BỘ GIAO THÔNG VÀ VẬN TẢI
ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP.HCM

ĐỒ ÁN
THIẾT KẾ DIESEL TÀU THỦY
Nhóm 1
Sinh viên: Nguyễn Đình Đồn
Nguyễn Thành Danh
Phan Thị Hà Giang
Huỳnh Trọng Hào
Nguyễn Cơng Chánh
GVHD: Lê Văn Vang


Đồ án diesel tàu thủy 2

GVHD: Lê Văn Vang

LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay cùng với sự phát triển của nền khoa học kỹ thuật, nền cơng nghiệp đóng tàu
nước ta đang có những bước phát triển mạnh mẽ. Chúng ta đã đóng và hạ thủy thành cơng những
con tàu với tải trọng hàng chục ngàn tấn và đang bắt tay vào việc đóng những con tàu tải trọng
lên đến hàng trăm nghìn tấn.
Và cũng chính vì lí do đó mà u cầu nắm vững về đặc điểm cấu tạo cũng như tính
năng kỹ thuật, việc vận hành, bảo dưỡng và sửa chữa các động cơ có cơng suất lớn được trang bị
trên tàu là rất quan trọng.
Đề tài “ Động cơ 4 kỳ trung tốc hãng MAN ”.
Tuy nhiên trong quá trình tìm hiểu vấn đề, nhóm em cịn hạn chế về mặt kiến thức,
mặt khác những tài liệu về loại động cơ này khơng nhiều (chỉ có được tài liệu chuyên sâu khi đã
mua động cơ của hãng, nếu mua riêng tài liệu chuyên sâu thì giá rất cao) và tài liệu đa phần là
tiếng Anh nên chắc chắn trong q trình tìm hiểu khơng thể tránh được những sai sót. Vì vậy

nhóm em rất mong sẽ nhận được sự đóng góp ý kiến của thầy cơ và các bạn để đề tài này được
hồn thiện hơn.
Nhóm em xin chân thành cảm ơn thầy Lê Văn Vang đã hướng dẫn tận tình và cho
nhóm em nhiều ý kiến q báu cho việc hồn thành bài tập lớn mơn học này.

TP. Hồ Chí Minh, ngày 13 tháng 1 năm 2020
Trưởng nhóm

NGUYỄN ĐÌNH ĐỒN

Nhóm 1 – ĐH GTVT TP.HCM - 2019

1


Đồ án diesel tàu thủy 2

GVHD: Lê Văn Vang

PHẦN 1: TÍNH CHỌN ĐỘNG CƠ DIESEL CHO TÀU THỦY
• Chọn động cơ MAN B&W 4 kỳ trung tốc 6L23/30H
1. Giới thiệu chung về động cơ:
1.1 Sơ lược về hãng MAN B&W DIESEL:
Man B&W Diesel có hơn 100 năm kinh nghiệm về lĩnh vực tàu thủy và máy thủy. Là
nhà chế tạo động cơ Diesel thành công trong lịch sử.
Về lĩnh vực kinh doanh Man B&W sản xuất các loại động cơ Diesel 2 kỳ, 4 kỳ thấp
tốc, trung tốc và cao tốc, các loại máy tuabin tăng áp, chân vịt biến bước…
Với mục tiêu xâm nhập và mở rộng thị trường Man B&W Diesel đã không ngừng
phát triển thị trường ở các nơi trên thế giới, và đã đặt văn phòng và nhà máy sản xuất ở
các nước Đức, Mỹ, Đan Mạch, Úc, Hồng Kơng, Singarpore... và ở Việt Nam thì Man

B&W có văn phịng đại diện là:
-

Dumarest HK LTD.

-

Địa chỉ văn phịng: 93 Lý Tự Trọng, Q1, Tp Hồ Chí Minh.

-

SĐT: 8829 – 2918

-

Fax : 8829 – 3163

-

Email:

Dưới đây giới thiệu một số hình ảnh về hãng Man B&W.

Cơ sở ManB&W tại Copenhagen-Đan Mạch
Nhóm 1 – ĐH GTVT TP.HCM - 2019

2


Đồ án diesel tàu thủy 2


GVHD: Lê Văn Vang

Nhà máy MAN B&W tại Augsburg-Đức
1.2. Giới thiệu chung về dòng động cơ L23/30H:
Tên động cơ: 6L23/30H
➢ 6 : Số xi lanh
➢ L : Kiểu động cơ
➢ 23/30 : Tỉ số đường kính xi lanh và hành trình piston
➢ H : Loại thiết kế
Động cơ là một động cơ diesel bốn xi-lanh, tăng áp, đơn, hoạt động của loại pít-tơng
thanh truyền với đường kính xi lanh 225 mm và hành trình 300 mm. Tốc độ trục khuỷu
là 720, 750 hoặc 900 vòng/phút. Động cơ có thể được phân phối dưới dạng xi lanh
thẳng hàng với 5 đến 8 xi lanh.
Động cơ tăng áp của nó có thiết kế hiệu quả cao với tuabin khí lưu lượng hướng tâm
và máy nén lưu lượng hướng tâm. Bộ điều khiển lambda tích hợp giúp tăng đáng kể
khả năng đáp ứng tải của đơn vị và giới hạn chỉ số dầu nhiên liệu trong quy trình khởi
động và thay đổi tải. Nó làm giảm sự hình thành của khói và dẫn đến việc sử dụng
nhiên liệu tốt hơn và khí thải sạch hơn. Hơn nữa, hệ điều hành động cơ (thống đốc cơ
khí) cho phép các bước tải lên tới 50% trong một bước.

Nhóm 1 – ĐH GTVT TP.HCM - 2019

3


Đồ án diesel tàu thủy 2

GVHD: Lê Văn Vang


Mặt cắt ngang của họ động cơ L23/30H
1. Cácte ; 2. Bệ máy ; 3. Thân máy ; 4. Bầu góp khí xả
5. Cơ cấu phân phối khí ; 6. Piston ; 7. Thanh truyền ; 8. Trục khuỷu
2. Thông số kĩ thuật của động cơ :
1. Số xilanh: i = 6
2. Số kỳ: 4
3. Đường kính xi lanh: D = 225 mm
4. Hành trình piston: S = 300 mm
5. Vịng quay: n = 900 v/ph
6. Trọng lượng: W = 21000 kg
7. Chiều dài: L = 3200 mm
8. Công suất tối đa: 1050 KW
9. Tốc độ piston: 9 m/s

Nhóm 1 – ĐH GTVT TP.HCM - 2019

4


Đồ án diesel tàu thủy 2

GVHD: Lê Văn Vang

PHẦN 2: KẾT CẤU ĐỘNG CƠ DIESEL TÀU THỦY
•

Kích thước và trọng lượng của động cơ:

Số xi lanh


A (mm)

*B (mm)

*C (mm)

H (mm)

Trọng lượng khô (kg)

6 (900 v/ph)

3738

2265

6004

2466

21000

P – Khoảng trống giữa các động cơ, chiều rộng 600 mm và chiều cao 2000 mm.
Q – Khoảng cách tối thiểu giữa các động cơ: 2250 mm
1. Kết cấu các bộ phận động cơ:
1.1. Phần tĩnh của động cơ:
a) Bệ máy:
Bệ máy là nền móng cho động cơ và còn là cácte chứa dầu nhờn bôi trơn.
Bệ máy liên kết chặt thân động cơ với các chi tiết tĩnh và chịu tác dụng các lực của
chi tiết chuyển động. Bệ máy có độ bền, độ cứng vững thích hợp để chịu được lực uốn

theo chiều dọc. Bệ máy của động cơ 6L23/30H được đúc thành một khối.

Nhóm 1 – ĐH GTVT TP.HCM - 2019

5


Đồ án diesel tàu thủy 2

GVHD: Lê Văn Vang

b) Ổ đỡ chính trục khuỷu:
Các ổ đỡ chính động cơ được làm từ gang. Nó là rắn và được thiết kế rất cứng chắc.
Các thanh giằng kéo dài từ mép dưới của đế treo mang cạnh tăng cường cạnh của ổ đỡ
từ đầu cạnh của xi lanh đến màng ngăn. Ngoài ra, vỏ ổ trục của ổ trục khuỷu, được
giằng ngang với vỏ. Ổ đỡ và vỏ giảm chấn rung được tích hợp trong hộp trục khuỷu.

Kết cấu thân máy và ổ đỡ treo

Nhóm 1 – ĐH GTVT TP.HCM - 2019

Kết cấu ổ đỡ chính, bệ và khung máy

6


Đồ án diesel tàu thủy 2

GVHD: Lê Văn Vang


c) Sơ mi xi lanh:
Các sơ mi xi lanh được làm từ gang đặc biệt và có một vịng đệm bằng than chì
hình cầu ở phần trên. Khu vực thấp hơn của sơ mi xi lanh được dẫn hướng bởi màng
ngăn của trục khuỷu. Có một cái gọi là vịng trên cùng trên cổ sơ mi xi lanh.
Việc phân chia thành ba thành phần, tức là thành sơ mi xi lanh, vòng đệm và vòng
trên cùng cho phép thiết kế tốt nhất khỏi biến dạng, làm mát và đảm bảo nhiệt độ tối
thiểu của các bộ phận nhất định.

Sơ mi xilanh, vòng dự phòng, vòng hàng đầu

Sự kết hợp của vòng trên và piston

d) Nắp xi lanh:
Ở rìa của nắp xi lanh giữa các van đầu vào và đầu ra là các van dầu thử. Chúng
được chèn trong tay áo làm mát bằng nước mang theo các buồng đốt trước trong
buồng đốt.
Các kết nối giữa nắp xilanh và ống xả, các kết nối trong ống khí nạp cũng như
nguồn cấp nước làm mát được thực hiện bằng cách sử dụng các thao tác đóng nhanh
hoặc kết nối kẹp và cắm.

Nhóm 1 – ĐH GTVT TP.HCM - 2019

7


Đồ án diesel tàu thủy 2

GVHD: Lê Văn Vang

Nắp xi lanh với van đầu vào và đầu ra cũng như van phun và van dầu đánh lửa


Đầu xi lanh có van và phần ống khí nạp
1.2. Phần động của động cơ:
a) Piston:
Về cơ bản, piston bao gồm hai phần. Phần dẫn hướng piston bao gồm sắt graphit
hình cầu, phần đỉnh piston được rèn từ vật liệu chất lượng cao. Sự lựa chọn vật liệu và
thiết kế xây dựng có nghĩa là khả năng chống chịu áp lực đánh lửa cao xảy ra và chúng
cho phép khe hở xuyên tâm của vòng piston.
Các kết cấu đặc biệt của đỉnh piston cho phép làm mát hiệu quả. Làm mát được hỗ
trợ bởi hiệu ứng lắc bên trong và bên ngoài cũng như bởi một hàng lỗ khoan làm mát
bổ sung ở bên ngồi. Bằng cách này, nhiệt độ được kiểm sốt để tránh ăn mịn ướt
trong các rãnh vịng.
Nhóm 1 – ĐH GTVT TP.HCM - 2019

8


Đồ án diesel tàu thủy 2

GVHD: Lê Văn Vang

Piston được làm mát bằng cách sử dụng dầu được đưa qua thanh nối. Dầu được
chuyển từ thanh nối dao động đến phần trên của piston bằng cách sử dụng một phễu
trên ổ bi lị xo trượt trên đường viền ngồi của mắt thanh nối.

Đỉnh và phần dẫn hướng piston
b) Xéc măng:
Để bịt kín piston khỏi sơ mi xi lanh, có 3 vịng kín khí và vịng kín dầu. Vịng kín
khí đầu tiên có lớp phủ chrome-gốm. Các vịng thứ hai và thứ ba được mạ chrome. Tất
cả các vòng chịu mài mịn và làm mát tốt.


Nhóm 1 – ĐH GTVT TP.HCM - 2019

9


Đồ án diesel tàu thủy 2

GVHD: Lê Văn Vang

c) Thanh truyền:
Thanh truyền động cơ 6L23/30H được làm bằng thép cacbon bằng phương pháp
rèn hoặc đúc, đầu trên và đầu dưới thanh truyền được chế tạo rời và được ghép lại với
thanh truyền bằng các bulông.

Thanh truyền với 2 đầu biên
d) Trục khuỷu:
Trục khuỷu được rèn từ một loại thép đặc biệt. Nó được sắp xếp trong một vị trí
treo và trên mỗi xi lanh, 2 đối trọng được giữ bằng bu lông để cân bằng các khối dao
động. Các bánh xe cho ổ đĩa hướng bao gồm 2 phân đoạn. Chúng được giữ với nhau
bằng 4 ốc vít được sắp xếp tiếp tuyến. Mặt bích ổ trục định vị được kết nối với điều
này bằng vít nắp.
Dao động xoắn, mà trục khuỷu dễ bị ảnh hưởng, được giảm bằng cách sử dụng
một bộ giảm chấn rung được bố trí ở đầu tự do của trục khuỷu. Các rung động được
chuyển từ bên trong sang các gói của lị xo tay áo và được làm ẩm ở đó bằng ma sát và
hành động đệm của lị xo.

Nhóm 1 – ĐH GTVT TP.HCM - 2019

10



Đồ án diesel tàu thủy 2

GVHD: Lê Văn Vang

Trục khuỷu với bánh xe truyền động, định vị mặt bích ổ trục và đối trọng kèm theo

Trục khuỷu ở đầu tự do, được trang bị bộ giảm xóc Pendulu và vành bánh răng
e) Trục cam:
Động cơ có 2 trục cam, cả hai đều gồm các phần dài hình trụ. Một trục cam kích
hoạt trao đổi khí, cịn lại là bơm phun nhiên liệu và bơm phun dầu thí điểm. Giải pháp
này cho phép trục cam phun được điều chỉnh theo các điều kiện vận hành và nó làm
giảm dao động quay của trục cam bằng bơm phun nhiên liệu. Các trục cam được hỗ
trợ trong vòng bi đường hầm. Các ống lót chịu lực bao gồm một áo khốc bằng thép
với một lớp chì bằng đồng mỏng.

Nhóm 1 – ĐH GTVT TP.HCM - 2019

11


Đồ án diesel tàu thủy 2

GVHD: Lê Văn Vang

Trục cam với thiết bị sang số
1.3. Các cơ cấu và thiết bị phục vụ động cơ:
a) Các van:
Có 2 van đầu vào và 2 van xả trên mỗi đầu xi lanh. Chúng được dẫn hướng bởi các

van ép dẫn hướng vào nắp xi lanh.

b) Van gas:
Ở chế độ nạp khí, khí đốt được thổi vào không gian xi lanh bằng van khí kích hoạt
thủy lực. Chúng được sắp xếp trong một đoạn chuyển tiếp và kết nối ống khí với ống
dẫn khí trong đầu xi lanh. Thời gian mở được điều khiển bởi các bộ tạo xung trên trục
cam van.

Nhóm 1 – ĐH GTVT TP.HCM - 2019

12


Đồ án diesel tàu thủy 2

GVHD: Lê Văn Vang

Van gas với bộ kích hoạt thủy lực
c) Bơm nhiên liệu:
Các bơm phun nhiên liệu được bố trí ở phía ống xả phía trên máng trục cam. Việc
truyền động bằng các cam nhiên liệu được thực hiện thông qua nồi tappet trong đó con
lăn theo dõi được mang theo. Chuyển động nồi tappet được chuyển trực tiếp vào
piston bơm lị xo.

Nhóm 1 – ĐH GTVT TP.HCM - 2019

13


Đồ án diesel tàu thủy 2


GVHD: Lê Văn Vang

d) Van phun nhiên liệu:
Van phun cho chế độ Diesel được bố trí tập trung ở đầu xi lanh. Nhiên liệu được
cung cấp từ phía bộ đếm khí thải bằng cách sử dụng một cây thương được dẫn qua đầu
xi lanh và được vặn vào thân vòi. Nhiên liệu được phun trực tiếp vào buồng đốt.

Van phun nhiên liệu làm mát bằng nước với vòi phun đa tia
2. Các hệ thống phục vụ động cơ:
2.1. Hệ thống nhiên liệu:
Dầu nhiên liệu được đưa đến các bơm phun nhiên liệu vào xy lanh thơng qua một bộ
lọc an tồn. Bộ lọc an tồn là bộ lọc kiểu phân tách với độ mịn của bộ lọc là 50μ. Bộ lọc
được trang bị một vòi ba chiều để thay đổi bằng tay của cả phía đầu vào và đầu ra.
Hệ thống dầu nhiên liệu tích hợp bên trong như hình dưới bao gồm các phần sau:
•

Thiết bị phun cao áp

•

Hệ thống làm mát vịi phun bên trong

•

Hệ thống dầu thải

Nhóm 1 – ĐH GTVT TP.HCM - 2019

14



Đồ án diesel tàu thủy 2

GVHD: Lê Văn Vang

Hệ thống dầu nhiên liệu tích hợp
Chú thích đường ống
A1

Đường cấp dầu vào

A2

Đường hồi dầu ra

A3

Đường xả dầu thải

2.2. Hệ thống khởi động bằng khí nén:
Sơ đồ bên dưới mơ tả các điều kiện liên quan để thiết kế một hệ thống phụ trợ chung
cho một động cơ chính 2 kỳ loại MC và động cơ 4 kỳ GenSets từ MAN Diesel & Turbo.
Hai máy nén khí khởi động với chế độ tự động và ngừng duy trì áp suất khí khởi
động là 30(bar) trong các bình chứa.
Động cơ chính được cung cấp với khí nén áp suất (30bar) trực tiếp từ các bình chứa.
Thơng qua 1 bộ giảm áp, áp suất khí nén thường được giảm xuống ở 7(bar) và được cung
cấp như là khí nén điều khiển cho hệ thống điều khiển động cơ và là khí nén an tồn cho
trường hợp khẩn cấp hệ thống.
Từ các bình chứa khí nén, có một đường dẫn khí đặc biệt đến thiết bị van kiểm tra.


Nhóm 1 – ĐH GTVT TP.HCM - 2019

15


Đồ án diesel tàu thủy 2

GVHD: Lê Văn Vang

Hệ thống khí nén khởi động
2.3. Hệ thống bơi trơn:
Theo tiêu chuẩn, hệ thống dầu bôi trơn được dựa trên dạng bôi trơn lắng ướt.
Tất cả các bộ phận chuyển động của động cơ được bôi trơn bằng dầu lưu thông dưới
áp lực trong một hệ thống tích hợp kín.
Dầu bơi trơn được sử dụng nhiều hơn cho mục đích làm mát các piston.
Hệ thống tiêu chuẩn được trang bị tích hợp:
•

Bơm dầu bơi trơn được điều khiển bằng động cơ

•

Sinh hàn làm mát dầu bơi trơn

•

Van điều chỉnh nhiệt độ dầu bơi trơn

•


Bộ lọc dạng lắng đọng sâu

•

Bơm dầu bơi trơn chuẩn bị

Nhóm 1 – ĐH GTVT TP.HCM - 2019

16


Đồ án diesel tàu thủy 2

GVHD: Lê Văn Vang

Hệ thống dầu bơi trơn
Chú thích đường ống dầu đến động cơ
C3

Đường dầu bôi trơn từ thiết bị phân tách

C4

Đường dầu bôi trơn đến thiết bị phân tách

C7

Đường dầu bôi trơn từ bộ lọc phân tách


C8

Đường dầu bôi trơn từ bộ lọc phân tách

C9

Đường hồi dầu bôi trơn từ bộ lọc chung

C13 Đường xả hơi dầu
C15 Đường dầu bôi trơn tràn
C16 Đường cấp dầu bơi trơn

Nhóm 1 – ĐH GTVT TP.HCM - 2019

17


Đồ án diesel tàu thủy 2

GVHD: Lê Văn Vang

2.4. Hệ thống làm mát:

Hệ thống nước biển làm mát
Sơ đồ này mô tả các điều kiện liên quan để thiết kế một hệ thống làm mát chung cho
một động cơ chính 2 kỳ loại MC và động cơ 4 kỳ GenSets từ MAN Diesel & Turbo.
Hệ thống nước biển làm mát là hệ thống ở nhiệt độ thấp. Tuy nhiên, để chắc chắn rằng
dầu bôi trơn được giữ ở độ nhớt phù hợp để truyền nhiệt, được tuần hoàn và được điều
khiển bởi van điều chỉnh nhiệt độ, đảm bảo rằng nhiệt độ đầu vào của nước làm mát
không giảm xuống dưới 10°C.


Nhóm 1 – ĐH GTVT TP.HCM - 2019

18


Đồ án diesel tàu thủy 2

GVHD: Lê Văn Vang

2.5. Hệ thống xả khí thải:

Hệ thống xả khí thải
Từ các van xả, khí xả được dẫn đến bầu góp khí xả nơi có áp suất dao động từ các xi
lanh được cân bằng và tất cả khí xả được dẫn thêm vào bộ tăng áp, ở áp suất không đổi.
Sau khi tăng áp, khí xả được dẫn đến hệ thống ống xả.

Nhóm 1 – ĐH GTVT TP.HCM - 2019

19


Đồ án diesel tàu thủy 2

GVHD: Lê Văn Vang

PHẦN 3: TÍNH TỐN THƠNG SỐ CỦA ĐỘNG CƠ
A. Các thơng số ban đầu:
1. Thành phần hóa học của nhiên liệu:
•


Chọn dầu HFO có thành phần hóa học:
•

%C = 85%

•

%H = 13%

•

%S = 1%

•

%O = 1%

2. Nhiệt trị thấp của nhiên liệu:
•

Chọn nhiên liệu nặng cho động cơ : dầu HFO :

•

QH = 81C + 26(O – S) – 6(9H + W) +300H = 10131 [Kcal/Kg]
C, H, O, S là thành phần nhiên liệu tính theo %

3. Thơng số mơi trường:
•


Chọn thơng số phù hợp với điều kiện khí hậu khai thác hiện tại:
-

P0 = 1 kG/cm2

-

T0 = 300oK = 27oC

-

φ = 0.85 = 85%

4. Tốc độ trung bình của piston:
•

Cm =

0,3.900
S .n
=
= 9 [m/s]
30
30

S là hành trình piston [m] ; n là vịng quay động cơ [vịng/phút]
5. Tỉ số nén ε:
•


Chọn tỉ số nén ε = 15

6. Hệ số dư lượng khơng khí α:
•

Chọn hệ số dư lượng khơng khí α = 1,8

B. Quá trình nạp:
1. Áp suất cuối quá trình nạp Pa:
•

Động cơ 4 kỳ tăng áp: Pa = (0.90 – 0.96)Ps
Chọn Pa = 0,96Ps
Với Ps = 3.1 (tài liệu hãng [2])

Nhóm 1 – ĐH GTVT TP.HCM - 2019

20


Đồ án diesel tàu thủy 2

GVHD: Lê Văn Vang

 Pa = 2,976
2. Thơng số trạng thái của khí sót:
•

Nhiệt độ khí sót thường trong khoảng 700oK - 800oK. ( Trang 18 – [1] )
Chọn Tr = 700oK


•

Hệ số khí sót :
Động cơ 4 kì tăng áp: Chọn γr = 0,044 (0,02ữ0,044) ( Trang 17 [1] )

ã

p sut khớ sút: Pr = 3

3. Nhiệt độ cuối q trình nạp Ta:
•

T + Tsn + Tr . r − T
lm
Đối với động cơ tăng áp : Ta = 0
1+  r

‫٭‬Trong đó:
-

Tlm [20-500C] là độ giảm nhiệt độ khí nạp sau khi đi qua sinh hàn gió tăng áp.
Chọn ΔTlm = 30oC = 303oK

-

Tsn [10-200C] là độ tăng nhiệt độ khơng khí khi tiếp xúc với thành vách xilanh.
Chọn ΔTsn = 17oC = 290oK

-


p k (m-1)
Tk = T0 .[ ] m là nhiệt độ khơng khí sau máy nén với m (1,5÷1,8) là chỉ số đoạn
p0

nhiệt của máy nén. Chọn m = 1,5 và có πk = 2 mà πk =

pk
p0

Với Po = 1 nên ta có Pk = 2
Vậy Tk = 300.[

pk

1

(m-1)
] m

2

= 300.[ ]
1

(1,5-1)
1,5

= 377,97oK = 104,93oC


 Khi ấy ta tính được nhiệt độ cuối q trình nạp :
T + Tsn + Tr . r − Tlm 300 + 290 + 700.0, 044 − 303
Ta = 0
=
= 306oK = 33oC
1 + 0, 044
1+ r

Nhiệt độ khí nạp: Chọn Ts = 50oC
4. Hệ số nạp ηH:
•

Đối với động cơ 4 kỳ :  H =

Nhóm 1 – ĐH GTVT TP.HCM - 2019



pa.Ts
1
.
= 0,9
 − 1 ps .Ta 1 +  r
.

21


Đồ án diesel tàu thủy 2


GVHD: Lê Văn Vang

C. Quá trình nén:
1. Chỉ số nén đa biến n1:
n1= 1.33 ÷1.37 (Trang 26 – [1])
•

n1 = 1+

1.99
1.99
= 1+
= 1,37
n1 -1
4.6 + 0.0006.365, 74.(1+15n1 -1 )
4.6 + 0.0006Ta (1+ ε )

2. Áp suất cuối q trình nén Pc:
•

Pc = Pa . εn1 = 2,976.151,37 = 121,58 (bar)

3. Nhiệt độ cuối quá trình nén Tc:
•

Tc = Ta . εn1-1 = 306.151,37-1 = 833,44oK = 560,44oC

D. Q trình cháy:
1. Lượng khơng khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy 1kg nhiên liệu Lo:
•


L0 =

 C H S O  (kmol/kg)
 + + − ;

p   12 2 32 32 
0.21 1 −  h 

p0 


1

 : độ ẩm của khơng khí,  = 0,85

Với:

Ph : áp suất bão hoà Ph = 0,057(kG/cm2)
 L0 =

 0,85 0,13 0, 01 0, 01 
+
+
−
 = 0,64 (kg/kmol)
0, 057   12
2
32
32 


0.21 1 − 0,85.

1 

1

2. Lượng khơng khí thực tế L:
•

L = α. L0 = 1,8.0,64 = 1,152 [kmol/kg nliệu].

3. Lượng mol sản phẩm cháy khi cháy hồn tồn 1kg nhiên liệu:
•

M' =

C H S
+ + + (α - 0.21)L0 = 1,1702 [kmol/kg nliệu].
12 2 32

4. Lượng mol sản phẩm cháy tăng lên:
•

ΔM’ = M’ – L = 0,0182 [kmol/kg nliệu].

5. Hệ số thay đổi phân tử lý thuyết β0:
•

0 =


M'

=

L + M '

L

= 1+

L

M '
L

=1+

0, 0182
1,152

= 0,89

6. Hệ số thay đổi phân tử thực tế:
Nhóm 1 – ĐH GTVT TP.HCM - 2019

22


Đồ án diesel tàu thủy 2


GVHD: Lê Văn Vang

=

•

 + r
0,89 + 0, 04
= 0
= 0,884
=
L + Mr
1+ r
1 + 0, 04

M '+ M r

7. Hệ số sử dụng nhiệt tại điểm b:
•

Động cơ 4 kỳ trung tốc: ξb = 0,86  0,95

Chọn ξb = 0,9 (Trang 35 – [1])

8. Hệ số sử dụng nhiệt tại điểm z:
•

Động cơ 4 kỳ trung tốc: ξz = 0,7  0,85


Chọn ξz = 0,84 (Trang 35 – [1])

9. Hệ số thay đổi phân tử tại điểm z:
 −1 z
0,88 − 1 0,84
z = 1+ 0
.
=1+
.
= 0,89
1 +  r b
1 + 0, 04 0, 9

•

10. Tỷ nhiệt mol trung bình của khơng khí và sản phẩm cháy: [kcal/kmol.0K]
•

Tỷ nhiệt mol trung bình đẳng tích cùa khơng khí :
Cv’ = 4,6 + 0,0006.Tc = 4.6 + 0,0006.958,4 = 5,17

•

Tỷ nhiệt mol trung bình đẳng tích của khí sót :

Cv" =
•

0.29 + 4.6




+

26 + 60
10 
5

.Tc =

0.29 + 4, 6.1,8
1,8

+

26 + 60.1,8
105.1,8

.958, 4 = 5,47

Tỷ nhiệt mol trung bình đẳng áp của khí cháy :
0.29 + 6.59α 26 + 60α
0, 29 + 6, 59.1,8 26 + 60.1,8
C"p =
+
.Tz =
+
.1968 = 8,21
5
1,8

105.1,8
α
10 α

11. Áp suất cháy cực đại Pz và tỷ số tăng áp suất λ:
•

Chọn λ = 1,5 (1,3 ÷ 2,2) (Trang 39 – [1])
Pz = λ.Pc = 1,5.121,58 = 182,44 (bar)

12. Phương trình cân bằng nhiệt tại điểm z:
•

Thành lập : Tc (C'v +1.99λ) + Tc (C"v +1.99λ).γ r +

•

Dạng rút gọn: ATz2 + BTz + C = 0 [***]

ξ z QH
= β z C"p Tz (1+ γ r )
αL0

❖ Trong đó:
A = z

26 + 60
(1 +  r );
105 


B = z

0.29 + 6.59



(1 +  r )


Q 
 0.29 + 4.6 26 + 60

C = −  Tc ( 4.6 + 0.0006Tc + 1.99 ) + Tc 
+
Tc + 1.99   r + z H 
5

10 
 L0 



Nhóm 1 – ĐH GTVT TP.HCM - 2019

23


Đồ án diesel tàu thủy 2

↔


GVHD: Lê Văn Vang

A = 6,9.10-4
B = 6,23

 Tz1 = 1968
 Tz2 = -10998

C = -14950,66
13. Tính nhiệt độ khí xả tại điểm z:
•

Giải phương trình [***] và chọn nghiệm Tz > 0

 Tz = 1968 (1700 ÷ 2000oK) (Trang 38 – [1])
14. Tỷ số giãn nở sớm:
0, 89.1968
β .T
ρ= z z =
= 1,22
λ.Tc
1, 5.958, 4

•

15. Tỷ số giãn nở sau:

δ=


•

ε
15
=
= 12,3
ρ
1, 22

E. Q trình dãn nở:
1. Chỉ số giãn nở đa biến n2:
n2 =

1,99

QH ( ξ b - ξ z )
1 

+ 4.6 + 0.0006Tz 1+ n 2 -1 
1 

 δ 
β.α.L0 (1+ γ r ) Tz 1- n 2 -1 
 δ 

= 1,25

2. Nhiệt độ cuối q trình giãn nở:
•


1
Tb = Tz
n -1 = 1050,8
δ 2

3. Áp suất cuối quá trình giãn nở:
•

1

P = Pz . n = 7,92 ( bar )
b
δ 2

4. Kiểm nghiệm lại theo nhiệt độ khí sót Tr:
•

Tính nhiệt độ khí sót theo cơng thức : Tr =
3

Tb
= 760,3
pb
pr

Sai số 8,6% khơng q 15% kết quả tính tốn có thể chấp nhận được.
Nhóm 1 – ĐH GTVT TP.HCM - 2019

24