочное масло, либо пресную воду; вода как охлаждающая среда более предпочтительна. Благодаря более высокой удельной теплоемкости ее и более высоким значениям коэффициента теплоотдачи от стенки к воде температура стенки при водяном охлаждении оказывается ниже, чем при масляном, даже при более высокой нагрузке дизеля. При совершенствовании дизелей путем замены масляного охлаждения на водяное увеличивается мощность дизеля без повышения его теплонапряженности. 
В дизелях с небольшими размерами цилиндра (меньше 150 мм) поршни обычно не охлаждают. Теплоотвод от поршня обеспечивается в основном через поршневые кольца к втулке цилиндра. Для снижения теплонапряженности неохлажденные порши изготовляют из алюминиевых сплавов. Благодаря тому что алюминий обладает большей теплопроводностью, чем черные металлы, увеличивается теплопередача от поршня к кольцам и втулке цилиндра, и при неизменной нпгрузке температура в характерных точках поршня оказывается ниже соответствующей температуры стального или чугунного поршня. 
В четырехтактных дизелях и двухтактных с прямоточно-клапанной продувкой из высоконапряженных по тепловым нагрузкам деталей является выпускной клапан. Для снижения его теплонапряженности клапан изготавливают сборной конструкцией, в которой сам клапан размещают в съемном охлаждаемом корпусе, охлаждают посадочное седло клапана, обеспечивают вращение клапана во время работы дизеля. Благодаря вращению выравнивается температурноеполе о окружности тарелки клапана, снижается уровень максимальных температур.
С увеличением диаметра цилиндра возрастают проблемы, связанные с повышением теплонапряженности дизеля, так как при этом увеличиваются толщина стенок деталей ЦПГ, масса сгорающего в цилиндре топлива и количество выделяющейся теплоты, а также теплдовой поток в охлаждающую среду. Степень влияния диаметра цилиндра на уровень теплонапряженности дизеля может быть оценена с помощью формулы условного параметра теплонапряженности.

Login to post comments
back to top
  • Facebook
  • Twitter
  • Google+
  • VK
  • RSS