Підвищення паливної економічності дизельних двигунів шляхом застосування стабілізаторів тиску у системі газовипуску (на прикладі суднового двигуна 6ЧН 25/34)

Abstract

Мета. Дослідження присвячене комплексному розв’язанню проблеми газодинамічних втрат у газовипускних системах турбопоршневих двигунів на прикладі середньообертового дизеля 6ЧН 25/34. Методика. У роботі запропоновано, теоретично обґрунтовано та експериментально досліджено метод підвищення паливної економічності шляхом встановлення стабілізаторів тиску спеціальної геометрії перед турбіною в обох газовипускних трубах. Основна газодинамічна функція запропонованих стабілізаторів полягає у перетворен ні нестаціонарного імпульсного потоку відхідних газів на потік зі стабілізованими параметрами за рахунок створення асиметричного гідравлічного опору та локалізації відриву прикордонного шару. Результати. Експериментальні дослідження на повнорозмірному випробувальному стенді в діапазоні навантажень від 25 % до 100 % довели, що оптимізація внутрішньої геометрії стабілізатора (Варіант II: довжина завихрювача l = 9 мм, кут вхідної кромки αкр = 6°, вихідний діаметр Dвих = 70 мм) дозволяє знизити питому ефективну витрату палива на 2–3 г/(кВт · годину). Покращення паливної економічності досягається завдяки зменшенню роботи насосних ходів виштовхування, зменшенню відбитих хвиль стиснення та підвищенню ефективного ККД турбіни в умовах стабілізованого потоку. Наукова новизна. Робота містить термодинамічний аналіз явища газодинамічного замикання та оцінює перспективи інтеграції розробленої системи із сучасними технологіями очищення відхідних газів (SCR) і системами утилізації теплоти (WHR). Розроблено принципово новий тип компактних асиметричних стабілізаторів тиску, які встановлюються безпосередньо перед турбіною турбокомпресора ТК-23С-37 у штатних газовипускних трубах двигуна 6ЧН 25/34. Практична значимість. Зроблено висновки про високу комерційну та екологічну доцільність ретрофітингу діючого торговельного флоту за допомогою запропонованих стабілізаторів тиску. Простота конструкції, відсутність рухомих частин та відсутність потреби в зміні габаритів штатного випускного колектора роблять розроблений стабілізатор Варіанта II перспективним рішенням для масштабного комерційного ретрофітингу (модернізації) значного парку діючих суднових двигунів розмірності ЧН 25/34.