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2020年十月國慶時節的新聞,多了些建設成就,科技成果的報道。
其中就有濰柴"慶祝發動機熱效率超過50%"的消息,老夫看後大為高興。
我曾在香港工業專門學院(理大前身)讀了五年夜校,機械工程的熱機學THERMO DYNAMⅠC,就是蒸氣機,蒸氣及燃氣輪機,還有內燃機(汽油機及柴油機)等。
航海跑過三艘船,一艘美國8500馬力蒸氣輪機,還有是丹麥B&W及意大利FIAT柴油機,5800馬力上下。
對柴油機鑽研得較深,除專業書外,世界性發行的外文月刋也追著看,也對船上輪機作深入研究。蒸氣輪機的熱效率僅20%左右,每馬力小時耗油290克。兩座低速柴油機熱效率在30%至33%之間,每馬力小時耗油180克上下。
由於是五十年代中期的技術,船齡又過十年,這已算是中上的表現了。船員們很自覺地為國家節約。例如,那盤用來清洗零件和工具的髒柴油,也經凈油機除污垢後,轉回重油櫃讓主機燒掉,不浪費點滴,也少污染環境。
我研究機艙系統後,關掉一個長開的"多用途泵",以一個耗電少得多的專用冷卻泵代替。經計算,省下過百安培電力,每年可省輕柴油三十噸以上。
柴油機如何將熱效率提升到50%?
柴油機關鍵技術
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柴油機和汽油機工作原理不同。在吸氣、壓縮、燃燒及排氣四個工序中,壓縮的是純空氣(汽油機壓縮汽油揮發物和空氣),所以有20左右的高壓縮比,而汽油機壓縮比在8左右,還要用高辛烷值的汽油以防爆震。空氣溫度上升至七、八百攝氏度。之後,高壓燃油閥(俗稱"塵筆")以三百大氣壓以上壓力噴入霧狀柴油,接觸到高熱空氣便燃燒,推下活塞作功。
活塞連桿帶動曲軸,將往復動作變為旋轉,輸出動力。高壓油泵,噴油閥及曲軸,是柴油機三大關鍵技術。柴油機熱效率遠高於汽油內燃機。
廢氣高溫,外排時也有動能,在排氣口裝上廢氣渦輪,帶動壓縮機將空氣預壓,提升至1.3至1.6大氣壓,才流入汽缸,可以提高功率、熱效率。入汽缸前先冷卻(中間冷卻),也可提升功率。也許,將曲軸箱內潤滑油的熱量回收,也可提升熱效率。
此外,更高的工作溫度,更精準的工序銜接,更精密的活動部件加工,更有效的潤滑技術,都會提升熱效率。這就要求熱端部件的材料,有更高的耐熱性。 相信濰柴這個成就,是多方面努力改進而致的成果。
總之,50%熱效率的柴油機,是"里程碑"式成就。過去,只有蒸氣及燃氣聯動渦輪機組(巨型、昂貴)才有此表現。
濰柴,了不起!
郭倩
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