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六、燃?xì)廨啓C(jī)

(一)燃?xì)廨啓C(jī)的特點(diǎn)和用途

1、功率大，重量輕，體積小，振動噪聲小，維修方便。但熱效率低。

2、廣泛應(yīng)用于航空、艦船、坦克、機(jī)車、電站等領(lǐng)域。

(二)燃?xì)廨啓C(jī)基本結(jié)構(gòu)及工作原理

燃?xì)廨啓C(jī)主要由壓氣機(jī)、燃燒室和渦輪三大部分組成。

(三)壓氣機(jī)

壓氣機(jī)是燃?xì)廨啓C(jī)的一個重要組成部分，它的作用是完成燃?xì)廨啓C(jī)熱力循環(huán)中的空氣壓縮過程，提高工質(zhì)(氣體)的壓力。壓氣機(jī)有軸流式和離心式兩種基本類型。

1. 軸流式壓氣機(jī)：

空氣沿著與軸線平行的方向流動，它的特點(diǎn)是流量大、效率高，航空和大型燃?xì)廨啓C(jī)中以軸流式壓氣機(jī)為主。

2.離心式壓氣機(jī)：

空氣沿著旋轉(zhuǎn)軸線垂直的半徑方向流動。與軸流式相比，流量小，效率低。

單級離心式壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、外形短、重量輕。對于小尺寸的壓氣機(jī)，離心式的效率反而比軸流式高。小型燃?xì)廨啓C(jī)以離心式壓氣機(jī)為主。

(四)渦輪：是將燃?xì)獾臒崮芎蛪毫δ苻D(zhuǎn)換為軸上的機(jī)械功。

渦輪分為軸流式蝸輪和徑流式蝸輪兩類。

和徑流式相比，軸流式在大流量的情況下，效率較高，應(yīng)用廣泛。

(五)燃燒室：

1、燃燒室中進(jìn)行的是燃燒過程，將增壓后的空氣同燃料進(jìn)行混合和燃燒，通過燃燒把燃料的化學(xué)能以熱的形式釋放出來，使燃?xì)獾臏囟却蟠筇岣摺?/p>

2、燃燒室從總體結(jié)構(gòu)上分為三大類：圓筒式燃燒室、管形燃燒室和環(huán)形燃燒室。

3、燃燒室由外殼、火焰管、渦流器、噴油嘴、混合器組成。

4、燃料：常用的液體燃料有煤油、輕柴油、重柴油重油及原油;常用的氣體燃料有天然氣、煉油廠氣等。

【例題1•單選題】內(nèi)燃機(jī)壓縮比等于( )。

A.燃燒室容積與汽缸的工作容積之比值加1

B.汽缸的工作容積與燃燒室容積之比值加1

C.燃燒室容積與汽缸總?cè)莘e的比值

D.汽缸總工作容積與燃燒室總?cè)莘e的比值

答案：B

壓縮比：汽缸總?cè)莘eV a與燃燒室容積Vc之比，表示氣體在汽缸內(nèi)被壓縮的程度。

ε=Va/Vc=1+(Vh/Vc)

【例題2•單選題】 內(nèi)燃機(jī)的做功沖程發(fā)生在( )之后，膨脹功經(jīng)連桿由曲軸輸出，從而把燃料的熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械功。

A.進(jìn)氣沖程　B.壓縮沖程　C.膨脹沖程　D.排氣沖程

答案：B

四沖程內(nèi)燃機(jī)每個工作循環(huán)由進(jìn)氣、壓縮、做功和排氣四個沖程組成。

【例題3•單選題】(2008年)下列關(guān)于四沖程柴油機(jī)的說法中，正確的是( )。

A.六缸柴油機(jī)曲軸每轉(zhuǎn)六分之一周便有一個氣缸做功

B.柴油機(jī)活塞從下止點(diǎn)壓縮燃油混合氣到達(dá)上止點(diǎn)附近時自行著火燃燒

C.柴油機(jī)的氣缸數(shù)量越多轉(zhuǎn)速越高

D.在四個沖程中，有兩個沖程進(jìn)氣門和排氣門同時處于關(guān)閉狀態(tài)

答案：D

壓縮、做功這兩個沖程進(jìn)氣門和排氣門同時處于關(guān)閉狀態(tài)。

【例題4•單選題】內(nèi)燃機(jī)的熱效率是一項重要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，在一般情況下( )的熱效率較高。

A.高速柴油機(jī)　B.中速柴油機(jī) C.低速柴油機(jī) D.汽油機(jī)

答案：C

一般高速柴油機(jī)的熱效率在 0.36 ～ 0.40

中速柴油機(jī)的熱效率在 0.38 ～ 0.45

低速柴油機(jī)的熱效率在 0.40 ～ 0.48

汽油機(jī)的熱效率在 0.25 ～ 0.36

增壓內(nèi)燃機(jī)的熱效率偏于高值。

【綜合題】

(18分中的13分)兩臺型號分別為Rl75A和12V240ZJ的柴油機(jī)，技術(shù)參數(shù)如下表所示。

問題：

1.說出上述柴油機(jī)型號的含義(包括：汽缸數(shù)、汽缸排列方式、沖程數(shù)、汽缸缸徑、結(jié)構(gòu)特征、用途)。

2.計算上述柴油機(jī)的排量、有效功率及燃油消耗率。

型號 行程(mm) 轉(zhuǎn)速(r/min) 扭矩(N•m) 燃油消耗量(千克/小時) 市場售價(元)

R175A 　80 2600 16.2 1.23 1235

12V240ZJ 260 1100 17 276.8 　418.90 1 200 000

3.假設(shè)柴油機(jī)的使用壽命為8年，每年工作300天，每天按額定負(fù)荷工作8小時，柴油的價格按4500元/噸計算，不計設(shè)備的維修費(fèi)用及殘值。

計算上述Rl75A及12V240ZJ兩臺柴油機(jī)的壽命周期費(fèi)用，并以功率為系統(tǒng)效率，計算每萬元的費(fèi)用效率。

答案：

1. R175A表示單缸、四沖程、缸徑75mm、水冷、通用型柴油機(jī)。

12V240ZJ表示12缸、V型排列、缸徑240mm、水冷增壓、鐵路機(jī)車用柴油機(jī)。

2.(1)排量=內(nèi)燃機(jī)的工作容積×缸數(shù)

內(nèi)燃機(jī)的汽缸工作容積=πD2•S•103/4(L)

R175A：

汽缸工作容積=3.1416×0.0752×0.08×103/4=0.3534(L)

排量=0.3534×1=0.35(L)

12V240ZJ：

汽缸工作容積=3.1416×0.242×0.26×103/4=11.7622(L)

排量=11.7622×12=141.15(L)

(2)有效功率的計算公式為：

Pe = Ttp×n/9550

R175A的有效功率為：

Pe=Ttp×n/9550

=16.2×2600/9550

=4.41(KW)

12V240ZJ/1990KW的有效功率為：

Pe= Ttp×n/9550

=17 276.8×1100/9550

=1990(KW)

(3)燃油消耗率：be= B×103/Pe

R175A：

燃油消耗率=1.23×103/4.41=278.91(克/千瓦•小時)

12V240ZJ：

燃油消耗率=418.9×103/1990=210.50(克/千瓦•小時)

3.

(1)壽命周期費(fèi)用的計算公式為：

R175A的壽命周期費(fèi)用：

P1=1235元+8×(300天×8小時×1.23千克/小時×4.5元/千克)

=107 507元

=10.75萬元

12V240ZJ的壽命周期費(fèi)用：

P2=1 200 000元+8×(300天×8小時×418.90千克/小時×4.5元/千克)

=37 392 960元

=3739.30萬元

(2)費(fèi)用效率

R175A的費(fèi)用效率：

η1=系統(tǒng)效率/壽命周期費(fèi)用

=4.41KW/10.75萬元

=0.41KW/萬元

12V240ZJ的費(fèi)用效率：

η2=系統(tǒng)效率/壽命周期費(fèi)用

=有效功率/壽命周期費(fèi)用

=1990KW/3739.30萬元

=0.53KW/萬元

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