Големина на текста:
1. Предмет на техническата термодинамика
Термодинамиката е дял от физиката, който изучава
феноменологично топлинните свойства на
макроскопични системи, без да разглежда
микростроежа на телата, които ги съставляват.
Основава се на два принципа на термодинамиката:
първо, приложение на всеобщия закон за
съхранение и преобразуване на енергията с което се
характеризира количествената страна на процесите
на превръщане на енергията, и второ, принципът за
посоката и условията при които възникват реалните
процеси на обмен на енергията, т.е. качествената
страна на процесите. Обосновката
1
им от гледна
точка на законите за движението на частиците,
съставляващи системите, се дава от
статистическата физика, като дял от молекулярната
физика.
В зависимост от явленията, задачите и целите на
изследване и изучаване термодинамиката се
разделя на физична (обща), химична и техническа.
физичната термодинамика се занимава с
енергийните превръщания, с електрическите и
магнитните явления, съпроводени с топлинни
процеси, а също и с процесите на излъчването на
твърдите, течните и газообразните тела.
Химическата термодинамика изучава превръщането
на енергията в химичните и физико-термичните
процеси.
Техническата термодинамика има практическа
теоретико-приложна насоченост. В нея се
разглеждат термодинамичните процеси за
взаимното и най-икономично превръщане на
топлината и работата. Тя изучава теорията на
топлинните процеси в топлинните двигатели и други
топлинни уредби и дава практически методи
затяхното пресмятане.
Важни понятия в термодинамиката са
термодинамична система, енергия, топлина,
количество топлина, механичен еквивалент на
топлината, термодинамично състояние и др.
Термодинамичната система е съвкупност от
макрообекти (тела и полета), които се намират в
механично и топлинно взаимодействие помежду си и
с външната среда (външни тела и полета); между
тях особена и основна роля изпълняват източниците
на топлина и работното тяло.
Границата между термодинамичната система и
външната среда се нарича контактна повърхност.
Това е условна повърхност която може да съвпада с
някоя реална физическа повърхност. На контактната
повърхност се извършва взаимодействие между
термодинамичната система и околната среда, което
може да се състои в предаване на енергия или
вещество в системата или от нея в околната среда.
Термодинамична система, която не обменя
вещество с околната среда се нарича затворена.
Обемът в който се съдържа веществото на
системата може да бъде постоянен или променлив
(цилиндър и бутало, което го затваря и което може
да е подвижно или неподвижно).
Термодинамична система, която постоянно или
периодично обменя вещество с околната среда се
нарича отворена. Тя също може да бъде с постоянен
или променлив обем.
Термодинамична система, която не взаимодейства с
околната среда, но енергообменът между нейните
тела е възможен, се нарича изолирана.
Топлината е форма на движение на материята.
Енергията на топлинното движение е част от
вътрешната енергия на системата.
Процесът на превръщане на една форма на енергия
в друга се нарича енергопреобразуване, а процесът
на преминаване на енергията от едно тяло в друго -
енергообмен. Процесите на енергопреобразуването
и енергообмена се извършват най-малко между две
взаимодействащи си тела, като предаването на
енергията може да се извърши по два начина.
Първият начин на предаване на енергия, широко
застъпен в механиката, е извършване на работа на
едно тяло срещу друго. Това е макрофизична форма
на предаване на енергия при което се преодолява
определено съпротивление препятстващо
движението на тялото извършващо работа. В този
случай работата се изразяв със скаларното
произведение: dL = F.ds
където L е работата за преместване на тялото, F –
съпротивителна сила, s - разстояние. Работатa се
извършва само на времето на действие на външната
сила, т.е. тя се проявява само във времето на
изменение на състоянието на телата и за
системата е външно въздействие. Преходната
природа на работата е
една от нейните главни черти.
Вторият начин на предаване на енергия от едно тяло
на друго се състои в обмен на топлина между тях,
т.е. преминаване на топлина от по-нагрятото тяло
към по-студеното. Топлината е микрофизична
форма на движение на материята тъй като е
свързана с кинетичната енергия на елементарните
частици.
Всяка енергия се измерва в единици за работа -
джаули (J). Количеството топлина съдържащо се в
1J е еквивалентно на механическата работа от 1 J.
Работата и топлината са количествени мерки с които
се измерва изменението на състоянието на
взаимодействащите си тела, а самите наименования
показват начините или формите на обмен на
енергията. Енергията е свойство на материята и не
може нито да се унищожава и нито да се създава
отново. Тя може.само да преминава от един вид
енергия в друг вид енергия. В частност, топлината
може да преминава в работа, а работата в топлина.
При това в съответствие със закона за запазване на
енергията Q = L където L - механична работа.
Работата извършена за единица време се нарича
мощност и се измерва в kW.h или в конски сили за
час (hp.h).
Главната функция на енергиен носител в
термодинамичната система се изпълнява от работно
тяло, най-често газове и пари, които се явяват
основен обект на изучаването в техническата
термодинамнка.
леката
Газът е агрегатно състояние на веществото, при
което частиците му са свързани с молекулни
притегателни сили, движат се свободно п запълват
равномерно предоставения им обем Охладени под
критичната им температура и при съответното
налягане, газовете могат да преминат в течно или
твърдо състояние.
Парата е такова газообразно състояние на
веществото, което е близко до състояние на
овлажняване. Принципиално различие между газа и
парата няма, но в границите на наляганията и
температурите при които се срещат на практика,
водните пари са относително по-близко до
състоянието на течностите и при понижаване на
температурата или повишаване на налягането те
могат частично или напълно да преминат течно
състояние. Газовете при такива температури и
налягане не изменят физическото си състояние. По
такъв начин в обикновени практически условия
между газовете и парите има съществени различия,
и затова се налага те да се изучават отделно.
Понятиетр идеален газ, което е свързано със
законите на термодинамиката се отнася за
въображаеми газове, за които се приема, че между
молекулите им не съществуват сили на сцепление, и
че молекулите им не заемат някакъв обем. За
идеални газове с известно приближение могат да се
приемат работните тела при парните и газовите
турбини и при двигателите с вътрешно горене.
Всяко последователно изменение в
термодинамичното състояние на термодинамичната
система, свързано с енергообмен между нейните
тела и полета се нарича термодинамичен процес.
Термодинамичните процеси биват равновесни или
неравновесни, обратими процеси, необратими
процеси, кръгови процеси, изопроцесц, които
протичат при някакъв постоянен параметър:
изотропен процес, изохорен процес, изобарен
процес, изотермичен процес и др. от които най-
голямо значение за практиката имат адиабатният и
политропният процеси.
2. Основни параметри на състоянието на
газообразните тела
Налягането р е скаларна величина, която се
измерва със силата, действаща на единица
повърхност в посока, перпендикулярна на
повърхността. В общ случай, налягането е равно на
границата на отношението на нормалната
компонента на силата F
п
към лицето на площта S,
върху която действа силата.
p = F
n
/ S
където: F
п
- нормална компонента на силата на
натиск, N;
S - лице на площта, върху която действа силата, т
2
;
р - налягане в нютони на квадратен метър, N/m
2
(Ра).
Налягането, което упражнява въздухът върху
земната повърхност се нарича атмосферно, или
барометрично и се измерва във физични
атмосфери. Една физична атмосфера (1 аtm) е
равна на средното налягане на атмосферния въздух
на нивото на океана и на 45° географска ширина.
Това налягане често се нарича нормално и е равно
на 101325 N/m
2
=0,1013.10
6
Ра (налягане на живачен
стълб с височина 760тт).
В техниката за изчисления се използва за единица
техническата атмосфера (ат).
Налягането често се измерва посредством
височината на стълб течност. За определяне на
налягането, създавано от стълб течност, се
използва формулата
P = h*?*g
където: h - височина на стълба течност (или
разликата във височините на течността), т;
? - плътност на течността, кg/т3;
g - земно ускорение в мястото на измерване, m/s
2
;
р - налягане в нютони на квадратен метър, N/m
2
(Ра),
физическата атмосфера в съответствие с уравнение
(1.4)
съответства на живачен стълб р
Hg
=13590kg/m
3
За характеризиране на състоянието на течности,
газове и пари се използва понятието абсолютно
налягане (р
абс
), което представлява налягането на
течностите, газовете и парите върху обкръжаващите
ги повърхнини. Абсолютното налягане е
параметър на веществото.
За определяне на резултатите на специфичните
усилия, приложени към стените на обкръжаващите
повърхнини, се използва понятието остатъчно
налягане (р
ост
), което представлява:
а) или разлика между абсолютното налягане p
а6с
и
атмосферното налягане р
бар
, т.е. налягането на
обкръжаващата среда, ако p
а6с
бар
Р
ост
= p
м
= p
а6с
- р
бар
където р
м
- налягане, отчитано по манометъра;
б) или разликата между атмосферното налягане и
абсолютното налягане, ако р
бар
> p
а6с
Р
ост
= p
вак
= р
бар
- p
а6с
където p
вак
- налягане, отчитано по вакуумметъра.
В уравненията, свързващи параметрите на
веществото в графиките, диаграмите и таблиците за
свойствата на водните пари газовете, течностите се
използва понятието абсолютно налягане.
Във формулите, по които се определя якостта на
стените на съдовете и тръбите в които се
съхраняват или преминават газове, пари и течности
се използва понятието остатъчно налягане.
Специфичен обем е обемът на единица маса
вещество. Специфичният обем е величина
реципрочна на плътността, която се дефинира като
маса в единица обем, т.е. като отношение на масата
в покой към обема й
v = V / m = 1 / ?
където: V - обемът на тялото, m
3
m - маса на тялото, kg
V - специфичен обем, т3/kg;
р - плътност на тялото, кg/т
3
.
Специфичният обем и плътността са параметри
на веществото.
В някои технически разчети.се използва понятието
специфично (обемно) тегло. То се дефинира като
тегло в единица обем, т.е. то е равно на
отношението на теглото (силата на тежестта) на
тялото към обема му:
? = G / V
където: G – тегло на тялото, N
V – обем на тялото, m3
? – обемно тегло на тялото, N/m3
Обемното тегло на тялото зависи от земното
ускорение в мястото, където то се определя, и
следователно не е параметър на веществото.
Необходимостта от използването на понятието
обемно тегло възниква в редица случаи, например
при определяне на налягането на стълб течност
върху дъното и стените на съда, при определяне на
налягането с помощта на манометрите с течност.
Обемното тегло в тези случаи трябва да се пресмята
с умножение плътността на телата по големината на
ускорението на силата на тежестта в мястото на
измерване:
? = ? * g където ? – обемно тегло на тялото, N/m
3
Температура. Това е величина, характеризираща
топлинното състояние на тялото. Абсолютната
температура е пропорционални на средната
кинетична енергия на молекулите на тялото
T = B*mw
2
/ 2
Където T – абсолютна температура, К0
B – коефицент на пропорционалност (постоянна
величина)
От тук следва, че температурата е статистическа
величина,; характеризираща средната интензивност
на движение на елементарните частици на
материята (при газовете - молекулите). От
формулата се вижда, че при спиране на движението
на; молекулите абсолютната температура ще стане
нула и тя се нарича абсолютна нула.
Непосредственото измерване на температурата е
невъзможно. Обикновено се измерват други
зависими от
температурата физични свойства на
термометрични вещества: топлинно разширение на
течности и газове, електрическо съпротивление на
метали и полупроводници, термоелектродвижещо
съпротивление на термодвойки, изменение на пълно
и монохроматично излъчване (пирометър) и др.
Отчитането на температурата става по
температурни скали: термодинамична и
международна практическа.
При термодинамичната скала на Келвин, която е
изградена в съответствие с втория принцип на
термодинамиката, независимо от природата на
термометричното вещество за долна граница на
температурната скала служи точката на
абсолютната нула (0
0
К) и единствената
експериментална опорна точка е тройната точка на
водата, която е с 0,01°К по-висока от точката на
топене на леда.
Тройна точка на водата се нарича равновесната
температура на трите фази на водата – твърда
(лед), течна и газообразна (водни пари).
Температурата на тройната точка по тази скала се
приема за 273,16
0
К.
Градусът Келвин е единица за измерване на
температурата по термодинамичната температурна
скала, равна на 1/273,16 част на интервала от
абсолютната нула на температурата до
температурата на тройната точка на водата.
Международна практическа температурна скала
се предвижда за практически измервания.
Връзката между двете скали е: t = T – 273,15
0
C
3. Основни закони на идеалните газове.
Законът на Бойл-Мариот се формулира по следния
начин: при постоянна температура обемът на
газовете се изменя обратно пропорционално на
налягането, т.е. ако в началната фаза газът е имал
температура T1, обем v1 и налягане p1, то при
налягане p2 и същата температура T1,
съотношението ще бъде: v1.p1 = v2.p2
pv = const = f (T)
Тъй като ?1 = 1 / v1 и ?2 = 1/ v2 следва, че p2/p1 =
?2/ ?1, т.е. при T = const, плътностите на газовете са
право пропорционални на наляганията.
Законът на Гей-Люсак гласи: при постоянно
налягане обемът на даден газ се изменя право
пропорционално на неговата температура, или v1/v2
= T1/T2
Всички газове имат един и същ коефицент на
разширение при постоянно налягане. Ако
определено количество газ се загрява или охлажда
при постоянно налягане, то пеи всеки един градус
промяна на температурата, обемът му ще се
увеличава или намалява с 1/273 част от обема,
който газа е имал при 0
О
C и същото налягане.
Величината 1/273 се нарича обемен коефициент на
разширение на газа и е еднакъв за всички идеални
газове. Законът на Гей-Люсак може да се
формулира и по такъв начин: при постоянно
налягане обемът на дадена маса газ е
правопропорционален на неговата абсолютна
температура: v = T = f(p), което произтича при
горното условие от физическия закон за обемното
разширение на телата v1 = v0(1+1/273.T).
При v = const се получава законът на Шарл, който
се изразява със зависимостта
p/T = const = f(v)
4. Термодинамично уравнение за състоянието на
иделаните газове. Газова постоянна.
Законите на Бойл-Мариот, Гей-Люсак и Шарл
показват връзката само между два от известните три
паметъра на газа. Обобщаването на тези закони
позволява да се разкрие зависимостта между трите
параметъра чрез уравнението за състоянието на
газовете, което в най-общ вид се записва така.
F(p,v,T) = 0 или F(p,V,T) = 0
Законът на Гей-Люсак може да се запише така
v = F(p)T и ако се умножи с p, се получавa: pv =
pF(p)T = ?(p)T
т.е. получава се законът на Бойл-Мариот, който е
даден с уравнение pv = f(T)
Оттук следва: f(T) = ?(p)T
Тъй като f(T) е функция само на T, следва че ?(p)
може да бъде само някаква постоянна, която е
прието да се бележи с R, и се нарича газова
постоянна, с единица за измерване J/kg.K
?(p) = const = R
Тогава уравнението pv = pF(p)T = ?(p)T за 1кг газ
добива вида pv = RT и се нарича уравнение на
Клапейрон.
За произволно количество маса газ уравнението на
Клапейрон е: pV = mRT и се нарича общо уравнение
на състоянието на идеалния газ или газовата смес.
Газовата постоянна е важна топлофизична
характеристика на газовете и зависи само от
химическия състав на газа. Нейният физически
смисъл е следният: ако се приеме, че при постоянно
налягане 1кг газ се нагрее с 1 градус, от уравнението
на Клапейрон се получава: p(v2 – v1) = R, откъдето
се вижда, че R има смисъл на специфична работа на
разширение, която газът извършва при промяна на
температурата с един градус. Колкото газът е по-
лек, толкова по-голяма газова константа той има.
R
H2O
= 461,5 J/kg.K
5.Зъбни хидромашини-те са с външ-но и вътрешно
запалване на раб.ко-лела, като по голямо
разпростране-ни са намерили зъбните машини с
външно зацепване поради по прос-тата технология
на изработка.Ма-шината се състои от корпус,в който
плътно влизат 2 външно зацепени з.колелаедното от
които е водимо а другото водещо.При непрекъснато-
то им въртене се извършва обмен на енергия м/у
з.колела и работната течност.Зъбната хидромашина
мо-же да работи и в режим на помпа, и в режим на
хидро двигател, като та-кива на корабите с
използват за прехвърляна на масла и течни гори-
ва.Винови хидромашии-Намират приложение
изключително в масле-но хидр.системи за
задвижване,а също така и за транспортиране на
различни работни течности.Извест-ни са схеми на
мдвувинтови и мно-говинтови хидромашини,като
най-голямо приложение са намерили тривинтовите
помпи.За тях водещ е средния винт а водими са
страни-чните винтове,които са зацепени с основния
винт,плътно обхванати от корпуса на помпата.При
постоянно въртене на винтовете. Се образуват
херметично отделени работни каме-ри с постоянен
обем,които се прид-вижват по посокасъвпадаща с
оста на винтовете, и пренасят течността от областа
на ниско налягане в об-ластта на високо
налягане.Винтови-те помпи работят много равномер-
но,притежават висок КПД и са без-шумни.Единствен
недостатък е сло-жната технология на изработка на
винтовете.Пластинкови хидрома-шини-Отличават
се с проста и мало габаритна конструкция и
сравнител-но висок КПД.Различават с машини с
еднократно и многократно дейст-вие.При
хидромашините с едно-кратно действие работния
обем се реализира благодарение на екс-центритета
м/у ротора и статора.Те-зи машини са
обратими.Характерно за хидромашините с двойно
дейст-вие е,че са радиално разтоварени от
неуравновесени хидростатични усилия, което
позволява облекчено лагеруване на вала.статорът и
ро-торът са съосно разположени. Хид-равлични
цилиндри –те са най-из-ползваните
хидромех.преобразува-тели на енергия,имат про-сто
устр. и действие и висок КПД. Обичайно е тези
машини да се използват за ру-левата машина.
6.Устройство и принцип на действие на
центробежните помпи.Те са най-разпространените
хидр. машини от динамичен тип.Характерно за тях е
че автоматично регулират произво-дителността си в
зависимост от на-лягането в напорния тръбопровод,
бързоходни са и позволяват дирек-тно задвижване
от първичния дви-гател.Те работят с различни
течнос-ти,включително и със замърсени, без
особенни проблеми.Основния работен орган на
помпата е центро-бежното колело,което
непрекъснато се върти в определена посока.Коле-
лото е фиксирано неподвижно за вала лаггеруван в
корпуса на пом-пата,който завършва с спирален ди-
фузорен апарат.Същия чрез фла-нец се съединява
с напорния тръ-бопровод на сист.Работното колело
преобразува мех. Енергия в хидрав-лична на
изходящия поток течност с определени параметри
дебит и на-лягане.При установен режим на ра-бота
колелото се върти с постоянна ъглова скорост и
потокът след об-ръщане посоката на движ. от осево
в радиално направление,навлиза в м/улопатковите
канали с относител-на скорост W1.В м/улопатковите
ка-нали частиците на флуида увели-чават своята
преносна скорост в следствие на непрекъснатото
върт. движ. на колелото.По този начин абсолютната
скорост напотока на изхода е по-голяма от
абсолютната скорост на входа.Изходния ъгъл на
лопатките влияе в/у напора на цен-тробежната
помпа и в завсимост от ст-ста му се различават 3
типа работни колела:1Тип А-имат лопат-ки огънати
назад.2.Тип Б-имат из-правени лопатки 3.Тип В-имат
огъ-нати напред лопатки. Работните лопатки тип А
имат най-висок КПД защото в канала се реализират
по малки загуби от вихрообразуване. Те се
използват при центробежните помпи.При
центробежните вентила-тори където плътноста на
флуида е мн. По-малка в сравнение с течнос-тите се
използват колела тип В.При тях загубите от
вихрообразуване са приемливи поради намалените
га-барити и маса. Характеристики 1-работна
характеристика:Графична-та зависимост на
специфичната енергия на помпата в завиисимост от
обменния дебит при постоянна честота на въртене
на вала.Реална-та характеристика се получава след
отчитане на загубите в помпата. Действителната
специифична енер-гия е винаги по-малка от
теоритич-ната. 2-Универсална характеристи-ка-дава
обобщена представа за функционалните
възможности на помпата.Тя се определя опитно.
Свър-зване на центробежни помпи –За
получаване на съвмест-на характеристика при
последова-телна работа се сумират ординати-те,а
при паралелна абцисите. По-следователната работа
на 2 помпи се използва за създаване на висок напор
при минимално изменение на дебита, а паралелната
работа се използва за увеличаване на дебита в
системата.
7ПомпиОсови помпи-това са дина-мичен тип
машини с голяма произ-водителнст и ниска
специфична ен-ергия.Използват се като циркулаци-
онни и водоотливни помпи и като водометни
вододвижители в под-рулващото у-
во.Едностепенните осеви помпи се състоят от-
приемен тръбопровод,работно колело,изпра-вящ
апарат,напорен тръпопро-
вод.чертеж(фиг.3.36)Окръжните скорости на входа и
изхода са рав-ни по между си.От работното коле-ло
течността попада в направля-ващия апарат,където
потока се изправя,т.е. отстранява се окръж-ната
съставляваща на скоростта и динамичната
съставляваща на спе-цифичната енергия се
преобразува в налягане.Показана е напорно-раз-
ходна х-ка на осева помпа(фиг. 3.40)Х-ката има
седловина в зона 2 където работата на помпата е
не-устойчива и е свързана с явлението помпаж.В
зона 1 работата на пом-пата е нежелателна тъй като
КПД е нисък и напора е значителен.Екс-плоатацията
се извършва в зона 3 където се реализира най голям
де-бит при максимален общ КПД.Ре-гулирането
става по 2 спосба-чрез изменение на честотата на
въртене на първичния двигател и чрез изме-нение
на ъгъла на атака на крилния профил от
работнотото колело.Вих-рови помпи-делят се на
открит и закрит тип.Смокателния и нагнета-телния
канал при помпите открит тип са разположени
аксиално а при помпите закрит тип-радиално с пре-
града м/у тях.Радиалната хлабина м/у лопатките и
преградата е в гра-ниците 0,1-0,15.
(фиг.3.43)Течността се засмуква от колелото 2 през
вхо-дните канали 3,обменя няколкократ-но енергия с
лопатките на работно-то колело в периферията на
канала 3 и се нагнетява през изходния ка-нал 4.В
периферния канал течност-та извършва сложно
вихрово дви-жение. (фиг.3.50)Открито-вихрови-те
помпи са самовсмукващи ако са запълнени с
работна течност.Те имат малки габарити и маса.За
по-вишаване на всумкващата способ-ност се
практикува последователно работа на центробежно
и вихрово колело.Използват се в санитарните
корабни системи.Характеризират се с голя напор и
малка производи-телност.Показана е
действителната х-ка на вихровата помпа-зависи-
мостта на напора H,мощността P и КПД от
обменния дебит на Q на помпата.С намаляване на
дебита стремително се покачва напора,уве-личава
се и консумираната мощ-ност.Струйни помпи-имат
проста и надежна конструкция.Състоят се от
приемна камера и работна дюза, входен и
цилиндричен участък на камерата за смесване и
дифузор. Принципа на действие се заключава в
непосредствен обмен на енергия м/у работната
среда и потока. Струйните апарати се делят на:а)
според състоянието на взаимодей-стващите среди-
еднофазни,разно-фазни,с изменяща се фаза.б)спо-
ред свойствата на взаимодейства-щите среди-
свиваеми,несвива-еми,свиваемо-несвиваеми в)по
направлението на преместваната среда-ежектори и
инжектори.Струй-ни апарати в които работната и
пре-местваната среда са течности се наричат
струйни помпи.Те нямат подвижни части но имат
много ни-сък КПД.Основните параметри на
струйните помпи са:дебит на помп-ата,дебит на
работната течност, спесифична енергия и напор на
помпата, спесифична енергия и напор на работната
течност, относителен дебит на помпата.
9.Втори принцип на термодинамиката. Кръгови
процеси. Ентропия
Вторият принцип установява условията при които са
възможни превръщанията на работата в топлина и
обратно:
1.Превръщането на топлината в работа е възможно
само при наличие на два източника на топлина с
различни темератури; колкото температурият пад
между двата източника е по-голям,толкова по-
голяма част от топлината се превръща в работа, но
във всички случаи не всичката. Процесът не зависи
от естеството на работното тяло.
2.Топлината не може самопроизволно да премине от
по-студено към по-топло тяло без компенсация.
Топлината преминава от само себе си винаги от по-
нагретите към по-студените тела. Обратното никога
не става.
3.Осъществяването на вечен двигател е
невъзможно.
Машините се подразделят на топлинни двигатели,
които преобразуват топлината в работа и работни
машини, при които извършената работа за сметка на
механичната енргия се превръща в топлина. В
основата на това преобразуване стоят
термодинами4ните процеси. За да се извърши
някакъв термодинамичен процес е необоходима
система тела, състояща се от топлинен източник,
работно тяло и акумулатор на механи4на енергия.
(фиг 1.12 стр.45).Получаването на работа е
свързано с подвеждане на топлина от топлодатчика
1,разширяването на работното тяло в цилиндъра и
движението на буталото. При разширение на газа в
цилиндъра, температурата и налягането на
работното тяло ще станат равни на t и p на
топлоприемник 2 и ще се прекрати получаването на
работа.Работа ще се получи отново,акобуталото
след своето крайно положение се върне в изходно, а
работното тяло в процес на сгъстяване се върне в
първоначалното си състояние.Това са кръгови
процеси или цикли. Кръговият процес е такъв
термодинамичен процес, при който работното тяло
преминава през различни последователни
състояния и се връща в изходно
положение.Кръговият процес може да е затворен и
отворен. При отворените работното тяло не се
връща в изходно положение. Ако процесът протича
от ляво на дясно, той е прав, а ако е от дясно на
ляво -обратен. Положителна работа на разширение
(формула 1.106 стр 46). Отрицателна работа на
свиване. (форм. 1.107).
Резултатна работа ( 1.108). При всички прави
кръгови процеси Работата на разширение трябва да
бъде по-голяма от работата на свиване
(положителна работа – топлинен двигател). При
обратните процеси се изразходва работа, за да се
проведе процесът (работна машина). Но за който и
да е кръгов процес полу4ената работа е равна на
разликата от внесената и отведената топлина. За да
се осъществи кръгов процес е необходимо да се
обменят определени количества топлина – в една
част от контура трбва да се предаваа топлина на
работното тяло, а в друга част - да се отнема.
Кръговите процеси могат да са обратими и
необратими. Обратимият цикъл на Карно е идеален
кръгов процес за превръщане на топлината в работа
и представлява критерий за сравняване на всички
кръгови процеси, поради това че има макцимална
топлинна икономичност. (фиг 1.14).
Ентропията е величина , която определя
състоянието на работното тяло.
S=f(p,v); S=f(p,T); S=f(v,T). Тя може само да се
изчислява. За обратимите процеси ентрпията е
постоянна величина, а при необратимите
нараства, при това толкова пове4е , колкото пове4е
процесът се различава от обратимия.
10.Парообразно състояние на работното тяло.
Водна пара.
Парата е газ, получаващ се след изпарение и който
не е достатъчно отдалечен от точката на
втечняване.Парообразуване се нарича процесът на
преминаване на веществото от кондензирана фаза в
пара. Извършва се по 2 начина: кипене- интензивно
парообразуване при определена температура и
налягане в целия обем на течността. Отделената
пара има налягане =на това на околната среда;
изпарение-протича само на повърхността на
течността .Отделената пара има налягане по-малко
от общото налягане околната среда.
При всяка температура между точките на кипене и
замръзване течностите се изпаряват.Водните пари
се получават в парогенератори, а кондензират в
кондензатори. Идвата процеса протичат при
постоянно налягане – изобарно парообразуване и
кондензация.
3 етапа на парообразуване: загряване,
парообразуване и прегряване. При загряването на
течността тя кипи. Получава се влажна наситена
пара- смес от пара с малки капчици течност по
цялата маса. При допълнително подаване на
топлина течността се изпарява напълно – суха
наситена пара Ако се поднесе още топлина се
получава прегрята пара- това е парата , чиято
температура е по-голяма от темп. На наситената
пара при същото налягане. Разликата между темп.
На прегрятата и наситената пари се нарича степен
на прегряване. Прегретите пари се доближават до
идеалните газове
11. Цикли на ДВГ.
ДВГ са широко разпространени благодарение на
внасянето на горивото директно в работния
циллиндър. Затова не е нужен голям източник на
топлина (парен котел). Това ги прави компактни и с
голяма спрецифична мощност. Създава се по-висок
термичен к.п.д..
Газовите цикли са комбинации на различни
термодинамични процеси:
?цикъл с внасяне на топлина при постоянен
обем (цикъл на Ото)
?цикъл с внасяне на топлина при постоянно
налягане (цикъл на Дизел)
?цикъл със смесено внасяне на топлина ,
при който част от топлината се внася при
постоянен обем, а друга част – при
постоянно налягане.
Смесен цикъл: При движението на буталото от
ляво на дясно през смукателният клапан се
засмуква въздух. При обратното движение
въздухът се сгъстява, при което температурата се
повишава. Започва подаване на горивото и
изгарянето му в цилиндъра. Отначало горенето
протича при постоянен обем, а след това при
постоянно налягане. Газа се разширява. Когато
буталото стигне в крайно дясно положение се
отваря изпусктелният клапан. Налягането пада и се
изхвърлят отработените газове.
Отношението на първоначалния обем на тялото
към обема в края на сгъстяването се нарича степен
на сгъстяване: E=Vc/Va; а обema в края на
подвеждането на топлина към обема в края на
сгъстяването – степен на предварително
разширение : E=Vz/Vc; отношението на най-
голямото налягане в края на цикъла към
налягането в края на сгъстяването се нарича
степен на повишаване на налягането: ламда=Pz/Pc
12.Цикъл на газотурбинна уредба.
В съвременните ГТУ кръговият цикъл се
осъществява в няколко последователно свързани
агрегата, във всеки от които се извършва част от
цикъла. Изгарянето на горивото става при постоянно
наляганел.
Въздухът се засмуква от атмосферата и се сгъстява
адиабатно от начално налягане P1 до налягане P2 в
компресора К. Въздухът постъпва в горивната
камера, където едновременно се подава горивото.
То изгаря при постоянно налягане. Отделя се
количество топлина. Продуктите на горенето изтичат
през дюзата, минават през турбинния диск с лопатки
Л, като отдават кинетичната си енергия и след това
се изхвърлят в атмосферата с налягане, близко до
атмосферното.
?=Va/Vc –степен на сгъстяване;
?=Vz/Vc –степен на предварително разширение;
?=P2/P1 – степен на повишаване на налягането в
компресора;
КПД на цикъла= (q1-q2)/q1
q1=Cp (Tz – Tc) – коичество подведена топлина на
1кг въздух;
q2=Cp(Te – Ta) - количество отведена топлина;
Диаграма 1.27. стр. 74
13. Корабни енергетични уредби.
Предназначение и състав на КЕУ. Особености на
КЕУ.
Корабната Енергетична Уредба е комплекс от
двигатели,механизми и апарати с обслужващите ги
магистрали и системи, предназначени за
преобразуване на енергията на горивото в
механична, електрическа и топлинна енергия и
транспортирането и към потребителите.
Получените видове енергия осигуряват : движението
на кораба, безопасността и надеждността на
плаването, работата на механизмите в МО,
палубните механизми и у-ва. Ел. осветление,
действието на средствата за корабоводене,
управлението на механизмите, сигнализация и
автоматика, общокорабните и битовите потребности
на екипажа и пътниците, различни производствени
операции на транспортните кораби, техн. Флот и
корабите със спец. Предназначение.
В състава на КЕУ влизат:
Гл. корабна енергетична уредба (ГКЕУ) или КСУ –
служи за задвижващите или производствените
механизми представлява главни двигатели (Паро,
ядрени, атомни) обслужващите ги спомагателни
механизми, апарати и системи, валопроводите и
предавките.
Спомагателна КЕУ (СКЕУ) – осигурява корабните
механизми и ГКЕУ с всички видове необходима
енергия за нормалното им функциониране. Към
тях се отнасят спомаг. Двигатели (дизел-
генератори, турбогенератори) и аварийни дизел-
генератори, спомагателни котли, акумулаторната
станция и обслужващите ги механизми.
Механизми и апарати на общокорабните с-ми –
водоснабдяване, отопление, вентилация,
баластна, противопожарна, отводнителна и др. с-
ми.
Системи за автоматично и дистанционно
управление, контрол и защита на гл. и спом. ЕУ
механизмите и апаратите на общокорабните с-
ми.
Главните КЕУ могат да се класифицират по
следните основни принципи.
По вида на горивото – органическо или ядрено
По типа на гл. предавка – механически,
хидравлически, електрически, комбинирани.
Числото на гребните валове – едно валови и
многовалови
Типа на гл. двигатели – бутални ДВГ и бутални
парни машини, с турбинни двигатели газови (ГТ),
парни (ПТ) турбини комбинирани и др.
За главни и спомагателни двигатели най-често по
корабите се използват ДВГ дизели работещи по
открит цикъл.
ДЕУ са получили широко разпространение на
корабите с различно предназначение вследствие на
някои положителни особености.
Възможност за създаване на голям диапазон
агрегатни мощности на базата на стандартни
размери на цилиндрите.
Възможност за използване на различни типове
предавки.
Сравнително висока икономичност.
Относително лесна автоматизация на
управлението.
Най-разпространени за морските трансп. Кораби са
двутактовите кръстоглави с просто
действие ниско оборотни двигатели (100-170 мин^-1)
На буксирите, рибарските и специализираните
кораби с широко приложение се средно оборотните
и даже високо оборотните дизели (n> 1500 min^-1)
Корабните газо-турбинни уредби (ГТУ) се
подразделят на уредби с открит и закрит цикъл. При
откритите работното тяло след като премине през
турбината се изхвърля в атмосферата, а при
закритите се използва едно работно тяло което
извършва кръгооборот в изолиран от атмосферата
затворен тракт.
Корабните ГТУ работещи с органично гориво са
открит тип, а тези работещи с ядрено закрит за да се
осигури радиационна безопасност.
По голямо приложение по корабите са открили 1-вия
тип ГТУ ( с открит цикъл) преимуществата им са:
Голяма агрегатна мощност при малки габарити.
Висока надеждност и проста кинематична схема
Простота на обслужване, бързо пускане и
набиране на мощност.
Добра приспособеност към автоматизация и
дистанционно управление.
За водоизместващите кораби от решаващо
значение имат икономичността и
Моторесурса на уредбата а не толкова масата и
габаритите. Затова при тях се използват и ГТУ
индустриален тип
ПТУ са намерили широко приложение във флота. Те
позволяват да се получат достатъчно големи
мощности. Положителните им качества са:
Евтини горива
Възможност за усъвършенстване на топлинната
схема, чрез ре-генеративно подгряване на
захранващата вода и подобряване на началните
параметри на парата.
Повишаване на к.п.д. на отделните елементи на
ПТУ
Технико-експлоатационните показатели на ПТУ
нарастват с увеличение на мощността на турбините.
Атомни енергетични уредби (АЕУ) – топлинната
енергия се получава в ядрен реактор за сметка на
енергията освободена при делението на ядрата на
радиоактивните елементи.
В качеството на ядрено гориво реакторите използват
изкуствено обогатен уран. Горивото се поставя в
среда от вещества където забавя движението на
неутроните, получени при деленето на ядрата. Тази
част от реактора в която е разположено горивото се
нарича активна зона. По типа на тази зона
реакторите се делят на : Хомогенни – реактори в
които активната зона е съставена от еднородна смес
на ядрено гориво и забавителя.
Хетерогенни – реактори в които блоковете на
ядреното гориво са обкръжени от забавителя.
Корабните реактори имат хетерогенна структура на
активната зона, която е заобиколена от отражател
намаляващ утечката на неутрони от активната зона.
Предвидена е система за аварийна защита – с цел
мигновено прекратяване на верижната реакция.
Топлината се отвежда от реактора с топлоносител, в
корабни условия той най-често представлява вода.
Преимуществата на АЕУ се обуславят преди всичко
от високата концентрация на енергия в ядреното
гориво, това води до намаляване на запасите на
гориво до минимум и постигане на неограничена
далечина на плаване и автономност.
14. Основни технико-икономически показатели на
КЕУ. Есплоатационна надеждност на КЕУ.
Показателите на КЕУ могат да бъдат абсолютни и
относителни.
Мощността се характеризира с някоко показателя.
Ефективната мощност е мощността на изходния
фланец на двигателя. Мощността на главната
силова уредба /ГСУ/, подведена към движителите се
отличава от ефективната мощност с величината на
загубите в предваките и валопровода. За
определена скорост на движение на кораба с
мощността главната силова уредба се определя от
силата на съпротивлението на движението, която е
пропорционална на полезната тяга на движението.
Мощността необходима за преодоляване на
секундната работа на силите на съпротивлението на
движението на кораба, се нарича движеща
(буксировъчна) мощност или мощност на полезната
тяга. Тя се определя от формулата Nr=Rv=zPv, R-
силата на съпротивлението, v-скорост на движение
на кораба, z-брой на гребните винтове, P-полезна
тяга на гребния винт.
Значителна част от енергията на ГСУ се изразходва
за преместване ма масата на водата при работата
на гребните винтове за преодоляване на тривнето
на водата в лопатите на винта. Тези загуби се
оценяват с пропулсивния коефициент. Мощността
подведена към всеки гребен винт за осигуряване на
определена скорост, може да се изрази чрез
мощността на деижението Np=Nr/z.? , ?-
пропулсивният кпд.
Отчитайки загубите във валопровода и предвката,
ефективната мощност на главния деигател може да
се определи по формулата: Ne=(Nr.k
N
)/(z. ?
B
?
П
?) =
(Np.k
N
)/( ?
B
?
П
), ?
B
– кпд на валопровода, ?
П
– кпд на
предавката, k
N
– коефиицент на запаса на от
мощност. Коефициентът на запаса от мощност
отчита увеличението на силата на съпротивлението
на движението на кораба в условията на
експлоатацията.
Ако осевата линия на валопровода на кораба има
наклон към основната линия с ъгъл ? и разхождане с
ъгъл ? по отношение на диаметралната плоскост и
ако на ход се предвижда отбор на мощността от
главните двигатели, то ефективната мощност на
главните двигатели се определя с формултата:
Ne=Npk
N
/( ?
B
?
П.
cos ?.cos ?)+?Np, Nk-мощността
птвеждана от даден потребител.
Освен тези абсолютни показатели се изпозлват
относителни мощностни показатели.
Коефициентът на енергонаситеност e отношението
на мощността на КЕУ към водоизместването на
кораба ?
M
=N
?
/?, N
?
сумарната мощност подведена
към движителите, ? водоизместването при лятна
товарна марка.
Относителната мощност на корабната ЕЕУ
представлява отношението на мощността на ЕЕУ
към мощността на КЕУ Ре=Р
е?
/ N
?
, Р
е?
е сумарната
мощност на генераторите на корабната
електростанция.
Степента на електрификация е отношението на на
мощността на електродтанцията към
водоизместването на празния кораб ?
е
= Р
е?
/ ?
0
.
Масата на корабния енергетичен комплекс има
първостепенно значение, тъй като от една страна тя
влияе върху основните показатели на кораба, а от
друга – отразява в определена степен
експлоатационните свойства на КЕУ. В масата на
КЕУ влизат масата на машиннта уредба, включваща
масата на топлинните деигатели, генераторите на
работно тяло, предвките, спомагателните
механизми, топлообменните апарати, масата на
течностите в механизмите, апаратите,
тръбопроводите, масата на запасните части и
предмеит на КЕУ. Практически за маса на
енергетичната уредба се приема само масата на
машинната установка. Масата на енергетичните
запаси се отчита отделно, тъй като те зависят не
само от типа и мощността на КЕУ, но също и от
далечината на плаване и автономността. За оценка
на масата на енергетичната уредба се използват
няколко показателя.
Относителнат маса е g
OM
=G
M
.100/ ?, а
специфичната маса е g
M
=G
M
.100/ N
?
къето G
M
е
масата на енергетичната уредба. Снижаването на
габаритите и масата на машинната уредба,
намаляването на дължината на машиннното
отделение са съществен фактор за повишаване на
превозната себестойност на корабите. Основни
габаритни показатели са обемът на заеманите от
КЕУ помощения и дължината на тези помещения.
За показател на топлинната икономичност на КЕУ
може да бъде използван ефективният кпд на
главните двигатели ?
е у
=3600Ne/(B
г.д.
Q
d
) = 3600/
(q
e
Q
d
), или специфичния разход на гориво q
e
=
B
г.д.
.Ne, където B
г.д.
е разход на гориво в гланите
двигатели, Q
d
едолна топлина на изгаряне на
горивото.
Енергическата ефективност съществено влияе на
автономноста на КЕУ. Най-общо под автономност се
разбира сумарната продължителност на ходовите и
стоянъчни запаси режими на работа, които се
осигуряват от енергетичните запаси. При едни и
същи енергетични запаси автномността може да има
различни значения в зависимост от характера на и
относителната продължителност на режимите на
работа.
Маневрените показатели трябва да съответстват на
предназначението на кораба. Продължителността
на подготовката на установката за пуск и
постигането на пълна мощност след пуска се
определя от необходимото време за подгряване на
агрегатите и зависи съществено от масата на
подгряваноте детайли. Продължителността на
реверсса се характеризира с времето от началото на
изпълнението на реверсирането до началото на
работа да движителите в режим осигуряващ
изменение на направлението на упора. Най-тежки са
условията в случай на реверс на пълрн ход при
пълно натоварване на кораба. Важно качество е
достатъчно широкия диапазин на възможните
работни режими. ДВГ могат да работят устойчиво
само при честоти не по-малко от 20-30% от
номиналната. Това прави работата на ниски обороти
на дизелните установки с пряко предаване на
мощността на винт с постоянна крачка недостатъчно
сигурна.
Експлоатационна надеждност на КЕУ.
Надеждността е едно от основните свойства на
техническите съоръжения, което се заключава в
способността им да изпълняват зададените им
функции и да запазват във времето
експлоатационните си показатели в определени
граници. Надеждността се характеризира със
следните показатели: 1) безотказност: свойствата на
обекта непрекъснато да съхранява
работоспособност в продължение на определено
време 2) дълготрайност: свойството на обекта да
запазва работоспособност до настъпване на
пределно състояние в определени условия на
експлоатация с определение прекъсвания за
техническо обслужване 3) ремонтопригодност:
свойството на обекта, заключаващо се в
приспособеност за ремонт и техническо обслужване,
4) съхраняемост: свойство на обекта да запазва
работоспособност и изправнсот в определени
условия на съхраняване и транспортиране. Тези
определения са свързани с понятията изправност,
работоспособност, пределно състояние. Изправност
е състояние на обекта съответсващо на всички
изискванията на нормативно-техническата
документация. Работоспособност е състояние на
обекта, при което той е в състояние да изпълнява
зададените функции. Пределно състояние е
състояние на обкета, при което неговата
последваша експлоатация става технически
невъзможна или нецелесъобразна. Повреда е
събитие заключаващо се в нарушаване на
изправността на обекта. Отказ е събитите при което
е нарушена работоспособността на обекта.
Постепеният отказа възниква в
резултат на износване, корозия, експолоатация.
Вероятността за възникване на такъв отказ зависи
от предходната експлоатация на обекта. Внезапните
откази се характеризират със скокообразно
изменение на един или няколко параметъра
определящи работоспособността. В зависимост от
причината за техното възникване отказите се делят
на: 1) конструктивни: предизвикват се от
конструктивни недостатъци на обектите, възникват
обикновено в следствие не отчитане на
особеностите на експлоатация. 2) технологичните
откази могат да са в резултат на в резултат на
нарушаване на технилогията на изработване и
монтаж на елементите и обектите, недостатъчен
контрол на качеството. 3) експлоатационните откази
са в резултат на нарушаване на Правилата за
експлоатация на техническите средства на кораба 4)
отказите от износване възникват при норамлни
условия на експлоатация на кораба и КЕУ, тези
откази са свързани с износването на обектите и
елементите. 5)пълният отказ изклюва възмоността
за използване на обекта по предназначение до
възстановяване на неговата работоспособност.
6)частичният отказ допуска използването на обекта
при намаление параметри.
Показателите на надежсността не
могат да се опеделят точно, тъй като те зависят от
фактори със случаен характет, затова показателите
се разглеждат във вероятностне план. За качествена
оценка на надеждността са приети показателите
вероятност за безотказна работа, интензивност на
отказите, наработка на отказ, параметри на потока
на отказите. Всички показатели са свързани с
параметъра време. Вероятността за безотказна
работа Р(t) означава, че при определени условия на
експлоатация времето до настъпване на отказ ? ще
бъде най-вероятно по-гоялмо от разглежданото
време t т.е. P(t)>P(?>t). Показателят P(t)
характеризира вероятността, че в зададения период
няма да се наложи излизане на уредбата от
експлоатация за принудителен ремонт.
Вероятността за отказ Q(t) показва, че при
определени условия на експлоатация е вероятно
времето на работа до настъпване на поне един
отказ ? да бъде по-малко от разглежданото време t
тоест Q(t)>Q(?>t). състоянието на отказа и
работоспособността в съвкупността на обекта
съствляват пълната група събития и затова Q(t)
+P(t)=1. .
Опитът показва, че появяването
отказите във времето се подчинява на определени
закономерности. В началния период на
експлоатация (период на сработване) протича
постепенно намаляване на интензивността на
отказите до някакво стабилно значение, което се
запазва за продължително време (период на
нормална работа). На завършващия период на
експлоатация (период на стареене) започва
увеличаване на интензивността на отказите. Най-
характерен се явява показателят наработката до
едно принудително спиране на море, тъй като това
води до загуба на ход.
По показателите за дълговечност се
оценява загубата на работоспособност на КЕУ и
нейните елементо за целия период на експлоатация.
Под технически ресуср се разбира сумарната
наработка от началото на експлоатация на обекта
или капитален ремонт. Срокът на служба
представлява календарната продължителност на
експлоатация на обекта от началото на
експлоатацията му или капитален ремонт до
пределно състояние. Назначения ресуст е
сумарната наработка на обекта, при достиганеот на
която експлоатацията трябва да бъде прекратена,
независимо от неговото състояние.
15. Корабни горива. Видове и основни
характеристики.с
Горивото е основна част на корабните енергетични
запаси. Дизеловото гориво се използва от ДВГ с
възпламеняване от сгъстяване и в някой типове
газотурбинни уредби. Основните изисквания към
дизеловото гориво са: осигуряване на непрекъснато
и надеждно подаване на гориво в горивната камера,
опитмални параметри на възпламеняемост и
изпаряемост необходими за осъществяване на
лесно пускане и плавна работа, невисока слонност
кън отлагания в захранвашата система и
цилиндрите, ниска корозионност. Основните
качествени показатели на горивата се определят от
горивните им качества: цетановото число
характеризира склонността на горивото към бързото
възпламеняване; фракционен състав – съставките
на горивото имат различна температура на кипене.
При нагряване на горивото до 350
0
С 90% от
горивото трябва да се изпари; вискозитетът
определя качеството на разпръскване, характера на
протичане на горивния процес, плавността на
работа, големината на развиваната мощност.
Раличават се кинематичн, динамиче и условен
вискозитет. За единица на динамичния вискозитет се
използва поазът, Р. Кинематичния вискозитет е
равен на отношението на динамичния вискозитет
към плутността на течността или газа и се измерва в
сантистокси (cSt). Условният вискозитет е
отношението на времето за изтичане на 200 cm
3
от
изпитваната течност през калиброван отвор при
дадена температура към времето за изтичане на
същото количество вода, измерва се в градуси
Енглер; коксуемостта характеризира склонността
на горивото към нагарообразуване. Увеличаването
на коксуемостта води до отлагане на нагара в
отворите на разпръсквачите на дюзите, прегряване
на сегмените; киселинността способства за
корозиране на детайлите двигателя; съдържание
на пепел – образуването на пепел води
увеличаване на износването на триещите се части;
съдържанието на сяра стимулира корозията на
детайлите от горивната апаратура; механичните
примеси повишават износването на триещите се
части; наличието на вода влошава процеса на
горене; температурата на пламване е
температурата, при която парите на горивото и
въздуха образуват смес, способна да се възпламени
при поднасяне на открит огън. По правилата за
пожарна безопасност не се допуска използването на
гориво с температура на пламване под 65
0
С. Най-
специфично експлоатационно свойство на
дизеловите горива е се явява възпламеняемостта.
От нея зависят пускането, мощността,
икономичността и надеждността на двигателя.
Изпаряемостта е важнпо свойство за леките
дестилатни продукти. За тежките дизелни и моторни
горива изпаряемостта не оказва съществено
влияние.
Характеристиките на течливостта са особено важни
при ниски температури, тъй като тогава се
увеличава вискозитетът на горивата. Съдържанието
на сяра и сероводи строго се регламенитра в
характеристиката на горивата, тъй като от тях пряко
зависи количеството на образуваните отлагания и
корозията.
Горивата използвани в дизеловите ДВГ се разделят
на 3 основни групи – леки и тежки дизели и моторни
горива. Леките горива са дестилатите, използват се
в бързоходните двигатели. Характеризират се с
нисък вискозитет, ниска пламна точка, по-високо
цетаново число. Тежките горива се използват в
средно и нискооборотните двигатели, произвеждат
се в две разновидности, ралзичаващи се по
вискозитет, коксуемост, съдържание на сята.
Като течно гориво за главните котли се използва
предимно мазут. За спомагателните котли
обикновено се използва същото гориво като
главните. Мазутът е най-тежкия продукт от
фракционния дестилат на нефта. Мазутът се изгаря
в разпръснато състояние, което улеснява горенето.
Степента на разпръскване зависи от вискозитета и
форсунките. Колкото по-голям е вискозитета,
толкова по-трудно е разпръскването. Пламната
температура на мазута използван в корабните
паросилови уредни не трябва да бъде по-ниска от
90
0
С. В зависимост от съдържанието на сяра
мазутите се дели на 3 групи: нискосернисти
(съдържание на сяра под 0,5%), сернист (0,5-1%) и
високосернисти (до 3-4%). Сярата и серните
продукти са вредни примеси, които при изгарянето
на които се образуват вредни продукти,
предизвикват корозия на тръбопроводите и
цистерните. Ако в мазута има значителни
количества вода се намалява калоричността му и се
получава преразход. Водата усилва корозионната
дейност на серните съединения. Влажността на
мазута не трябва да превишава 1%. Влажността на
мазута може да се намали чрез отводняване или
подгряване.
Горивата на корабите се съхраняват в двойното
дъно, бордовите и централните танкове, които са
снабдени със средства за вентилация и мерителни
тръби. Горивото постъпва от бреговите бази чрез
шлангове. При голям вискозитет и ниска
температура мазута се подгрява. Количеството
мазут се определя по разликата в нивата на
бреговия резервоар или корабните цистерни
(обикновено се използват и двата метода). На
всички кораби се установяват обикновено две
посменно работещи разходни цистерни. В тези
цистерни снабдени със змиевици горивото се
подгрява, утаява се и водата се изхвърля. Газовете,
които се отделят от горивата са лесно запалими и
затова трябва да се спазва строга пожарна
безопасност. Влизането на хора се допуска след
вентилация и проверка с газанализатор. При
приемане на горивото задължително се вземат две
проби за анализ на качеството. За да могат тези
проби да отразят средното качество на горивото
първо се взрма генерална проба, от която се
получават контролните проби. Генералната проба се
взема в чиста бутилка от 1 литър, като 1/5 от
пробата се взема от горната част на танка, 3/5 от
средата и 1/5 част от най-ниската част на танка.
16. Корабни смазочни материали
Голямо влияние на дълговечността и надеждността
на механизмите и устройствата оказват маслата и
смазките. Тяхното основно предназначение е да
намалят интензивността на износване на детайлите
от триенето по между им. В зависимост от
предназначението се изменят и функциите на
смазочните материали, но в основата си преди
всичко те имат атифрикционно, косервационно,
хидралическо, уплътнително, електроизолационно и
техническо предназначение.
По агрегатното състояние маслата се делят на
течни, пластични, твърди и газообразни. Сред
течните смазки преобладават нефтените насла с
тазлични присадки. В последно време нараства
ролята на синтетичните масла. Животинските
мазнини и растителни масла намират ограничено
приложение в качеството си на присадки. Към
твърдите материали се отнасят веществата със
слоеста структура – графит, слюда и др. За
газообразна смазка служи въздухът или друга
газообразна смазка. Използват се при
високооборотните лагери.
Основната функция на смазочното масло -
намаляване на триенето, износването и
предотвратяване на задиране, се осъществява в два
различни режима на смазване: граничен и
хидродинамичен. Най-опасен от гледна точка на
дълговечността на двигателя е режимът на гранично
триене, който се наблюдава при пускането и
спирането на ДВГ. Качеството на маслото в този
случай се определя от маслеността и вискозитета.
Под масленост се разбира способността на маслото
да образува абсобционен слой върху твърдата
повърхност и по такъв начин да осигурява
минимален коефициент на триене. Високата
масленост на маслото се обуславя от наличието на
кислородосъдържащи вещества. Малеността на
маслото нараства в процеса на окисляването му в
двигателя, което води до появата на нови продукти –
алдехиди, спирт, фенол. Вискозитетът на маслото се
променя при изменение на температурата и
налягането. Колкото по-високо е налягането толкова
по-значително се повишава вискозитетът. Това е от
особено значение за възлите работещи при виско
налягане и температура. Нарастването на
вискозитета при повишаване на налягането зависи
от температурата. При много високи темпертари
вискозитетът зависи по-малко от налягането
отколкото при по-ниски температури.
За нискотемпертатурните свойства на маслата се
съди по температурата на течливост. Това е най-
високата температура, при която маслото загубва
подвижност. Температура, при която подвижността
на маслото е достатъчна за пускане на хладен
двигател е 10
0
-20
0
С над температурата на
течливост.
За подобряване на екдплоатационните качества на
моторните масла към тях се прибавят различни
химически съединения – присадки. Те се прибавят
към маслата още в процеса на тяхното изработване
в нефтопреработващите заводи и от този момент са
неизменна част от този вид масло.
В почти всички страни по света корабните масла се
класифицират по два основни показателя: условия
на тяхната работа и вискозитет. По условията на
работа маслата се делят на следните групи: 1)
обикновени масла – предназначени за нефорсирани
дизели, работещи с нискосернисти горива 2) масла
за по-тежки условия на работа от обикновените –
съдържат значително количество миещи и
антиокислителни присадки 3) масла за особено
тежки условия на работа – в зависимост от
особеностите на двигателя се разделят ня 3 серии.
С утежняване на условията на работа на маслата
колиеството на присадките се увеличава. Бългаският
държавен стандарт разделя маслата на две
категории – за бензинови и за дизелови двигатели.
Съществуват и две отделни спецификации за
техните качествва.
18. Корабни парогенератори
Корабният парен котел е уредба, която използва
топлината отделена от различни източници за
преобразуване на водата в пара. Парният котел и
устройствата, механизмите и уредите, които
осигуряват неговата работа образуват корабиня
парогенератор.
Когато парогенераторът е предназначен за
захранване на главният корабен двигател се
нарича главен, а когато захранва спомагателните
механизми – спомагателен.
Водотръбният парен генератор има следните
основни части: пароводен колектор (5), воден
колектор (15), екранене колектор (11), горелка (13),
тръбни снопове от водогрейни тръби (8), екранни
тръби (10), паропрегреватвл (14), водоподгревател
(18) и контролна арматура. Водогрейните и екранни
тръби свързват водния и екранния колектор с
барабана и образуват изпарителната нагрявна
повърхност на парогенератора. През стените на
тръбите и на другите нагревни повърхности
топлината се предава на водата. Екранът, както и
първите реодве тръби преимат голямо количество
топлина. Продуктите на горенето обтичат първо
тръбите на екраните и първите редове наклонени
тръби, след което преминават през
паропрегревателя и накрая обтичат външният ред
тръби. По-нататък газовете преминават през
водопрегревателя и излизат през димовата тръба.
В първите редове тръби, наречени възходящи,
водата се изпарава от наляганетп. Парните мехури
поличени при изпаряването, като по леки от водата
се издигат нагоре по тръбите и постъпват в
пароводния колектор. По тръбите от последните
реодве, наречени низходяши, водата като по-тежка
се спуска във водния колектор. По такъв начин в
резултат на разликата между плътностите на
водата и парата се извършва непрекъснато
движениет по определен контур.
Вътрешният обем на парогенератора се разделя на
воден и парен. Повърхността на водата, която
разделя парното и водното пространство се нарича
огледало на изпарението. За получаване на
прегрята пара, наситената пара се отвежда от
главния спирателен вентил в паропрегревателя .
тук парата се подсушава, като се изпарява
останалата в нея влага, прегрява се и се отправя
към консуматорите. Непрекъснатото отвеждане на
пара от парогенератора намалява намиращата се в
него вода. Затова постоянно се подава захранваща
вода. За контролиране на налягането на парата
служи манометър. Предпазният вентил изпуска
парата в атмосферата пти повишаване на
налягането. Обшивката затваря пространството
около основните части и образува
пещната камера и газохода на водотръбния
генератор. Парогенераторите имат следните
характеристики. На генерираната пара – налягане
на парата в котеля, температура, сухост, за
парогенераторите на прегрята пара – налягане и
температура на прегрятата пара.
Паропроизводителността е количеството на пара,
която се генерира за едница време. Те се разделя
на производителност на прегрята, наситена и
охладена пара. Топлинната мищност е пълното
количестов топлина, съдържащо се в
произведената пара за едница време Q=D(i
п
-i
в
).
КПД ?= D(i
п
-i
в
)/(B.Q). Разход на гориво – бива
минимален, номинален и максимален в зависимост
от натоварването. Водосъдържание w е
отношнието между масата на водата съдържаща
се в парогенератора и часовата му
производителност.
На съвременните кораби в кочеството на главни се
използват вдотръбни парогенератори с естествена
циркулация барабаен тип. Барабанни се наричат
парогенераторите, нагрявната повърхност на които
е образувана от водогрейни тръби, наклонени под
ъгъл 60-65
0
спрямо хотизонта и имат два или три
барабана. Един или два водни колектора и един
горен пароводен.
19. Спомагателни и утилизационни котли
На корабите за отопление на помещенията, за
санитарно-битови нужди, за подгряване на маслото
и горивото и течните товари на танкерите и други
цели се използва гореща вода или пара. За
получаването им се използват: гориво, изгаряно в
автономни котли, изгорелите газове от главните ДВГ

Това е само предварителен преглед

За да разгледате всички страници от този документ натиснете тук.

Корабни силови уредби - пищов

Предмет на техническата термодинамика. Основни параметри на състоянието на газообразните тела. Основни закони на идеалните газове. Термодинамично уравнение за състоянието на идеален газ. Устройство и принцип на действие на центробежните помпи...
Изпратен от:
pro-kid
на 2010-07-15
Добавен в:
Пищови
по Корабни силови уредби, машини и механизми
Статистика:
699 сваляния
виж още
 
Домашни по темата на материала
уреди за следене и измерване посоката на вятъра на кораб
добавена от Janika_12 29.10.2013
1
7
уреди за следене и измерване посоката на вятъра на кораб
добавена от Janika_12 29.10.2013
1
3
Подобни материали
 

Корабни двигатели с вътрешно горене


Тема: Да се извършат съответните изчисления, съобразно зададеното задание за двигател MAN B&W 5S35MC...
 

Електрообзавеждане на кораба-пищов


Структура и специфични условия на работа крабното електрообзавежадне. Етапи на развитие на корабната автоматика...
 

Лекция по техническа експлоатация на корабните енергетични уредби (ТЕКЕУ)


Целта на техническото обслужване и експлоатация е да осигури надеждна и безаварийна работа на КЕУ и нейните елементи, като осигури движението на кораба, обитаемостта на работните помещения...
 

Лекции - корабни двигатели с вътрешно горене и корабни силови уредби


Лекции за навигатори по КСУ, които ще помогнат за разбиране на КДВГ - принцип на работа и устройство...
 

Проектиране на корабна енергетична уредба


Дизеловите уредби са най-разпространения тип енергетични уредби, които се инсталират на морските и речни транспортни кораби. Това се дължи на следните им предимства...
1 2 »
 
Онлайн тестове по Корабни силови уредби, машини и механизми
Тест по корабна механика
изходен тест по Корабни силови уредби, машини и механизми за Студенти
Въпросите от теста обхващат раздела „Работен процес на корабните двигатели с вътрешно горене“.
(Труден)
35
27
1
5 мин
09.09.2011
Teст по корабна механика
тематичен тест по Корабни силови уредби, машини и механизми за Студенти
Тестът е подходящ за подготовката на студенти, изучаващи „Корабна механика".
(Труден)
38
35
1
4 мин
09.09.2011
» виж всички онлайн тестове по корабни силови уредби, машини и механизми

Корабни силови уредби - пищов

Материал № 539731, от 15 юли 2010
Свален: 699 пъти
Прегледан: 1,302 пъти
Предмет: Корабни силови уредби, машини и механизми, Корабостроене
Тип: Пищов
Брой страници: 10
Брой думи: 14,012
Брой символи: 88,473

Потърси помощ за своята домашна:

Имаш домашна за "Корабни силови уредби - пищов"?
Намери бързо решение, с помощтта на потребители на Pomagalo.com:

Последно видяха материала