автореферат диссертации по кораблестроению, 05.08.05, диссертация на тему:Сокращение расхода смазочного масла в судовых дизелях

НОВОСИБИРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ВОДНОГО ТРАНСПОРТА

-V

На правах рукописи УДК 621.43:621.436

^ V

4 Г

АЛИПА Владимир Леонидович

СОКРАЩЕНИЕ РАСХОДА СМАЗОЧНОГО МАСЛА В СУДОВЫХ ДИЗЕЛЯХ

(На примере АСК "Ленское объединенное речное пароходство")

Специальность

05.08.05 - Судовые энергетические установки и их элементы (главные и вспомогательные)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Новосибирск 1998

Работа выполнена в Новосибирской государственной академии водного транспорта.

Научные руководители: заслуженный деятель науки и техники

Российской Федерации, доктор технических наук, профессор, академик О.Н. Лебедев; кандидат технических наук, доцент, член-корреспондент РАЕН Б.О. Лебедев

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор, член-корреспондент РИА Половинкин В.Н.; заслуженный деятель науки и техники Российской Федерации, доктор технических наук, профессор, академик Матиевский Д. Д.

Ведущее предприятие АО "ЗСРП"

Защита состоится 19 июня 1998 г. в 1430 часов в 111 аудитории на заседании диссертационного совета К. 116.05.01 при Новосибирской государственной академии водного транспорта по адресу: 630099, Новосибирск, ул. Щетинкина, 33.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Новосибирской государственной академии водного транспорта.

Автореферат разослан jf-Jus-^-_1998 года.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью предприятия, просим направить в адрес указанного диссертационного совета.

Ученый секретарь

диссертационного совета К. 116.05.01, кандидат технических наук, доцент >

Г.С.Юр

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Проблема экономии и рационального использования сырьевых, топливно-энергетических и других материальных ресурсов является одной из важнейших для нашей страны, которая взяла курс на рыночные отношения. Эти задачи имеют большое значение и для речного флота, который потребляет значительное количество дефицитных нефтепродуктов. Вопросы экономии топлива и масла особо актуальны для АСК ЛОРП, где эти продукты имеют весьма большую стоимость. Доля затрат на смазочное масло в общих эксплуатационных расходах в АСК ЛОРП относительно небольшая (1,1-1,2 %). Однако, стоимость масла интенсивно растет. Это вызывает увеличение общих затрат на данный нефтепродукт, которые в 1995 году в пароходстве составили 1 млрд. 380 млн. рублей, а в 1996 году достигли 2 млрд. 600 млн. рублей. При существенном сокращении средств на ремонты очень непросто поддерживать СЭУ в хорошем техническом состоянии и сохранять на должном уровне их эксплуатационные характеристики. А это значит, что расход масла со временем будет дополнительно увеличиваться. На основании сказанного можно утверждать, что исследования, направленные на сокращение расхода масла, носят актуальный характер.

Цель исследования - разработка методов сокращения расхода смазочных масел в судовых дизелях на фоне общей тенденции к ухудшению технического состояния последних в связи с нехваткой финансирования ремонтных работ.

Методика. В диссертации применены как теоретические, так и экспериментальные способы исследования. В качестве теоретической основы работы использованы математическая модель и численный метод расчета процесса теггломассопереноса масляных пленок. Вычислительный эксперимент проводился на персональном компьютере.

При проведении опытов применялись оригинальные экспериментальные установки и современная измерительная и регистрационная аппаратура (электрическое и гидравлическое тормозные устройства, аналитические весы, электрические тахометры и др.). Обработка результатов эксперимента проводилась методами математической статистики.

Достоверность и обоснованность полученных результатов обеспечивается применением современной проверенной измерительной аппаратуры и проверкой соответствия теоретических выводов опытным данным.

Научная новизна. В известную математическую модель (и соответственно, в численный метод исследования) процесса тепломассообмена масляной пленки, находящейся на внутренней поверхности цилиндровой втулки, вне-

сены коррективы, дозволяющие учитывать падающий на слой масла лучистый поток.

Установлено, что сажевый налет на поверхность пленки оказывает существенное влияние на ее температурное состояние. Уменьшение сажевого покрытия ведет к падению температуры масла, а следовательно, к существенной его экономии. Это косвенно доказывает, что одной из основных причин снижения расхода масла при использовании водотопливных эмульсий (ВТЭ) является уменьшение сажеобразования в цилиндре.

На основании теоретических и экспериментальных исследований показано, что посредством повышения вязкости смазочного масла (в частности путем снижения температуры охлаждающей жидкости) можно заметно снизить его расход и повысить топливную экономичность дизеля с изношенными (вплоть до предельно-допустимого износа) деталями ЦПГ.

В результате анализа расчетного и экспериментального материала подтверждено, что работа судовых дизелей на долевых нагрузках является действенным методом экономии смазочного масла.

Практическая ценность работы заключается в том, что внедрение полученных результатов в практику обеспечивает сокращение расходов ГСМ. Это приобретает особо важное значение потому, что техническое состояние дизелей речного флота (в связи с недостаточным финансированием ремонтных работ) имеет тенденцию к ухудшению.

Реализация. Научные выводы и практические рекомендации диссертационной работы реализованы в АСК ЛОРП, что подтверждено соответствующим актом о внедрении.

Апробация. Результаты работы апробированы на судах АСК ЛОРП.

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 16 научно-технических статьях.

Объем. Работа состоит из введения, пяти глав и заключения, общим объемом 127 стр. машинописного текста, 40 рис., 19 табл. Список использованных источников содержит 144 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении изложена цель данной работы, указаны методы ее достижения, дается краткое описание проведенных исследований, сформулированы основные положения, представляемые к защите.

В первой главе в результате анализа расхода масла на судах АСК ЛОРП установлено, что в этом пароходстве наибольший общий расход масла имеет место у судов проектов 292, 21-88, Р-77, а наибольший относительный (приходящийся на одно судно) - у теплоходов проектов 292 и 428. Последние два

типа судов намечено использовать для проведения натурных испытаний. Отмечено, что техническое состояние флота АСК ЛОРП в связи с нехваткой финансирования имеет тенденцию к ухудшению, следовательно, расход масла будет дополнительно расти.

Констатировано, что наибольшей составляющей общего расхода масла в судовых дизелях является его угар, а основными компонентами угара служат испарение со стенок цилиндровых втулок и заброс в камеру сгорания, которые в свою очередь зависят от температурного состояния масляной пленки.

Проведен анализ методов возможного снижения расхода масла на угар. Из них отобраны предположительно наиболее действенные способы, которые можно использовать в условиях эксплуатации. Таковыми являются: снижение температуры охлаждающей жидкости; организация качественного рабочего процесса; работа главных двигателей на долевых нагрузках.

Из методов организации качественного рабочего процесса дизеля для исследования выбран способ, основанный на применении водотопливной эмульсии. Дано обоснование этому.

Сформулирована гипотеза, согласно которой тепловое состояние масляной пленки во многом определяется налетом сажи на ее поверхность. Чем больше этот налет, тем больше лучистой энергии воспринимает пленка, тем выше температура масла.

Сделанные по обзору выводы, а также другие материалы, изложенные в первой главе, позволили сформулировать задачи для решения в данной диссертационной работе. Они сводятся к следующему:

¡.Усовершенствовать одну из известных математических моделей процессов тепломассообмена масляной пленки с целью учета влияния лучистой составляющей теплообмена. Разработать на этой основе численный метод исследования процессов прогрева и испарения масляной пленки. Провести апробацию последнего.

2. Сделать попытку экспериментальным путем оценить влияние водотоп-ливных эмульсий на величину сажевого налета на поверхность масляной пленки.

3. Провести вычислительный эксперимент по изучению эффективности выбранных методов снижения расхода смазочных масел.

4. Теоретически и экспериментально оценить влияние снижения температур охлаждающей жидкости на механические и эффективные показатели двигателя.

5. Посредством лабораторных исследований и испытаний на судах проверить действенность выбранных методов сокращения расходов смазочного масла.

6. Сделать экономическую оценку методам сокращения расхода смазочного масла, основанным на применении ВТЭ и на работе главных двигателей на долевых нагрузках.

Вторая глава посвящена численному методу исследования процессов тепломассообмена масляной пленки, находящейся на зеркале цилиндровой втулки дизеля, с учетом лучистой составляющей. Известно, что при сгорании топлива в цилиндре дизеля образуется большое количество сажи, которая частично оседает на поверхность масляной пленки. Обладая высокой степенью черноты, она будет поглощать значительную часть падающего лучистого потока, способствуя тем самым дополнительному прогреву пленки. Посредством обработки литературных данных получена графическая зависимость, позволяющая оценить изменение лучистой составляющей по углу ПКВ. Эта кривая приведена на рис. 1. Здесь К =K1/Klm;iX, где Ki^q/qv, К1 гт«=(q/qг)max,Чs, Чр - соответственно суммарный и радиационный тепловые потоки, падающие на поверхность масляной пленки. Цифрой 1 на рисунке обозначены опытные точки, соответствующие номинальной NeH нагрузке; цифрой 2 - Ne=0,84NeH; цифрой 3 - Ne=0,74NSH. Величина Kimax установлена для каждой нагрузки. Начало графика соответствует началу горения.

Рис.1. Динамика изменения величины К от угла поворота коленчатого вала

Из рисунка видно, что опытный материал для всех режимов вполне удовлетворительно описывается одной кривой. Таким образом, зная суммарный тепловой поток, представляется возможным оценить его радиационную и конвективную составляющие, т.е.

Чр Чк

где Н.=К.1тах - максимальное значение (в долях единицы) лучистой составляющей в общем теплообмене (данной величиной задаемся в интервале опытных значений);

ql( - конвективная составляющая теплообмена.

В качестве теоретической основы исследования использована математическая модель процесса тепломассообмена масляной пленки, разработанная канд. техн. наук Б.О. Лебедевым. Однако в нее внесены коррективы, позволяющие учитывать падающий на пленку лучистый тепловой поток, т.е. суммарный теплообмен рассматривался как состоящий из радиационного и конвективного компонентов.

С учетом последнего, а также полагая, что безразмерная массовая концентрация паров масла в рабочем объеме цилиндра Споо->0, процесс прогрева и испарения пленки можно описать уравнениями энергии и баланса масс, которые соответственно примут следующий вид:

г ^ У

лтйи ,.йУ с Ср2Р2У-Т^ + Р2Л1-Т_ + Г с!т от

Ч.

Чк \ 1

= 0, (1)

сГУ а Сп <±с А,) 1 - Сп где ср2р2 - соответственно теплоемкость и плотность масла;

V - объем масляной пленки; Д1 - разность энтальпий пара и жидкости масла; Х2 - температура масла; Г - площадь поверхности масляной пленки; Гр - площадь радиационного теплообмена; q2 - тепловой поток от слоя масла к стенке цилиндровой втулки; р - плотность смеси паров масла и воздуха на поверхности пленки; Сп - безразмерная массовая концентрация пара масла на поверхности пленки;

Б - коэффициент молекулярной диффузии паров масла; а - коэффициент теплоотдачи от рабочего тела к слою масла; /.! - коэффициент теплопроводности паровоздушной смеси; т - текущее время.

Система (1), (2) замкнута, так как состоит из двух уравнений и включает в себя две неизвестных величины: \2 и V. К данной системе добавлены известные выражения, определяющие величины: Б, ср2 ,Д1,СП ,рДь Эти зави-

симости связывают искомые параметры с показателями рабочего процесса дизеля и свойствами используемого смазочного масла.

Величина коэффициента теплоотдачи от рабочего тела к слою масла находилась по выражению

а = ——, Т1-Т2

где Т, - температура рабочего тела;

Т2 - температура масляной пленки.

Кроме этого к определяющей системе уравнений были присоединены условия однозначности. В геометрические условия вошли: диаметр цилиндра Бц и ход поршня Б, степень сжатия е, отношение Яап=г/Ьш, где г=Б/2 - радиус кривошипа, Ьш - длина шатуна. К начальным условиям отнесены: начальная толщина 5М0 и начальная температура Т2о масляной пленки.

На границе «пленка-стенка цилиндра» использовано граничное условие первого рода, т.е. задано температурное поле внутренней поверхности цилиндровой втулки. На поверхности «рабочее тело-пленка» применено граничное условие третьего рода. Для этого считались известными параметры газовой среды (давление Р1 и температура ТО и суммарный коэффициент ат теплоотдачи.

На основании анализа литературных источников, в качестве расчетной формулы для определения а^ , была использована зависимость Эйхельберга с поправкой на давление наддува.

Текущие параметры рабочего тела (температура Т1 и давление Р1 газа в цилиндре) определялись по известной методике ЦНИДИ, где динамика тепловыделения оценивалась по рекомендациям Вибе.

Здесь в качестве начальных условий служат параметры газа в начале сжатия. В условия однозначности также входят: срг, т - соответственно угол тепловыделения и показатель характера сгорания по Вибе; фоп - угол начала тепловыделения.

Таким образом поставленная задача имеет в своей основе две самостоятельные математические модели. Одна рассматривает непосредственно процессы тепломассообмена масляной пленки, вторая - описывает рабочий процесс дизеля. Границей между ними является теплообмен между рабочим телом и масляной пленкой.

На базе упомянутых выше математических моделей был разработан численный метод исследования процессов тепломассообмена масляных пленок, находящихся на стенках цилиндровых втулок ДВС. Остановимся более подробно на его первой части.

Продолжительность хода поршня была разбита на К* равных отрезков времени, каждому из которых соответствовал поворот коленчатого вала на угол Дср=180/К*. Было принято К*=18. Изучение процесса прогрева и испарения проводилось на характерных поясках цилиндровой втулки, которые соответствовали положениям поршня при ср=0; 10; 20;...;170; 180°ПКВ. Высота пояска принималась равной 1 мм. Далее каждый характерный поясок был

разбит по толщине пленки на т' слоев высотой Д8м = • Было принято,

что все частицы каждого слоя имеют одинаковую температуру. Тогда для каждого слоя (за исключением обращенного в КС и непосредственно прилегающего к стенке цилиндровой втулки) уравнение (1) примет вид:

СрЗдоРг^о

с1ср

1-1,1 Л5„

- 1 г°-5(Ч1-1.1 +Чм)/,. и

~ бп ^

м

77 \Чд,1 Чд+мД^ ,

(3)

1=2,3...т'-1; ]=1,2...К*. Для слоя, прилегающего к стенке цилиндровой втулки: сП,

dф

_ 1 ^Чт'-Ц+Чт-А _ ) Чт', ( ^

_6п А5М 0,5Дбм™ > '

(4)

Для внутреннего слоя, граничащего с рабочим телом:

'р2Л,1р2\:'

2,1,1

с!ф

6п

аг (^-Чи)-

^2,1,1 + ^2,2,] Д5м1 + А5м2

(5)

К

£,(В-1)-Д±

( ¿IV, Л

Р2

1,1

<*ф )'

1=1;]=1,2,...,К*.

ч

Уравнение баланса масс (2) для первого слоя (1=1):

1=1и=1,2,...,К*.

В уравнениях (3), (4), (5) дополнительно обозначено:

Х2 - коэффициент теплопроводности масла.

Система (3)...(6) замкнута, т.к состоит из т'+1 уравнений и включает в себят'+1 неизвестных: 12,ь 12,2,. ■., 12>тм, Х2,т', VI. Аналогичное описание будет иметь место для всех К* характерных участков. Параметры рабочего тела находились посредством решения уравнений, описывающих рабочий процесс дизеля.

Апробация описанного численного метода проведена посредством сопоставления расчетного часового расхода масла на испарение с опытными данными по угару для развернутой машины 8Ч24/зб. Эта проверка дала вполне удовлетворительные результаты.

Третья глава посвящена изучению эффективности метода сокращения расхода смазочного масла, основанного на снижении температуры охлаждающей воды (ОВ). Здесь исследовано влияние температуры ОВ на: механические потери и эффективные показатели двигателя в целом; интенсивность испарения масляной пленки с внутренней поверхности цилиндровой втулки и заброс масла в КС; общий угар масла в судовых среднеоборотных дизелях. Посредством решения уравнения Новье-Стокса для случая движения плоских пластин по отношению друг к другу с зазором 8* между ними, заполненным смазочным маслом, установлены некоторые закономерности изменения потерь на трение. В частности показано, что увеличение вязкости масла при соответствующем росте величины 5 может не вызвать повышения механических потерь.

На экспериментальной установке, созданной на базе электрического тормозного устройства и двигателя 2Ч8'5/ц, методом прокрутки проведено исследование закономерностей изменения крутящего момента сил трения от температуры ^ охлаждающей воды. Опыты проводились на одном сорте смазочного масла (М14-В2) при использовании одной пары поршней и трех пар цилиндровых втулок, которые отличались степенью износа. Цилиндровые втулки варианта «а» по своему техническому состоянию соответствовали новому двигателю. Вариант «б» имел естественный износ, который был не-

много меньше допустимого. Наконец, вариант «в» был создан искусственно посредством обработки втулок на шлифовальном станке (износ здесь был немного меньше предельно допустимого).

Результаты исследований приведены на рис.2. Они подтверждают тот факт, что при снижении температуры ОВ механические потери в двигателе существенно возрастают. Также доказана правильность результатов теоретического анализа о том, что чем больше зазор между трущимися деталями (в определенных пределах), тем, при прочих равных условиях, меньше механические потери в трущихся парах. Так, в частности, из рисунка следует, что механические потери для варианта «а» при температуре ОВ, равной 90°С, и варианта «в» при температуре ОВ, равной 65°С, для рассматриваемого случая примерно одинаковы.

При помощи численного метода, основы которого изложены в главе 2, проведено исследование влияния температуры ОВ на интенсивность испарения масляной пленки. На рис.3 приведены некоторые результаты этой работы. Здесь цифрой 1 обозначены данные, соответствующие температуре Тст внутренней поверхности цилиндровой втулки, равной 427 К; 2 - Тст=373 К; цифрой 3 - Тет=345 К. Расчеты проведены для одного цилиндра двигателя Ч24/36. Из рисунка видно, что снижение Тст, а это можно достичь понижением температуры ОВ, является действенным методом уменьшения расхода масла на испарение.

На специальной установке, созданной на базе двигателя 2Ч8,5/ц, было

проведено исследование влияние температуры ОВ на заброс масла в КС. На

*

рис.4 приведены зависимости заброса Смз масла от времени т для трех зна-

нений температуры ОВ: 1 - 20°С; 2 - 40°С; 3 - 85°С. Из рисунка видно, что величина Хак существенно влияет на заброс масла, который растет с ее увеличением.

Конкретная зависимость Омз от температуры охлаждающей воды приведена на рис.5. Снижение темпа роста величины заброса масла с увеличением ^в, видимо можно объяснить характером температурной зависимости вязкости масла.

700

10 20 30 40

толщина масляной пленки, мш

Рис.3. Влияние толщины масляной пленки и температуры стенки цилиндровой втулки на интенсивность испарения масла

Рис.4. Зависимость заброса масла в КС от Рис.5. Зависимость заброса масла в КС от температуры ОВ и времени температуры ОВ

Чтобы проверить предположение о том, что при уменьшении температуры охлаждающей воды возможно снижение эффективных показателей двигателя за счет увеличения механических потерь и роста потерь теплоты в сис-

12

тему охлаждения были проведены испытания двигателей 2Ч8'5/ц по нагрз'-зочной и 6Ч1б/22>5 по винтовой характеристикам, которые показали следующее:

а) при хорошем техническом состоянии цилиндропоршневых групп (ЦПГ) дизеля и при его мощности, равной 0,8... 1,0 от номинала, уменьшение температуры ОВ ведет к небольшому повышению экономичности двигателя. При мощности, меньшей 0,7 от номинала, снижение температурного уровня охлаждения дизеля сопровождается повышением расхода топлива;

б) при увеличении износа деталей ЦПГ дизеля интервал мощности, в котором снижение температуры ОВ вызывает увеличение экономичности двигателя, возрастает. Увеличивается и сам экономический эффект от понижения температурного уровня охлаждения.

Таким образом теоретические (расчетные) и опытные (лабораторные) исследования показали, что снижение температуры ОВ является действенным методом уменьшения угара масла. Эффективность этого способа особенно высока для изношенных двигателей, где данное мероприятие ведет как к существенному снижению расхода масла, так и к повышению эффективных показателей машин. Последнее можно объяснить тем, что в этом случае положительное влияние вязкости масла на герметизацию КС заметно превышает негативное воздействие увеличения сил трети и потерь теплоты в охлаждающую воду.

Исследование влияния температуры охлаждающей воды на общий угар масла проводилось на судах АСК ЛОРП. Первая серия опытов была реализована на теплоходе ОТ-2130 (проект 428). На судне в качестве главных установлены два двигателя марки Г70. Вторая серия была проведена на сухогрузном теплоходе «Сибирский 2123» (проект 292). Здесь в качестве главных использованы два дизеля марки Г60.

Проведенные испытания подтвердили результаты теоретических и лабораторных исследований. Так, снижение температуры ОВ в дизелях теплохода ОТ-2130 с 70°С до 37,5°С привело к сокращению угара масла на 37,3%. Аналогичные результаты были получены и на теплоходе «Сибирский 2123».

Четвертая глава посвящена использованию в судовых двигателях ВТЭ дизельного топлива, как средства сокращения расхода масла.

Для изучения процесса выпадения сажи на стенки КС дизелей было проведено две серии опытов. Первая серия была реализована на дизеле 6ЧН1б/22>5. Она имела целью исследовать влияние ВТЭ на динамику образования налета сажи непосредственно на стенках камер сгорания двигателей. В результате установлено, что при переводе дизеля на эмульгированное топливо количество нагара уменьшается примерно в два раза. Исследованию процессов сажеобразования при сжигании топлива на поверхности стенки была

посвящена вторая серия экспериментов. Опыты проводились на лабораторной установке, которая представляла собой бомбу калориметрического прибора В08 - М. Сначала в бомбе на подложке сжигалось 0,5 г чистого дизтоп-лива, а потом - ВТЭ с присадкой воды 15% по массе. Навеска топлива во втором случае увеличивалась на величину, соответствующую доле воды в эмульсии, для того, чтобы во всех экспериментах количество «безводного» топлива было одинаковым. Эти эксперименты показали, что и в данном случае (сжигание топлива в слое) при использовании ВТЭ отложений на стенках КС значительно меньше.

Посредствам анализа результатов вычислительного эксперимента установлено, 1по сажевый налет на поверхности масленой пленки оказывает существенное влияние на ее температурное состояние - уменьшение сажевого покрытия ведет к снижению лучистого восприятия масляного слоя и к падению его температуры. Последнее в свою очередь заметно сокращает расход масла. Это наблюдение убедительно доказывает, что одной из основных причин снижения расхода масла при использовании ВТЭ является уменьшение сажеобразования.

Проведены теплотехнические испытания главных двигателей теплохода «Сибирский - 2103» (проект 292), который принадлежит АСК ЛОРП. Это исследование показало, что перевод СЭУ с дизельного топлива на его ВТЭ позволяет заметно (на 4,47 %) сократить расход топлива.

Используя материалы теплотехнических испытаний теплохода «Сибирский - 2103», литературные данные по расходу масла при использовании дизельных топлив и их ВТЭ, а также сведения АСК ЛОРП по затратам, связанным с приобретением, монтажом на судне и эксплуатацией установок для получения ВТЭ, проведен экономический расчет, который показал, что использование ВТЭ дизельного топлива на судах проекта 292, принадлежащих АСК ЛОРП, экономически целесообразно.

Пятая глава посвящена методу снижения расхода смазочного масла посредствам эксплуатации СЭУ на долевых нагрузках.

На основе численного метода, изложенного во второй главе, для двух судовых среднеоборотных двигателей, работающих по винтовой характеристике, построены зависимости изменения количества масла, испарившегося со стенок цилиндровых втулок, от частоты вращения коленчатого вала (кривые 1 на рис. 6; 7). Посредствам обработки опубликованного в литературе материала разработан и предложен для дальнейшего анализа ориентировочный метод нахождения количества масла, забрасываемого в КС дизелей. На этой основе для выбранных типов дизелей построены графики изменения данного параметра от частоты вращения коленчатого вала (кривые 2). Путем суммирования двух основных составляющих расхода масла (испарения и за-

броса) получены графические зависимости его угара от частоты вращения коленчатого вала двигателей (кривые 3).

1,2 ■ 0,8 J

1-См.исп.

1 —о— 2-GM.3 1 —А—З-СМ.У

г '

325 п, мин-'

Рис.6 Кривые расхода масла для двига- Рис.7. Кривые расхода масла теляГбО — -

теля Г70-5

для двига-

Из рисунка следует, что при переходе судовых главных дизелей на долевые нагрузки расход масла в них существенно сокращается.

На теплоходе «Сибирский - 2122» (проект 292) проведены экспериментальные исследования по оценке влияния режима работы главных двигателей на угар масла. Результат - сокращение на 25 % расхода масла при переходе с частоты вращения 375 мин"1 на 335 мин1. Это вполне удовлетворительно согласуется с данными, приведенными на рис. 6 (23,22 %). Отсюда вывод: экспериментальные исследования подтвердили теоретические в том что работа главных двигателей речных теплоходов на долевых нагрузках является эффективным методом сокращения расхода смазочного масла.

Посредствам экономического анализа показано, что оптимальные режимы работы СЭУ теплоходов пр. 292 лежат, как правело, в области долевых нагрузок главных двигателей. При этом установлено, что доля расходов на смазочное масло составляет 1,7...3,1 % от общих затрат на содержание судна В тоже самое время доля расходов на топливо значительно выше (27... 56 %).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. в известную математическую модель (и соответственно, в численный метод исследования) процесса тепломассообмена масляной пленки находящейся на внутренней поверхности цилиндровой втулки, внесены коррективы позволяющие учитывать падающий на слой масла лучистый поток

2.3

2.4

2

1.6

225

275

2. Анализ материалов вычислительного эксперимента позволил установить, что снижение температуры ОВ ведет к существенному сокращению расхода масла на испарение со станок цилиндровых втулок ДВС.

3. В результате численного исследования также подтверждено, что при уменьшении температуры ОВ заметно снижается температурный уровень масляной пленки. Это дает основание ожидать, что в этом случае, благодаря увеличению вязкости масла, сократится его заброс в КС дизеля. Данное предположение подтверждено экспериментально.

4. Испытания, проведенные на судах АСК ЛОРП, подтвердили теоретические и экспериментальные (лабораторные) результаты о том, что понижение температуры ОВ является действенным методом сокращения расхода смазочного масла. Метод весьма прост в осуществлении, что особенно важно для практического использования на флоте.

5. Теоретически и экспериментально показано, что снижение температуры ОВ ведет к росту механических потерь в двигателе. При этом также было обнаружено, что увеличение зазоров между трущимися деталями (что в частности может быть результатом износа) при прочих равных условиях ведет к уменьшению потерь трения.

6. Анализ результатов вычислительного эксперимента по испарению масляной пленки, а также опытные данные по забросу масла в КС и по влиянию температуры ОВ на экономические показатели двигателей позволили констатировать, что эффективность снижения температурного уровня охлаждения особенно высока для изношенных дизелей, где это мероприятие ведет как к существенному сокращению расхода масла, так и к повышению эффективных показателей машин.

7. На основании экспериментов, проведенных на двигателе 6ЧН16/22,5 и в калориметрической бомбе, косвенно показано, что при переходе на ВТЭ отложения сажи на масляную пленку внутри цилиндра резко уменьшаются.

8. Посредствам анализа результатов вычислительного эксперимента установлено, что сажевый налет на поверхность пленки оказывает существенное влияние на ее температурное состояние. Уменьшение сажевого покрытия ведет к падению температуры масла, а следовательно, к существенному сокращению его расхода. Это наблюдение убедительно доказывает, что одной из основных причин снижения расхода масла при использовании ВТЭ является уменьшение сажеобразования в цилиндре.

9. Экономический расчет показал, что использование ВТЭ дизельного топлива на судах 292 проекта, принадлежащих АСК ЛОРП, вполне обосновано.

10. Теоретические (анализ результатов вычислительного эксперимента по испарению масляной пленки и др.) и экспериментальные (результаты ис-

пытаний теплохода 292 проекта, принадлежащего АСК ЛОРП; лабораторное изучение динамики заброса масла в КС дизеля) исследования подтвердили предположение о том, что работа главных двигателей речных теплоходов на долевых нагрузках является эффективным методом сокращения расхода смазочного материала.

11. Посредством экономического анализа показано, что оптимальные режимы работы СЭУ теплоходов 292 проекта лежат в области долевых нагрузок главных двигателей. Поэтому с этой стороны использование метода экономии смазочного масла, основанного на снижении эксплуатационной мощности двигателей, противопоказаний не имеет.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Алипа В.Л. Расход смазочного масла на судах акционерной судоходной компании «ЛОРП» // Дизельные энергетические установки речных судов: Сб. науч. тр. /НГАВТ. - Новосибирск, 1996. - С. 80-82.

2. Алипа В.Л. Влияние износа деталей ЦПГ и вязкости масла га механические потери в ДВС. // Дизельные энергетические установки речных судов: Сб. науч. тр. /НГАВТ. - Новосибирск, 1996. - С. 83-86.

3. Лебедев Б.О., Алипа В.Л. Особенности физико-математической модели процесса тепломассообмена масляной пленки, вызванные сажевым налетом // Дизельные энергетические установки речных судов: Сб. науч. тр. /НГАВТ. - Новосибирск, 1996. - С. 87-90.

4. Алипа В.П., Антонов В.Е., Лебедев Б.О. Экспериментальное исследование влияния износа деталей ЦПГ и вязкости масла на механические потери в ДВС // Проблемы интеграции науки и образования: опыт и перспективы: Материалы конф. / Рос. акад. наук. Сиб. отд. и др. - Новосибирск, 1997. - С. 208-210.

5. Алипа В.Л., Лебедев Б.О. Влияние сажевого налета на тепловое состояние масляной пленки, находящейся на стенке цилицдровой втулки дизеля. // Проблемы интеграции науки и образования: опыт и перспективы: Материалы конф. / Рос. акад. наук. Сиб. отд. и др. - Новосибирск, 1997. - С. 211214.

6. Алипа В.Л. Численное исследование динамики изменения температуры поверхности масляной пленки в дизелях // Проблемы интеграции науки и образования: опыт и перспективы: Материалы конф. / Рос. акад. наук. Сиб. отд. и др. - Новосибирск, 1997. - С. 215-217.

7. Алипа В.Л., Лебедев Б.О. Влияние режима охлаждения дизеля на испарение масляной пленки // Электроснабжение, электрооборудование, автоматика речных судов и промышленных предприятий: Сб. науч. тр. / НГАВТ. - Новосибирск, 1997. - С. 108-110.

8. Алипа B.J1. Исследование расхода масла у двигателя, работающего по винтовой характеристике // Электроснабжение, электрооборудование, автоматика речных судов и промышленных предприятий: Сб. науч. тр. / НГАВТ. - Новосибирск, 1997. - С. 111-113.

9. Алипа В.Л., Петриченко И.Н. Сажеобразование при горении топлива и водо-топливной эмульсии со свободной поверхности // Электроснабжение, электрооборудование, автоматика речных судов и промышленных предприятий : Сб. науч. тр. / НГАВТ. - Новосибирск, 1997. - С. 114-116.

10. Алипа В.Л., Лебедев Б.О. Экспериментальное исследование влияния температуры охлаждающей воды на эффективный расход топлива двигателя, работающего на нагрузочной характеристике // Сиб. науч. вестн. / Рос. акад. естеств. наук. - Новосибирск, 1997. № 1. - С. 51-53.

11. Алипа В.Л., Антонов В.Е., Лебедев Б.О. Экспериментальное исследование влияния температуры охлаждающей воды на заброс смазочного масла в КС дизеля. // Сиб. науч. вестн. / Рос. акад. естеств. наук. - Новосибирск, 1997. №1,-С. 48-51.

12. Алипа В.Л. Экспериментальное исследование влияния нагрузки дизелей на угар смазочного масла. И Сиб. науч. вестн. / Рос. акад. естеств. наук. - Новосибирск, 1997. № 1. - С. 64-65.

13. Алипа В.Л., Лебедев Б.О. Экспериментальное исследование процесса отложения сажи на стенки КС дизеля. // Дизельные энергетические установки речных судов: Сб. науч. тр. /НГАВТ. - Новосибирск, 1998. - С. 46-48.

14. Алипа В.Л. Экспериментальное исследование влияния температуры охлаждающей жидкости на угар масла. // Дизельные энергетические установки речных судов: Сб. науч. тр. /НГАВТ. - Новосибирск, 1998. - С. 49-50.

15. Алипа В.Л., Лебедев Б.О. Влияние температуры охлаждающей воды на эффективный расход топлива двигателя, работающего по винтовой характеристике. // Дизельные энергетические установки речных судов: Сб. науч. тр. /НГАВТ. - Новосибирск, 1998. - С. 51-53.

16. Алипа В.Л., Долгополов Г.А. Оценка экономической целесообразности применения водо-топливных эмульсий на судах АСК ЛОРП. // Дизельные энергетические установки речных судов: Сб. науч. тр. /НГАВТ. - Новосибирск, 1998.-С. 54-56.

Подписано в печатьоригинал макета..................

Бумага офсетная №1, формат 60 на 90, печать офсетная. Усл. Печ. Л. d.., тираж 100 экз, заказ ....

Новосибирская государственная академия водного транспорта (НГАВТ), 630099 Новосибирск ул. Щегинкина, 33 Отпечатано в отделе оформления НГАВТ