Билет № 16

1. p-v-T-диаграмма воды и водяного пара Рассматривается процесс получения пара из воды, залитой в цилиндр (рис. 5.1).

Обозначения: 1 - линия парообразования; 2 - линия кипящей жидкости (нижняя пограничная кривая); 3 - линия сухого насыщенного пара (верхняя пограничная кривая); А - тройная точка; К - критическая точка; Ж – жидкость; П - сухой насыщенный пар; ПП - перегретый пар; T_s - температура насыщения (температура кипения)

Начальное состояние воды в цилиндре характеризуется давлением p₁ = F/S, Н/м², температурой T₁ (точка 1 на диаграммах p-v и p-T ). При подводе тепла Q вода сначала нагревается до температуры кипения (T_s) при p₁ = const, затем в процессе кипения при T_s = const и p₁ = const преобразуется в пар, который при дальнейшем подводе тепла нагревается до температуры T >T_s.

Обозначения на диаграммах:

состояние воды, недогретой до температуры кипения; b(B)-кипящая вода (T = T_s, p = p₁);

b’' (B) - сухой насыщенный пар (T = T_s, p = p₁).

Сухой насыщенный пар имеет температуру, равную температуре насыщения (T_s) при данном давлении.

Мокрый пар - точки b(B) на диаграммах - это смесь кипящей жидкости и сухого насыщенного пара.

Перегретый пар - точки d(D) на диаграммах - имеет температуру выше, чем температура насыщения при данном давлении (T>T_s).

Процесс парообразования (b- b в p-v- диаграмме) - является изобарно-изотермическим процессом (p₁ = const и T_s = const), в котором кипящая вода преобразуется в сухой насыщенный пар (испарение).

Обратный процесс-переход пара в кипящую жидкость называется конденсацией, также является изобарно-изотермическим процессом.

В этих процессах давление и температура взаимосвязаны (T_s = f(p), p_s = f(T)), данная связь на p–T- диаграмме представлена линией парообразования 1, согласно которой с возрастанием давления (p) температура насыщения (T_s) увеличивается.

Таким образом, состояния недогретой до температуры кипения воды и перегретого пара характеризуются двумя независимыми термическими параметрами, например, p и T; состояния кипящей воды, мокрого пара, сухого насыщенного пара - одним термическим параметром p или T.

Тройная точка (состояние А) - это одновременное существование твердой, жидкой и паровой фаз. Параметры тройной точки для воды: p_A = 611 Па, t_A = 0,01 ⁰С, v_A = 0,001 м³/кг.

Критическая точка (состояние К) - это одновременное существование жидкой и паровой фаз. Для воды параметры критической точки: p_kp = 221,15 бар, t_kp = 374,12 ⁰С, v_kp = 0,003147 м³/кг.

Итак, вода и водяной пар могут находиться в пяти состояниях:

1 . Недогретая до температуры кипения вода (область I, рис. 5.2). Параметры обозначаются следующим образом: p, T, v, h, u, s.

2. Кипящая вода (нижняя пограничная кривая 2). Параметры обозначаются так: p, T_s, v, h, u, s или так: T, p_s, v, h, u, s.

3. Мокрый пар (область II). Параметры обозначаются таким образом: p, T_s, v, h, u, s или p_s T, v, h, u, s.

4. Сухой насыщенный пар (верхняя пограничная кривая 3). Параметры обозначаются следующим образом: p, T_s, v, h, u, s или T, p_s, v, h, u, s.

5. Перегретый пар (область III). Параметры обозначаются так:

p, T, v, h, u, s.

Выше критической точки (К) находится область однофазных состояний, в которой нельзя провести четкой границы между жидкостью и паром.

2. Система смазки предназначена для снижения трения между сопряженными деталями двигателя. Кроме выполнения основной функции система смазки обеспечивает:

охлаждение деталей двигателя;

удаление продуктов нагара и износа;

защиту деталей двигателя от коррозии.

Система смазки двигателя имеет следующее устройство:

поддон картера двигателя с маслозаборником;

масляный насос;

масляный фильтр;

масляный радиатор;

датчик давления масла;

редукционный клапан;

масляная магистраль и каналы.

Поддон картера двигателя предназначен для хранения масла. Уровень масла в поддоне контролируется с помощью щупа, а также с помощью датчика уровня и температуры масла.

Масляный насос предназначен для закачивания масла в систему. Масляный насос может приводиться в действие от коленчатого вала двигателя, распределительного валаили дополнительного приводного вала. Наибольшее применение на двигателях нашли масляные насосы шестеренного типа.

Масляный фильтр служит для очистки масла от продуктов износа и нагара. Очистка масла происходит с помощью фильтрующего элемента, который заменяется вместе с заменой масла.

Для охлаждения моторного масла используется масляный радиатор. Охлаждение масла в радиаторе осуществляется потоком жидкости из системы охлаждения.

Давление масла в системе контролируется специальнымдатчиком, установленным в масляной магистрали. Электрический сигнал от датчика поступает к контрольной лампе на приборной панели. На автомобилях также может устанавливаться указатель давления масла.

Датчик давления масла может быть включен в систему управления двигателем, которая при опасном снижении давления масла отключает двигатель.

На современных двигателях устанавливается датчик контроля уровня масла и соответствующая ему сигнальная лампа на панели приборов. Наряду с этим, может устанавливаться датчик температуры масла.

Для поддержания постоянного рабочего давления в системе устанавливается один или несколько редукционных (перепускных) клапанов. Клапаны устанавливаются непосредственно в элементах системы: масляном насосе, масляном фильтре.

Принцип действия системы смазки

В современных двигателях применяется комбинированная система смазки, в которой часть деталей смазывается под давлением, а другая часть – разбрызгиванием или самотеком.

Смазка двигателя осуществляется циклически. При работе двигателя масляный насос закачивает масло в систему. Под давлением масло подается в масляный фильтр, где очищается от механических примесей. Затем по каналам масло поступает к коренным и шатунным шейкам (подшипникам) коленчатого вала, опорам распределительного вала, верхней опоре шатуна для смазки поршневого пальца.

На рабочую поверхность цилиндра масло подается через отверстия в нижней опоре шатуна или с помощью специальных форсунок.

Остальные части двигателя смазываются разбрызгиванием. Масло, которое вытекает через зазоры в соединениях, разбрызгивается движущимися частями кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов. При этом образуется масляный туман, который оседает на другие детали двигателя и смазывает их.

Под действием сил тяжести масло стекает в поддон и цикл смазки повторяется.

На некоторых спортивных автомобилях применяется система смазки с сухим картером. В данной конструкции масло храниться в специальном масляном баке, куда закачивается из картера двигателя насосом. Картер двигателя всегда остается без масла – «сухой картер». Применение данной конструкции обеспечивает стабильную работу системы смазки во всех режимах, независимо от положения маслозаборника и уровня масла в картере.

3. Плановый ремонт судна - ремонт судна, постановка на который осуществляется в соответствии с требованиями нормативно-технической документации;

Характеристика внеплановых ремонтов:       1) аварийный ремонт - ремонт судна, выполняемый для устранения повреждений, вызванных аварийным случаем;       2) восстановительный ремонт - ремонт судна, выполняемый для устранения повреждений, вызванных стихийным бедствием (ледоходом, паводком, пожаром, штормом) или длительного простоя судна без эксплуатации, технического обслуживания и ремонта;       3) поддерживающий ремонт - ремонт судна, выполняемый в минимальном объеме для поддержания его технико-эксплуатационных характеристик в заданных пределах на установленный интервал времени непосредственно после вывода судна из системы планово-предупредительного ремонта при условии его дальнейшей эксплуатации;       4) гарантийный ремонт - ремонт судна, выполняемый силами и средствами строителя судна (исполнителя ремонта) или другими исполнителями в счет средств строителя (исполнителя ремонта), по устранению выявленных в гарантийный период дефектов и восстановлению технико-эксплуатационных характеристик судна до значений, установленных в нормативно-технической документации или контракте на постройку (ремонт).

4. Процесс преобразования тепловой энергии пара в механиче­скую энергию вращения ротора турбины связан с течением паро­вого потока через неподвижные насадки (сопла) и вращающиеся каналы рабочих лопаток и поэтому может быть разбит на два процесса: преобразование тепловой энергии в кинетическую, а затем кинетической энергии в механическую работу. Преобразование тепловой энергии пара в кинетическую про­исходит в результате его расширения в сопле при истечении в среду с давлением, меньшим, чем давление пара при входе в сопло. Таким образом, условием истечения пара является нали­чие перепада давлений. За счет понижения давления пара от на­чального р₀ до конечного р₁ увеличивается его удельный объем, в результате возрастает скорость пара, преобразуя тем самым потенциальную энергию в кинетическую. Процесс расширения про­исходит настолько быстро, что почти отсутствует теплообмен между паром и внешней средой, и поэтому теоретически его можно считать адиабатным.

5. Мощность паровой турбины — определяется мощностью, развиваемой на валу. Эта мощность выражается формулой:

SHP = (M/30)(πn/75) э. л. с.

Символ SHP есть сокращенное обозначение валовой мощности на гребном валу, по-английски именуемой Shaft Horse Power, M — вращающий момент в кг, п — число оборотов вала в минуту.

Таким образом, для определения мощности на валу надо знать величины М и n. Вторая величина определяется непосредственным наблюдением. В основу же определения первой кладется явление скручивания вала, находящегося под действием данного вращательного момента М. Опыт показывает, что если круглый вал диаметром d, изготовленный из определенного материала, подвергнуть скручиванию, то каждому значению вращающего момента будет соответствовать вполне определенный угол смещения двух поперечных сечений, взятых на определенном расстоянии друг от друга. Для наблюдения за углом смещения служат специальные приборы, называемые торзиометрами.