Главная | Обратная связь

Лабораторная работа №8

 

Тема: Определение показателей качества охлаждающей воды с помощью судовой комплексной лаборатории анализа воды

Цель:приобретение практических навыков в определение качества воды

 

Материальное обеспечение:

1. Судовая комплексная лаборатория СКЛАВ-1.

2. Пробы различных сортов охлаждающей воды.

 

Вводный контроль:

1. Значение температурного периода.
2. Температура воды на выходе из двигателя.
3. Устройство для поддержания температуры воды.

 

Краткая теория

 

Для современных двигателей характерен высокий уровень тепловой напряженности цилиндропоршневой группы, и это требует технически грамотного подхода к назначению температурного режима в системе охлаждения.

1. Ограничение перепада температур воды вызывается стремлением сохранить по возможности минимальные значения температурных напряжений в рубашке цилиндров и во втулках по их высоте. Одновременно этим достигается более высокий средний уровень температур в зарубашечной полости двигателя. Необходимый теплообъем с охлаждаемых поверхностей достигается увеличением количества и скоростей прокачивания воды через двигатель (5-7ºС - перепад).

2. Наряду с малым температурным перепадом рекомендуется поддерживать по возможности достаточно высокие значения температуры воды на выходе из двигателя (65-85ºС) вне зависимости от его нагрузки. Повышение среднего уровня температур воды способствует уменьшению потерь на трение в поршневой группе, увеличению эффективной мощности и экономичности.

3. С увеличением температуры охлаждающей воды снижается износ цилиндров, так как сокращается количество конденсирующихся на их стенках серной кислоты и тем самым снижается интенсивность электрохимических процессов коррозии цилиндров.

4. Для системы охлаждения поршней температурный перепад обычно устанавливается в 8-12ºС. При этом температуры воды на выходе из телескопии составляет 55-60ºС, а если поршни охлаждаются маслом, то, во избежание интенсивного окисления масла, его температура на выходе не должна превышать 55ºС. По этой же причине не рекомендуется уменьшать количество прокачиваемого масла при переходе на режимы малых ходов.

5. Чтобы не появилось застойных зон и уменьшилось парообразование, в полостях охлаждения рекомендуется поддерживать по возможности более высокое давление. В современных двигателях оно составляет 1,5-2,8 кг с/см² (0,15-0,28 МПа).

6. Температура выходящей воды на всех режимах работы двигателя должна быть постоянной. На современных судах это требование автоматически обеспечивает терморегулятор.

 

Порядок выполнения работы:

 

Кавитационная эрозия характеризуется местными разрушениями, при которых на охлаждаемых поверхностях, и особенно в верхней части цилиндровых втулок на стороне максимума нормативной силы, за сравнительно короткий срок работы (300-1000) образуются небольшие воронкообразные раковины.

Высокочастотные вибрации втулок, проводящие к кавитации, происходят от ударов поршня по цилиндру под действием изменяющей свое направление силы нормального (бокового) давления. Поэтому борьба с кавитационной эрозией сводится к уменьшению вибрации и изменению частотного диапазона колебаний втулок за счет увеличения их толщины, повышения жесткости посадки в блоке, установление минимального зазора между поршнем и цилиндром, удлинения поршней для устранения их перекосов и проч.

Кавитационное разрушение блоков и втулок чаще всего происходит в тронковых двигателях при увеличении зазоров между поршнем и втулкой и ослаблении посадки втулок в блоках под влиянием коррозии посадочных мест.

Процесс электрохимической и газовой коррозии протекает менее интенсивно, при этом повреждению, связанному с образованием окислов, подвергается значительная часть омываемых поверхностей.

Коррозия происходит в результате окисления металла, вызываемого воздействием хлоридов и растворенного в воде кислорода, а также вследствие электрохимических процессов. При электрохимической коррозии разнородные металлы, находясь в воде, играющей роль электролита, образуют гальванический элемент, электродвижущая сила которого определяется разностью потенциалов этих металлов. Разрушается металл, обладающий меньшим электродным потенциалом и в паре выполняющий функции анода. Электрохимическая коррозия может протекать и при отсутствии разнородных металлов.

Эффективным средством борьбы с коррозией охлаждаемых поверхностей является введение в охлаждающую воду присадок, которые позволяют также защищать втулки цилиндров от отложений накипи. По составу и характеру действия присадки делятся на химические и эмульсионные.

К химическим присадкам относятся смеси бихромата натрия или калия с щелочами, вводимыми в охлаждающую воду. Перечисленные химические ингибиторы создают на поверхностях полостей охлаждения тонкие и прочные окисные пленки, защищающие металл от коррозии, а также способствуют переводу в шлам накипеобразователей и нейтрализации кислотности воды.

Для применения химических препаратов нужна вода минимальной жесткости и минимального солесодержания. Высокая жесткость влечет за собой обильное выпадение шлама вследствие взаимодействия (реакции) солей жесткости с вводимыми щелочами. Шлам может засорить проходные сечения охлаждения и нарушить нормальную циркуляцию воды.

Уменьшение рабочей концентрации бихромата допускается до 0,1%, а концентрации щелочей – до сохранения слабощелочной реакции воды. Процентное содержание бихроматов определяют, сравнивая (по цвету) отобранную пробу воды с эталонными пробами, имеющими нормальную концентрацию. Содержание щелочи устанавливают качественным путем с помощью фенолфталина.

К эмульсионным присадкам относятся антикоррозийные масла, которые образуют с водой стабильную высокодисперсную эмульсию типа масло – вода. Пленка масла, образующаяся на охлаждаемых поверхностях, предотвращает их коррозионное разрушение и препятствует охлаждению на них накипи.

Одновременно, благодаря деформирующему действию эмульсии, снижается интенсивность кавитационной эрозии. Этим объясняется, что большое предпочтение в судовых ДВС отдается эмульсионным маслам, а не химическим ингибитором.

При дозировке антикоррозионного масла нужно исходить из следующих соотношений: в начальный период применения на двигателях, вводимых в эксплуатацию или проработавших длительное время без антикоррозийного масла – 1% (10 кг масла на 1 т воды); в период нормальной эксплуатации – от 0,5 до 1%.

При такой концентрации защитный масляный слой имеет минимальную толщину и не оказывает существенного влияния на условия теплопередачи от втулки к охлаждающей воде. При увеличении концентрации присадки сверх 1% толщины масляной пленки достигает 0,5 мм и выше, что нежелательно, так как двигатель может перегреться.

Проверить содержание в охлаждающей воде защитного антикоррозийного масла можно, выделав его из пробы воды путем присадки к 100 мл воды 30 мг концентрированной соляной кислоты и последующего отстаивания. Количество масла, выделившегося на поверхности жидкости, будет соответствовать его процентному содержанию в воде.

При скапливании в охлаждаемых полостях накипи и шлама систему промывают слабым раствором соляной кислоты в соответствии с инструкциями. Применяя антикоррозийные масла, особое внимание необходимо обращать на состав пресной воды, заливаемой в систему охлаждения.

Общая жесткость воды должна находиться в пределах 1,5-3 мг экв/л. Более мягкая вода способствует образованию пены, а более жесткая – разрушению эмульсии с образованием известковых мыл, загрязняющих полости охлаждения.

В целях снижения коррозийной активности воды содержание хлоридов не должно превышать 50 мг/л.

Для стабильности эмульсии вода должна быть нейтральной или слегка щелочной – водородный показатель рН должен находиться в пределах 7-8.

Перечисленные показатели качества воды должны периодически (1 раз в 3-4 месяца) подвергаться контролю с помощью судовой лаборатории СКЛАВ-1, либо вода должна направляться на анализ в лабораторию пароходства.

 

Содержание отчета:

1. Тема и цель практического занятия.

2. Материальное обеспечение.

3. Отчет о проделанной работе.

Заключительный контроль:

1. Кавитационная эрозия.

2. Электрохимическая и газовая коррозия.

3. Химические присадки.

4. Эмульсионные присадки.

 

Литература:

1. Методические указания к выполнению лабораторных и практических работ по дисциплине «Судовые энергетические установки и их эксплуатация», 1985.
2. Возницкий И.В, Чернявская Н.Г., Михеев Е.Г. Судовые двигатели внутреннего сгорания, 1979.