Необходимость охлаждения двигателей внутреннего сгорания обусловливается большим количеством тепла, которое выделяется в результате сгорания в цилиндре топлива, а также вследствие трения отдельных частей двигателя.
- Сущность охлаждения состоит в отводе с охлаждающей жидкостью избыточного тепла от деталей двигателя во время его работы.
- К числу деталей двигателя, подвергающихся при работе значительным нагревам, относятся рабочие втулки, крышки цилиндров, поршни, выпускные и топливные клапаны, выпускные коллекторы и глушители, рамовые подшипники, параллели и упорные подшипники, цилиндры и крышки компрессоров, холодильники масла и воды.
- Охлаждение цилиндров двигателя и компрессора производится для предотвращения перегрева стенок цилиндра и выгорания смазки на стенках рабочей втулки, уменьшения нагрева воздуха, поступающего в цилиндр (что увеличивает весовое наполнение цилиндра), и уменьшения тепловых напряжений стенок цилиндров.
- Охлаждение поршней двухтактных двигателей применяется в тех случаях, когда диаметры их превышают 250 мм.
- В четырёхтактных двигателях охлаждение поршней применяется при диаметре 350 мм и выше.
- Специальное охлаждение параллелей при обеспечении надлежащей смазкой необязательно.
- Рамовые подшипники охлаждаются лишь у быстроходных дизелей. Охлаждение форсунок (топливом) производится также не всегда.
Охлаждение судовых дизельных двигателей, вспомогательных механизмов и установок, осуществляется:
- морской или пресной водой,
- воздухом,
- а иногда маслом или топливом.
Охлаждающая жидкость, соприкасаясь с нагретыми частями двигателя, уносит до 35 % тепла, выделившегося при сгорании топлива. Чем быстроходнее двигатель и чем меньше размеры цилиндра, тем относительно больше потери тепла.
- Исследования показали, что из тепла, выделившегося при сгорании, теряется с охлаждающей водой:
- в крышке и рабочей втулке 18-20 %, в поршне 6-9 %, а в выпускном коллекторе 5-8 %.
Для уменьшения тепловых потерь с охлаждающей водой, а также тепловых напряжений, возникающих в нагретых частях, двигатель целесообразно охлаждать горячей водой.
Однако морская вода, содержащая большое количество солей, образует в охлаждающих полостях двигателя отложения накипи, для удаления которой необходимо производить очистку поверхностей.
- Слой накипи значительно затрудняет передачу тепла от стенок к воде, вследствие чего могут возникнуть перегревы стенок, образование трещин и заклинивание движущихся деталей.
Количество солей, оседающих на стенках охлаждаемых поверхностей в виде накипи, зависит от состава воды, её температуры, скорости движения и температуры охлаждаемых стенок. Для устранения выпадения солей температура охлаждающей морской воды не должна превышать 50˚C.
- Если применяемая для охлаждения пресная вода имеет большую жёсткость, не следует допускать значительного повышения её температуры при выходе из двигателя.
При использовании в качестве охлаждающей жидкости пресной воды с малым содержанием солей температура её при выходе из двигателя может достигать 80-90˚C.
- Чтобы увеличить скорость протока воды, её подают под давлением в 2-3 кг/см², а в местах наибольшего нагрева устраивают суженные проходные сечения.
- Во избежание резкого охлаждения стенок цилиндра температура входящей забортной воды должна быть не ниже 20-25˚C.
- Резкое охлаждение стенок вызывает появление на них трещин, ухудшает процесс горения, снижает мощность и к.п.д. двигателя!
Если температура поступающей воды ниже указанных пределов, её направляют в смесительные камеры (тёплые ящики), где она смешивается с горячей водой в определённой пропорции и нагревается до необходимой температуры.
- Отлагающаяся в охлаждаемых полостях накипь удаляется при помощи скребков или химическим способом. Конец растворения накипи определяется прекращением выделения пузырьков (химический способ):
- после этого нужно произвести промывку всех полостей охлаждения двигателя горячей пресной водой и щелочение цилиндров.
Помимо образования накипи, морская вода вызывает коррозию деталей и, проникая в картер двигателя, сильно ухудшает качество масла, стекающего в поддон.
Коррозия металла при охлаждении морской водой усиливается ещё больше вследствие образования гальванических токов.
Для ослабления действия этих токов в местах охлаждения двигателя устанавливают цинковые пластины толщиной 20-30 мм (протекторы), которые необходимо заменять примерно через 600-700 час работы двигателя.
- Отмеченные недостатки, хотя и в меньшей мере, присущи также пресной воде. При охлаждении двигателей морских судов пресной водой необходимо иметь дополнительные цистерны для её хранения, специальный водоохладитель и так далее, т.е., отдельную систему.
- Такой же охладитель необходимо устанавливать и при масляном охлаждении;
- в последнем случае приходится иметь в системе большое количество масла, так как теплоёмкость его почти в два с половиной раза меньше теплоёмкости воды.
Следует отметить, что двухтактные двигатели по сравнению с четырёхтактными работают со значительно большими тепловыми нагрузками, так как в двухтактных двигателях после каждого рабочего хода следует один холостой, а в четырёхтактных – три холостых хода.
Поэтому двухтактные двигатели необходимо охлаждать более интенсивно.
Для охлаждения судовых двигателей применяются:
- 1) система проточного охлаждения, когда вода поступает из-за борта и, пройдя через охлаждаемые полости двигателя, вновь удаляется за борт;
- 2) замкнутая система охлаждения, в которой охлаждение производится пресной водой, непрерывно циркулирующей в охлаждаемых полостях двигателя по замкнутому контуру и в свою очередь охлаждаемой проточной забортной водой или,
- пресной водой третьего контура, которая охлаждается при помощи холодильных установок (в этом случае, забортная вода практически полностью исключается из процесса охлаждения двигателя).
- 3) смешанная система, когда в охлаждении двигателя участвуют как пресная, так и забортная вода.
Система проточного охлаждения наиболее проста по устройству и удобная в обслуживании. Вместе с тем она обладает следующими существенными недостатками:
- содержащиеся в забортной воде грязь и соли отлагаются в охлаждающих полостях, ухудшая теплопередачу;
- охлаждение деталей двигателя происходит относительно холодной водой, поэтому разность температур может привести к появлению значительных тепловых напряжений в деталях двигателя и к образованию трещин.
Система замкнутого (циркуляционного) охлаждения, позволяет (благодаря применению очищенной воды) предотвратить засорение и отложение солей на стенках трубопроводов, а также поддерживать в системе наивыгоднейшую температуру воды для всех охлаждаемых полостей в соответствии с режимом работы двигателя.
Современные морские двигатели оборудуются исключительно замкнутой системой охлаждения.
- Схема движения воды в замкнутой системе отличается от проточной системы тем, что вода для охлаждения двигателя поступает из специальной цистерны. Пройдя через охлаждаемые полости, нагретая вода поступает в водоохладитель и далее к циркуляционному насосу центробежного типа.
Проточная вода поступает из-за борта и прокачивается вторым насосом через холодильники для масла и воды и вновь удаляется за борт.
- Постоянство температуры воды в охлаждаемой системе, поддерживается перепуском части нагретой воды помимо холодильника, в приёмную трубу циркуляционного насоса. Количество воды, направленной мимо холодильника, регулируется термостатом.
Рекомендуем к прочтению:
Статья и фото: “Журнал Морского Волка”
Если Вам понравилась статья, не забудьте поставить оценку. Подписывайтесь на канал, пишите комментарии, задавайте вопросы.
