содержание .. 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 ..
РАСПЫЛИВАНИЕ ТОПЛИВА В ДИЗЕЛЕ ТЕПЛОВОЗА
Распиливание представляет процесс раздробления на мельчайшие частицы
порции топлива, впрыскиваемого в цилиндр форсункой. При распиливании
топлива общая поверхность его, соприкасающаяся с воздухом, резко
возрастает. Для примера возьмем каплю дизельного топлива диаметром 0,35
мм и раздробим ее так, чтобы из
нее образовались мельчайшие капельки диаметром 0,01 мм. Число капелек
составит примерно 43 000. Допустим, что все капельки имеют форму шара.
Определим поверхность одной капли диаметром 0,35 мм.
Геометрия учит, что для определения полной поверхности шара нужно
величину его диаметра возвести в квадрат и умножить на число 3,14 (число
я). Следовательно, поверхность капли, имеющей диаметр 0,35 мм, будет
равна 0,352ХЗ,14=0,122X3,14= = 0,382 мм2, а поверхность
маленькой капельки с диаметром 0,01 мм составит 0,012 X 3,14
= 0,0001 X 3,14 = — 0,000314 мм2. Поверхность же всех 43 000 капелек
диаметром 0,01 мм будет равна 43 000Х Х0,000314 = 43X0,314 = 13,50 мм2,
в то время как поверхность одной капли диаметром 0,35 мм равна только
0,382 мм2. Это значит, что при дроблении капель диаметром 0,35 мм общая
поверхность их резко возрастает. В нашем случае образование капелек
диаметром 0,01 мм из капли диаметром 0,35 мм сопровождается возрастанием
общей поверхности более чем в 35 раз.
Чем меньше диаметр капель топлива, тем быстрее они нагреваются, лучше
смешиваются с кислородом горячего воздуха, а это улучшает их сгорание.
Но очень маленькая капля будет иметь небольшую кинетическую энергию. Это
затруднит забрасывание частиц топлива в удаленные от форсунки участки
пространства цилиндра. Поэтому наиболее выгодная степень распыленности
топлива определяется для каждого типа дизеля. В цилиндр тепловозного
дизеля в зависимости от развиваемой мощности, числа цилиндров и частоты
вращения коленчатого вала за один цикл впрыскивается от 0,07 до 1,0 г
топлива. Струя топлива, впрыскиваемого в цилиндр дизеля, распадается на
миллиарды капель, превращаясь в пылеобразное облачко (рис. 72).
В обычных условиях (при малых давлениях и в неограниченный промежуток
времени) осуществить распиливание жидкости не так уж сложно, примером
чего может служить обыкновенный пульверизатор. Но в условиях дизеля
задача осложняется тем, что распиливание нужно осуществить в плотную
среду сжатого воздуха за тысячные доли секунды (0,002—0,008 с), которые
отведены для этого. Начало и конец распиливания должны быть резкими,
четкими, иначе топливо будет выходить из отверстий форсунки с малой
скоростью (подтекать). В этом случае топливо плохо сгорает и
превращается в нагар, который будет оседать вокруг распиливающих
отверстий форсунки. Образовавшийся нагар, постепенно нарастая, затруднит
впрыскивание топлива и его перемешивание с воздухом, что неизбежно
приведет к ухудшению работы дизеля и увеличению расхода горючего.
Что же нужно сделать, чтобы хорошо распылить топливо за весьма короткий
промежуток времени?
Надо топливо подавать через фор-сунки под высоким давлением 19,6— 117
МПа (200—1200 кгс/см2). Благодаря такому давлению скорость истечения
топлива через распиливающие отверстия возрастает и процесс впрыска
происходит в очень короткий промежуток времени. Скорость струи топлива,
выходящей из форсунки, достигает 250—350 м/с. Для сравнения напомним,
что скорость звука 330 м/с. Большая скорость способствует дроблению
струи в камере сгорания и увеличивает дальность полета отдельных частиц
топлива («дальнобойность» струи), которые движутся в плотной среде
сжатого воздуха и должны распределиться по всему объему камеры. Давление
впрыска рассчитывается таким образом, чтобы обеспечить необходимую
«дальнобойность» струи, но при этом топливо не должно попадать на стенки
цилиндра, чтобы не охлаждать их.
Таким образом, насосы, подающие топливо в цилиндры дизеля, должны
создавать высокое давление.
Рис. 72. Струя (факел) топлива, впрыскиваемого в камеру сгорания
содержание .. 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 ..