柴油机的性能指标课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,JMI,轮机工程系,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Chapter 1 柴油机的基本知识,1-1 柴油机的工作原理,1-,2,柴油机的性能指标,1-,3,柴油机的分类和发展,JMI,Chapter 1 柴油机的基本知识1-1 柴油机的工作原,2,1-,2,柴油机的性能指标,指标的作用：,用来从总体上或从某一方面来判断或衡量一台柴油机的性能。,包括：,动力性指标、经济性指标、运转性指标（冷起动、加速性与加载性、排放性）、可靠性和耐久性指标、重量和外形尺寸指标等。,2 1-2 柴油机的性能指标指标的作用：,2,3,1-,2,柴油机的性能指标,1. 动力性指标,2. 经济性指标,3. 其他常用参数,性能指标,3 1-2 柴油机的性能指标1. 动力性指标2. 经济性指,3,4,1-,2,柴油机的性能指标,性能指标的分类：,指示指标,有效指标,评价,气缸内,工作完善程度的指标，考虑,燃烧,的完善程度和,传热,损失。,在指示指标的基础上考虑了机械损失后，在柴油机输出轴上所得到的指标。,柴油机的工作参数,表征柴油机的机械负荷、热负荷、基本结构和强化程度的参数。,4 1-2 柴油机的性能指标性能指标的分类：指示指标有效指,4,5,1. 动力性指标,用以评价柴油机对外作功能力的指标。,动力性指标,1. 1 平均指示压力,p,i,1.2 指示功率P,i,1.4有效功率P,e,1.5平均有效压力 p,e,1.3机械效率,m,1.6 转速和活塞平均速度,5 1. 动力性指标用以评价柴油机对外作功能力的指标。动,5,6,2. 柴油机的经济性指标,指示油耗率,g,i,指示热效率,i,有效油耗率g,e,有效热效率,e,经济性指标,6 2. 柴油机的经济性指标指示油耗率gi指示热效率i有效,6,7,柴油机性能指标两大类,m,7 柴油机性能指标两大类m,7,8,1.1 平均指示压力,p,i,定义：,发动机每个工作循环，单位气缸容积所做的指示功,L,i,。,P,i,=,L,i,/ V,s,(N/m,2,或p,a,),作用：,用来比较不同类型和不同气缸尺寸的气缸工作容积的做功能力；评价气缸工作容积的利用程度。,P,i,气缸,强化程度,，,工作循环完善程度,。,影响,P,i,因素：,（循环供油量和燃烧质量）,p12（1）（2）（3）（4）。,从柴油机工作循环完善的角度进行分析。,判断下列哪种情形的,P,i,高？为什么？,增压机与非增压机；四冲程机与二冲程机；二冲程直流扫气与弯流扫气。,8 1.1 平均指示压力pi定义：,8,9,1.2 指示功率,P,i,定义：,发动机在单位时间内气缸内工质推动活塞所做的功（kW）。,对既定柴油机而言，,V,S,和,m,为定值，令 C=,V,S,m /60000,，,C气缸常数。,上式可表达为：,P,i,=,C p,i,n i,m,冲程数,“四”取1/2;“二”取1,9 1.2 指示功率Pi定义： 对既定柴油机而言，VS和m,9,10,1.3 机械效率,m,1）机械损失,指作用在活塞上的指示功率传递到曲轴的（有效功率）过程中所损失的功率。,机械损失的功率,P,m,作用在活塞上的指示功率传递到曲轴的过程中所损失的功率。,包括：,摩擦损失活塞环与缸套之间最大,拖动损失随转速而加大；,泵气损失仅发生在非增压四冲程机。（,增压机不但不损失，反而增加规律；二冲程机无进排气冲程，为零）。,10 1.3 机械效率m1）机械损失 机械损失的功率Pm,10,11,1.3 机械效率,m,2）机械效率,m,m,=（,P,i,-,P,m,）/,P,i,=1-,P,m,/,P,i,从上式可知：,P,m,m,机械效率,m,影响因素：,负荷、转速、滑油温度、冷却水温、安装质量等。,对同一台柴油机而言：,n不变，负荷,m,。柴油机空载运行，全部指示功消耗于摩擦损失，,m,= 0。,负荷不变，n 摩擦耗功,m,通常柴油机出厂时，厂家以,m,n,的形式给出,m,值,，可根据使用转速和负荷查出,m,。,11 1.3 机械效率m2）机械效率m 机械效率m影响,11,12,1.4 有效功率,P,e,定义：,柴油机曲轴飞轮端单位时间所输出的功。,P,e,= P,i,P,m,=,P,i,m,注：实际使用时，,P,e,不是通过计算，而是由测功器测出。,制动功率（BHP，,Brake Horse Power,）,在柴油机试验台上用水力测功器（电力测功器）测定输出扭矩再计算出的功率。,轴功率（SHP，,Shaft Horse Power,）,在柴油机装船后，用传递式测功仪测得。,一般BHP,SHP。,12 1.4 有效功率Pe定义： 注：实际使用时,12,13,1.4 平均有效功率,P,e,定义：,柴油机曲轴飞轮端单位时间所输出的功。,P,e,= P,i,P,m,=,P,i,m,注：实际使用时，,P,e,不是通过计算，而是由测功器测出。,制动功率（BHP，,Brake Horse Power,）,在柴油机试验台上用水力测功器（电力测功器）测定输出扭矩再计算出的功率。,轴功率（SHP，,Shaft Horse Power,）,在柴油机装船后，用传递式测功仪测得。,一般BHP,SHP。,13 1.4 平均有效功率Pe定义： 注：实际使,13,14,2.1 指示热效率与指示油耗率,1）指示热效率,i,指示功的热当量与相应消耗的燃料热当量之比。,若测得：柴油机每小时油耗量为,B,( kg / h ) ，查得：燃油的发热值为,H,u,，一般取值为42700 ( kj / kg ) 。则：燃料的热当量为：,B H,u,/3600,( kj / s ; kW ),那么：,i,=,3600,P,i,/ B H,u,2）指示油耗率,g,i,指单位指示功率每小时燃油消耗量。,g,i,=B/P,i,（,kg /kW h,）,指示热效率与指示油耗率的关系：,（成反比关系）,14 2.1 指示热效率与指示油耗率1）指示热效率i,14,15,2.2 有效燃油消耗率与有效效率,1）有效燃油消耗率,g,e,每一千瓦有效功率每小时消耗的燃油量。,ge,=,B/Pe,（kg/kWh）,ge的意义,：评价不同形式柴油机的经济性；,用来计算航次载油量和油舱容积。,2）有效热效率,e,曲轴有效功所消耗的热量。,15 2.2 有效燃油消耗率与有效效率1）有效燃油消耗率ge,15,16,3. 柴油机其他常用参数,3.1 最高爆发压力,p,Z,3.2 排气温度,t,r,3.3 活塞的平均速度,C,m,3.4 行程缸径比S/D,3.5 强化系数,p,e,C,m,3.6 压缩比,3.7 重量指标,3.8 外形尺寸指标,表征柴油机机械负荷、热负荷、基本结构、强化程度和排放性能的参数。,16 3. 柴油机其他常用参数3.1 最高爆发压力pZ3.,16,17,3.1最高爆发压力,p,Z,表征柴油机机械负荷的主要参数之一。,p,Z,动力性,、经济性,但过大尺寸,，笨重；,应力,变形、疲劳裂纹可靠性、寿命,；,磨损,振动噪音,p,Z,取值范围：,非增压机,p,Z,= 68,MP,a,增压低速二冲程机,p,Z,= 715,MP,a,增压中高速机,p,Z,= 717,MP,a,17 3.1最高爆发压力pZ表征柴油机机械负荷的主要参数之一,17,3.2 排气温度,t,r,表征柴油机热负荷的主要参数之一。,用来衡量缸内热负荷大小和燃烧质量，一般不大于550。,18,3.2 排气温度tr表征柴油机热负荷的主要参数之一。 18,18,19,3.3 活塞的平均速度,C,m,C,m,柴油机功率,Pe；,但,C,m,机械负荷, 、热负荷 、磨损,解决办法：,柴油机采用长行程、低转速，提高螺旋桨推进效率。,19 3.3 活塞的平均速度Cm,19,20,3.4 行程缸径比 S/D,是柴油机的主要结构参数之一。,1） S/D 曲柄半径R ,柴油机宽度、高度、重量,2）S/D （一般转速） 往复惯性力 ,机械负荷,3） S/D 气缸散热面积 ,热负荷,（缸套热负荷、缸盖热负荷 ）,4） S/D ，在同等压缩比情况下，燃烧室容积Va ,混合质量,5） S/D 扫气效果 ，对直流扫气影响小，对弯流扫气影响大（弯流扫气S/D 2.2）,6） S/D 曲柄半径R 曲轴刚度,7） S/D 振动。,20 3.4 行程缸径比 S/D是柴油机的主要结构参数,20,短行程柴油机：,长行程柴油机：,超长行程柴油机：,21,3.4 行程缸径比 S/D,短行程柴油机：长行程柴油机：超长行程柴油机：21 3.4,21,3.5 强化系数,p,e,C,m,表征柴油机受热负荷和机械负荷两方面的综合强烈程度。,取值参见表1-6,22,3.5 强化系数 peCm 表征柴油机受热负,22,23,3. 6压缩比,对性能影响很大的结构参数。,1）对经济性影响,经济性 （,12影响减弱,） ，但, ,Va ,对雾化、燃烧不利经济性,2）对动力性及机械负荷的影响,决定,上限取值, 压缩压力,p, 爆发压力,p,z, 动力性,机械负荷、磨损 ,增压机进气压力 爆发压力,p,z,已经较高，故,，避免,p,z,过高 。（随技术和材料技术的 ，,已达1619）,3）对燃烧起动性影响,决定,下限取值, 压缩压力,p, 压缩终点温度 （柴油机考压燃点火） 起动性。,23 3. 6压缩比对性能影响很大的结构参数。,23,3.7 重量指标,通常以比重量来衡量。,比重量（,g,w,）,又称单位功率重量，即：,（kg/kw）,24,3.7 重量指标通常以比重量来衡量。 比重量（gw）又,24,25,3.8 外形尺寸指标,外形尺寸指标又称紧凑性指标，是指柴油机总体布置紧凑程度的指标。,通常以柴油机的单位体积功率来衡量。,单位体积功率,N,v,，即：,（kW/m,3,）,式中：,V,=,L,B,H,，其中,L,、,B,、,H,为柴油机的最大长、宽、高尺寸。,25 3.8 外形尺寸指标外形尺寸指标又称紧凑性指标，是指,25,26,排放污染指标,柴油机的有害排放物：,船舶柴油机的排放受到国际海事组织公约的限制,26 排放污染指标柴油机的有害排放物：,26,