Выхлоп двигателя

Выхлоп двигателя должен быть направлен наружу через правильно спроектированную систему выпуска, которая не создает чрезмерное обратное давление для двигателя. В линию выпуска должен быть включен соответствующий глушитель. Элементы системы выпуска, расположенные внутри генераторной, должны быть изолированы для уменьшения излучения тепла. Открытый конец трубы должен быть оснащен козырьком для защиты от попадания дождя или снега в систему выпуска (или иметь срез под углом 60а к горизонтали). Если в здании имеется система обнаружения дыма, выхлопная труба должна располагаться так, чтобы не вызывать срабатывания этой системы.

Выхлопная труба
Для обеспечения экономичности установки и эффективности работы расположение двигателя должно быть таким, чтобы выхлопная труба имела как можно меньше изгибов и сужений. Обычно выхлопная труба выводится наружу стены здания и поднимается к крыше. В отверстии в стене должен быть предусмотрен рукав для поглощения вибраций, а также компенсатор теплового расширения. См. рисунок 6.1.

Не рекомендуется объединять выпуск двигателя с дымоходом печей или другого оборудования, поскольку создается опасность появления обратного давления, при котором нарушается функционирование остальных устройств. Подобное использование дымохода для нескольких устройств допустимо только, если нет ухудшения характеристик двигателя или другое оборудование допускает использование общего дымохода.

Выхлоп может быть направлен в специальную шахту, которая также служит в качестве выпуска воздуха, проходящего через радиатор и может иметь звукоизоляцию. Воздух, прошедший радиатор, подается ниже выхлопа так, чтобы восходящий воздух смешивался с отработанными газами. См. рисунки 6.2 и 6.3. Глушитель может располагаться внутри шахты или в помещении с выведенным наружу через шахту удлинителем выхлопной трубы. В шахте должны быть установлены лопатки для направления воздушного потока вверх и снижения ограничения потока вентилятора радиатора. Также может использоваться изогнутый контур со звукопоглощающим покрытием для направления потока вверх. Для генераторного агрегата, установленного в пристройке на крыше, в отдельном кожухе или на трейлере, выхлоп и выпуск радиатора могут быть объединены над кожухом без шахты. Иногда для этой цели радиатор устанавливают горизонтально, а вентилятор приводится в действие электродвигателем для получения вертикального потока воздуха.

Типовая установка системы выпуска
Рисунок 6.1 Типовая установка системы выпуска

Горизонтально установленный глушитель

Шахта, в которой установлен глушитель

Рисунок 6.2 Горизонтально установленный глушитель. Выхлопная труба и поток воздуха радиатора проходят в одной шахте Рисунок 6.3 Воздух радиатора проходит через шахту со звукоизоляцией. В этой же шахте установлен глушитель

Гибкая секция выхлопной трубы
Гибкая секция между патрубком и трубопроводом системы выпуска должна использоваться для предотвращения передачи вибрации от двигателя к трубопроводу и зданию, а также для изоляции двигателя и трубопровода от действия сил, возникающих в результате теплового расширения, перемещения или действия веса самого трубопровода. Конструкция гибкой секции должна допускать постоянное смещение ± 13 мм (0.5 дюйма) любого конца в любом направлении без повреждений. Секция должна обладать не только гибкостью для компенсации номинальной величины постоянного смещения между трубопроводом и патрубком, но и легко пружинить при ритмичных колебаниях генераторного агрегата на амортизаторах в результате изменения нагрузки. Гибкий соединитель должен быть заказан вместе с генераторным агрегатом.

Изоляция выхлопной трубы
Открытые части системы выпуска не должны находиться вблизи дерева или других горючих материалов. Трубопровод выпуска внутри помещения и глушитель, если он также установлен внутри помещения, должен иметь кожух из подходящего изоляционного материала для защиты персонала и уменьшения температуры помещения. Достаточный слой подходящего изоляционного материала, обернутый вокруг глушителя и трубопровода, и закрепленный кожухом из нержавеющей стали или алюминия, может значительно уменьшить излучение тепла в помещение от системы выпуска.

Минимизация ограничения потока выхлопных газов
Свободное прохождение выхлопных газов через трубу является основой для минимизации обратного давления выпуска. Чрезмерное обратное давление выхлопа существенно влияет на мощность двигателя, его долговечность и потребление топлива. Сопротивление выпуску отработанных газов из цилиндра вызывает неполное сгорание топлива и повышение рабочей температуры. Основными конструктивными факторами, которые могут вызывать обратное давление, являются:

  • Слишком малый диаметр выхлопной трубы
  • Длина выхлопной трубы слишком велика
  • Слишком большое количество изгибов под острым углом в системе выпуска
  • Сопротивление глушителя слишком велико
  • При некоторых критических значениях длины стоячие волны могут вызвать высокое обратное давление

Чрезмерного сопротивления системы выпуска можно избежать путем выбора правильной конструкции. Для уверенности в отсутствии проблем, связанных с чрезмерным сопротивлением, договоритесь с дистрибьютором фирмы F.G Wilson о проверке Вашей конструкции.

Влияние диаметра трубы, длины и сопротивления изгибов можно вычислить для гарантии того, что в Вашей системе отсутствует чрезмерное обратное давление. Чем длиннее труба и чем больше изгибов она имеет, тем больший диаметр трубы требуется. Величина обратного давления должна вычисляться на стадии установки для гарантии того, что она будет находиться в рекомендованных для двигателя пределах.

Измерьте длину выхлопной трубы, исходя из Вашей схемы установки. См. рисунок 6.4. Значения расхода выхлопных газов и значения пределов обратного давления возьмите из таблиц технических характеристик генераторного агрегата. Подставляя значения сопротивления глушителя и количество изгибов, вычислите минимальный диаметр трубы. Это значение не должно превышать рекомендованных пределов обратного давления на выхлопе. Необходимо учитывать также ухудшение характеристик и нарастание нагара, которое может увеличить сопротивление.

Сопротивление изгибов является наиболее удобной величиной при вычислении длины эквивалентного прямого участка трубы для каждого колена и суммирования ее с общей длиной трубы. Для изгибов и гибких секций эквивалентная длина прямого участка трубы вычисляется так:

  • Изгиб 45°: Длина (футы) = 0.75 × Диаметр (дюймы)
  • Изгиб 90°: Длина (футы) = 1.33 × Диаметр (дюймы)
  • Гибкие секции: Длина (футы) = 0.167 × Диаметр (дюймы)

Для вычисления величины обратного давления системы выпуска используется следующая формула:

Р = CLRQ2 ÷ D5

где:

Р = величина обратного в дюймах ртутного столба

С = 0.00059 при расходе воздуха от 100 до 400 куб. футов/мин для сгорания топлива
0.00056 при расходе воздуха от 400 до 700 куб. футов/мин для сгорания топлива
0.00049 при расходе воздуха от 700 до 2000 куб. футов/мин для сгорания топлива
0.00044 при расходе воздуха от 2000 до 5400 куб. футов/мин для сгорания топлива

L = длина выхлопной трубы в футах

R = плотность выхлопа в фунтах/куб.фут, R = 41,1 ÷ (Темп.выхлопаáF + 460áF)

Q = расход выхлопных газов в футах/мин*

D = внутренний диаметр выхлопной трубы в дюймах

* Берется из таблицы технических характеристик двигателя

Данная формула справедлива в предположении, что выхлопная труба изготовлена из сортовой стали или ковкого чугуна. Величина обратного давления зависит от чистоты поверхности трубы и растет при увеличении ее шероховатости. Значение константы 41.1 основано на массе воздуха, необходимого для сгорания топлива при номинальной нагрузке в условиях, оговоренных стандартом SAE. О значениях температуры отработанных газов и расхода воздуха смотрите таблицу технических характеристик двигателя. Таблицы перевода в другие единицы измерения приводятся в Глоссарии.

Измерение длины выхлопной трубы
Рисунок 6.4 Измерение длины выхлопной трубы для нахождения величины обратного давления