柴油发动机排气背压设计计算.pdf

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1、2012V01．32增刊船电技术I电机柴油发动机排气背压设计计算张丽芳李志(中国船舶重工集团公司第七一二研究所，武汉430223)摘要：本文介绍了柴油机排气背压相关信息及柴油发动机排气系统简单设计计算。关键词：柴油机排气系统排气背压中图分类号：TM611文献标识码：A文章编号：1003．4862(2012)s1．0057．02DesignandCalculationoftheDieselEngineExhaustBackPressureZhangLifang，LiZhi(WuhanInstituteofMarineElectricPropulsion，CSIC，Wu

2、han430064，China)Abstract：Thepaperintroducestheprincipleofthedieselengineexhaustbackpressure,thesimpledesignandcalculationofthedieselengineexhaustsystem．Keywords：dieselengine；exhaustsystem；exhaustbackpressure0引言随着柴油发动机在各行各业的运用增加，人们总是希望在相同的条件下得到更大的输出功率，更好的燃油经济性及更小的排放。制约这些的因素很多，但人们往往忽略了排气

3、背压的影响。本文将介绍排气背压的相关信息及简单计算方法，消除不利影响，使柴油机发挥良好的性能。(说明：本文中的柴油发动机指固定式工业用柴油发动机以及非车辆公路和机械中的柴油发动机。)1定义排气背压：顾名思意就是柴油发动机排气管后的压力，排气背压对发动机的动力性、经济性和排放性能都有重要影响。通常，背压过大将导致柴油发动机燃料燃烧效率下降，燃油经济性变差；输出功率损失，动力性下降，同时排气温度升高，烟度加大，排放也变差。因此，柴油发动机的排气背压必须要保持在规定的范围内。一般，柴油发动机的最大允许收稿日期：2012．05．20作者简介：张丽芳(1977一)，女，工程师

4、。研究方向：机电一体化。排气背压值可在供应商提供的资料中查询到。但生产厂家不同，型号不同，其最大允许排气背压值会有所差别。2排气系统组成要想计算排气背压，就要先了解柴油发动机的排气系统的构成。常规的排气系统构成如下图所示：图1排气系统构成图中，1波纹管，2排气直管，3消音器，4排气弯头。排气系统的组成如图所示由三大件组成：柔性波纹管、排气消音器、排气管道。柔性波纹管将排气管与发动机隔离，补偿发动机振动时产生的位移及管道热膨胀；排气消音器减小发动机产57船电技术I电机生的噪声，达到国家环保的规定。3柴油发动机排气背压的设计计算由排气系统的组成图可以看出排气系统中的总阻

5、力值P=P。+Px式中：P。一排气管的背压Px一消音器的背压排铺雌助值Pg=6．32警×志式中：三一排气直管当量总长度(m)Q．一废气流量(m3／s)D．一排气管直径(m)卜排气温度(℃)当排气系统中采用弯管时，应将弯管折算成直管的当量长度。直管当量长度见下表：表1直管当量长度假设排气管的管径为6英寸，总长度为15m，总共有2个90度弯头。则直管的当量长度为：￡=15+2x2．28=19．56废气流量Q和排气温度丁这两个值可以从柴油机资料中查出来。举例说明：柴油发动机：VOLVOTAD941GE备用功率：308kW／1500rpm消音器：6时从销售资料中查得：废气流

6、量Q=52．2m3／min排气温度：T=539℃排气系统最大允许排气背压：10kPa58消音器的背压：232mmHg假设排气管的总长度：20m，总共有4个90度弯管，排气管直径：152mln。根据上述公式：L=20+4x2．28=29．12排气管的背压：‘Pg=2430Pa22．43kPa消音器的背压：Px=232mmHg=2．27kPa排气系统中的总阻力值：．P=2．43+2．27=4．7kPa

7、原因的考虑，必须要为排气系统进行防热隔离措施。如用隔离材料对排气歧管、涡轮增压器及排气管路进行包裹。避免触摸烧伤，还可帮助降低排气噪声。另外为减少废气的排放，有的在排气管上装有废气处理装置。这些措施和装置都将增加系统背压，因此在确定一个系统的总背压时应当考虑进去。为了把排气系统背压控制在允许的范围内，在设计排气系统时，应尽量减少或避免急剧的弯头，排气管路的布置尽可能的简短，对于新发动机，建议排气系统总背压不超过最大允许值的75％。4结束语总之，随着全球对能源需求的不断扩大，对环保要求的不断提高，排气系统将影响发动机的动力性、经济性和排放性能。排气系统的设计需要经