Γ ΕΠΑΛ 14 / 04 / 2019 ΝΑΥΤΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ ΘΕΜΑ 1 ο 1) Να χαρακτηρίσετε τις προτάσεις που ακολουθούν, γράφοντας δίπλα στο γράμμα που αντιστοιχεί σε κάθε πρόταση, τη λέξη Σωστό, αν η πρόταση είναι σωστή ή τη λέξη Λάθος, αν η πρόταση είναι λανθασμένη. α. Ο σκελετός αποτελεί το κύριο τμήμα του κινητήρα, πάνω στον οποίο προσαρμόζονται όλα τα υπόλοιπα τμήματα και τα βασικά εξαρτήματα της μηχανής. Σ β. Ονομάζομε στοιχειομετρικό λόγο αέρα / καυσίμου (ή αντίστοιχα καυσίμου / αέρα) το λόγο των μαζών (ή παροχών) που αντιστοιχεί σε πλήρη καύση του καυσίμου με περίσσεια οξυγόνου. Λ γ. Τα χιτώνια καταπονούνται λόγω των υψηλών πιέσεων και των υψηλών θερμοκρασιών που εμφανίζονται στο εσωτερικό τους, κυρίως κατά τη διάρκεια της καύσεως. Σ δ. Σημείο καύσεως ονομάζεται η θερμοκρασία, στην οποία αρχίζει να ρέει το πετρέλαιο και είναι 3 C μεγαλύτερη της θερμοκρασίας πήξεώς του. Λ ε. Απόλυτη μέγιστη ισχύς (Absolute maximum power) ονομάζεται η μέγιστη ισχύς που μπορεί να αποδώσει η μηχανή στο επίπεδο της θάλασσας, χωρίς περιορισμούς στροφών ή του λόγου αέρα-καυσίμου. Σ Μονάδες 16 2) Να γράψετε στο τετράδιό σας τους αριθμούς 1, 2, 3, 4, 5 και 6 από τη στήλη Α και δίπλα το γράμμα α, β, γ, δ, ε και στ της στήλης Β που δίνει τη σωστή αντιστοίχιση από το σχήμα από ακολουθεί. Στήλη Α Στήλη Β ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ 1. α. θυρίδες σαρώσεως 1. ε 2. β. συλλέκτης 2. δ 3. γ. οχετός 3. α 4. δ. στροφαλοθάλαμος 4. γ 5. ε. θυρίδες προεισαγωγής ή ανεπίστροφες βαλβίδες 5. στ 6. στ. θυρίδες εξαγωγής 6. β Σελίδα 1 από 8
Μονάδες 9 ΘΕΜΑ 2 ο 1. Ποιες φάσεις περιλαμβάνει ο πρώτος και ο δεύτερος χρόνος λειτουργίας της δίχρονης βενζινομηχανής; α) Ολοκλήρωση καύσεως, β) εκτόνωση καυσαερίων, γ) ολοκλήρωση προεισαγωγής μείγματος στο στροφαλοθάλαμο, δ) προσυμπίεση μείγματος, ε) έναρξη εξαγωγής καυσαερίων και στ) έναρξη εισαγωγής μείγματος στον κύλινδρο. α) Ολοκλήρωση εισαγωγής του μείγματος στον κύλινδρο, β) ολοκλήρωση εξαγωγής και σαρώσεως καυσαερίων, γ) τέλος προσυμπιέσεως, δ) έναρξη προεισαγωγής του μείγματος στο στροφαλοθάλαμο, ε) συμπίεση και στ) έναρξη της καύσεως Μονάδες 8 Σελίδα 2 από 8
2. Ποιος είναι ο σκοπός του στροφαλοφόρου άξονα στις ναυτικές μηχανές, από τι υλικό κατασκευάζεται και από ποια μέρη αποτελείται; Ο στροφαλοφόρος άξονας μετατρέπει, με τη βοήθεια των διωστήρων, την ευθύγραμμη κίνηση των εμβόλων σε περιστροφική. Έχει χαρακτηριστικό σπαστό σχήμα, και αποτελείται από διαδοχικά τμήματα σχήματος Π. Είναι ένα από τα βαρύτερα και ακριβότερα τμήματα του κινητήρα. Κατασκευάζεται από σφυρήλατο χάλυβα (χρωμονικελιούχο ανοξείδωτο χάλυβα) άριστης ποιότητας και υψηλής αντοχής. Αποτελείται από τα κύρια κομβία βάσεως (που εδράζονται στα έδρανα βάσεως της μηχανής) και τα κομβία των διωστήρων, τα οποία συνδέονται μεταξύ τους με τους βραχίονες (παρειές, μάγουλα ή κιθάρες). Δύο βραχίονες μαζί με το κομβίο του διωστήρα αποτελούν το λεγόμενο αγκώνα (στρόφαλος). Ο αριθμός των αγκώνων ισούται με τον αριθμό των κυλίνδρων. Όλοι οι αγκώνες, ωστόσο, δεν βρίσκονται τοποθετημένοι στο ίδιο επίπεδο. Ο στροφαλοφόρος άξονας μπορεί να είναι ολόσωμος (μικρές μηχανές) ή διαιρούμενος (μεγάλες μηχανές). 3. Πως επιτυγχάνεται η σωστή ανάμειξη του αέρα με το καύσιμο κατά την έγχυση; Μονάδες 9 Για να επιτευχθεί η σωστή ανάμειξη του αέρα με το καύσιμο, το καύσιμο κατά την έγχυση του πρέπει: -Να διασπαστεί σε μικροσκοπικά σταγονίδια (με τη μορφή νέφους). -Να διασκορπισθεί σε όλο το χώρο του θαλάμου καύσεως. -Να επιτευχθεί πλήρης και ομοιόμορφη ανάμειξη του αέρα με τα σταγονίδια του καυσίμου. -Να εξατμισθεί στη συνέχεια πλήρως. ΘΕΜΑ 3 ο 1. Που οφείλεται η φθορά των ελατήριων (συμπίεσης κυρίως) εκτός της μικροτριβής; Μονάδες 8 Σε επικαθίσεις εξανθρακωμάτων στις υποδοχές των ελατηρίων. Σε κόλλημα των ελατηρίων από εξανθρακώματα, που σχηματίζονται, όταν η θερμοκρασία στην περιοχή τους ξεπεράσει τους 180-200 C. Σε κακή λίπανση, που οφείλεται σε μικρή ποσότητα, κακή ποιότητα ή καμένο λάδι (λόγω διαρροής καυσαερίων). Σε μικρές ανοχές μεταξύ των ελατηρίων και των αυλάκων τους. Σε αύξηση της πλευρικής ανοχής, οπότε τα καυσαέρια περνώντας πίσω από τα ελατήρια, αυξάνουν υπερβολικά την πίεση και την τριβή. Σε ύπαρξη διαβαθμίσεων στις θυρίδες ή στα χιτώνια, με αποτέλεσμα, κατά την παλινδρόμηση του εμβόλου, τα ελατήρια να κτυπάνε σε αυτές και να καταστρέφονται. Μονάδες 9 Σελίδα 3 από 8
2. Ποιες θετικές επιδράσεις έχουν τα βελτιωτικά πρόσθετα στην μείωση της φθοράς του κινητήρα; α) Αυξάνουν τον αριθμό κετανίου και βελτιώνουν την ικανότητα εναύσεως του καυσίμου. β) Διαλύουν τα ιζήματα στις δεξαμενές, βοηθούν στον αποχωρισμό του νερού από το πετρέλαιο και βελτιώνουν το φυγοκεντρικό διαχωρισμό. γ) Εμποδίζουν την απόφραξη των εγχυτήρων, με αποτέλεσμα να επιμηκύνεται ο χρόνος μεταξύ δύο διαδοχικών συντηρήσεων και να αυξάνεται η διάρκεια ζωής τους. δ) Μειώνουν τις επικαθήσεις στα έμβολα, τα ελατήρια, τις βαλβίδες, τις θυρίδες και τα πτερύγια του στροβίλου, με αποτέλεσμα να αυξάνεται η διάρκεια ζωής τους και η απόδοση της μηχανής. ε) Εμποδίζουν τις επικαθίσεις καταλοίπων βαναδίου και νατρίου στις έδρες των βαλβίδων, ή κρατούν τις επικαθίσεις σε μορφή στερεάς και εύθραυστης τέφρας, που αποβάλλεται εύκολα. στ) Περιορίζουν το σχηματισμό H2SO4 ζ) Βελτιώνουν την ποιότητα της καύσεως. Μονάδες 7 2. Ποια είναι τα είδη λιπαντικών ουσιών ανάλογα με την προέλευση και τον προορισμό τους; α) Ορυκτέλαια. β) Φυτικά έλαια. γ) Ζωικά έλαια. δ) Συνθετικά έλαια. α) Λιπαντέλαια ΜΕΚ. β) Λιπαντέλαια ατμοστροβίλων και αεριοστροβίλων (τουρμπινέλαια). γ) Λιπαντέλαια παλινδρομικών μηχανών. δ) Λιπαντέλαια ειδικών χρήσεων (μονωτικά, υδραυλικά, ψυκτικών μηχανών κ.λ.π.). Μονάδες 9 ΘΕΜΑ 4 ο 1) Σε τετράχρονο τετρακύλινδρο πετρελαιοκινητήρα ισχύουν οι ακόλουθες τιμές: - ενδεικνύμενη ισχύς Ni = 392,5KW - μηχανικός βαθμός απόδοσης 80% - ειδική κατανάλωση καυσίμου sfc = 200g/KW*h - γραμμική ταχύτητα εμβόλου ce = 20m/s - διαδρομή εμβόλου s = 100mm - π = 3,14 Σελίδα 4 από 8
Να υπολογιστούν : α) Η πραγματική ισχύ Νe β) Η ισχύς απωλειών Nr γ) Η παροχή μάζας καυσίμου m B δ) Η ταχύτητα περιστροφής n ε) H γωνιακή ταχύτητα περιστροφής ω Μονάδες 5 2) Σε τετράχρονο τετρακύλινδρο πετρελαιοκινητήρα ισχύουν οι ακόλουθες τιμές: - μέση ενδεικνύμενη πίεση pi = 10bar - ενδεικνύμενη ισχύς Ni = 196,25KW - Μηχανικός βαθμός απόδοσης 80% - παροχή μάζας καυσίμου m B = 62,8kg/h - γωνιακή ταχύτητα περιστροφής ω = 314rad/s - π = 3,14 Να υπολογιστούν : α) Η μέση πραγματική πίεση pe β) Η μέση πίεση μηχανικών απωλειών pr γ) Η πραγματική ισχύ Νe δ) Η ισχύς απωλειών Nr ε) ειδική κατανάλωση καυσίμου sfc στ) Η ταχύτητα περιστροφής n ζ) Η ροπή στρέψεως στην άτρακτο του κινητήρα Μd Σελίδα 5 από 8
Μονάδες 7 3) Κατά την εργαστηριακή δοκιμή τετράχρονου τετρακύλινδρου πετρελαιοκινητήρα με διαδρομή εμβόλου s=160mm ελήφθησαν οι ακόλουθες μετρήσεις: - όγκος εμβολισμού VH = 50,24*10-4 m 2 - ροπή στρέψεως στην άτρακτο του κινητήρα Μd = 320N*m - ταχύτητα περιστροφής n = 1500 rpm - ειδική κατανάλωση καυσίμου sfc = 160g/KW*h - π = 3,14 Να υπολογιστούν : α) Τη διάμετρο κυλίνδρου D β) Τη μέση πραγματική πίεση pe γ) Η γωνιακή ταχύτητα περιστροφής ω δ) Η πραγματική ισχύ Νe ε) H παροχή μάζας καυσίμου m B Σελίδα 6 από 8
Μονάδες 5 4) Σε τετράχρονο τετρακύλινδρο πετρελαιοκινητήρα ισχύουν οι ακόλουθες τιμές: - εμβαδόν δυναμοδεικτικού διαγράμματος E = 8cm 2 - διαδρομή εμβόλου s=100mm - μέση πραγματική πίεση pe = 6,4bar - εσωτερικος βαθμος αποδοσης ηe = 31,4% - παροχή μάζας καυσίμου m B = 72kg/s - θερμογονος δυναμη καυσιμου Θu = 42500KJ/kg - Ταχύτητα περιστροφής n = 3000 rpm - π = 3,14 - κλιμακα πιεσεων = 10bar/cm Να υπολογιστούν : α) Η μέση ενδεικνύμενη πίεση pi β) O mηχανικός βαθμός απόδοσης ηm γ) Η μέση πίεση μηχανικών απωλειών pr δ) Η πραγματική ισχύ Νe ε) Η ενδεικνύμενη ισχύς Ni στ) Η ισχύς απωλειών Nr ζ) Η γωνιακή ταχύτητα περιστροφής ω η) Η ροπή στρέψεως στην άτρακτο του κινητήρα Μd Σελίδα 7 από 8
Σελίδα 8 από 8 Μονάδες 8