Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Тепловые двигатели

Диссертационная работа:

Гущин Сергей Николаевич. Улучшение эффективных и экологических показателей тракторного дизеля 2Ч 10,5/12,0 путем применения метаноло-топливной эмульсии : Дис. ... канд. техн. наук : 05.04.02 : Киров, 2004 198 c. РГБ ОД, 61:04-5/3489

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ 4

ВВЕДЕНИЕ 6

  1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ 12

  2. Перспективы применения кислородсодержащих топлив в дизелях 12

  3. Способы применения спиртовых топлив в качестве моторного топлива 19

  4. Особенности применения спиртовых добавок к дизельному топливу 26

  5. Применение топливных эмульсий и композиций в дизелях в РФ

и за рубежом 33

1.5. Влияние топливных эмульсий на процессы впрыскивания, рас
пиливания, смесеобразования и сгорания в цилиндре дизеля 41

1.5.1. Влияние топливных эмульсий на процессы впрыскивания,
распыливания и смесеобразование в цилиндре дизеля 41

1.5.2. Влияние топливных эмульсий на процесс сгорания в дизелях; 45

1.6. Цели и задачи исследования 49

  1. ТЕОРИЯ ВОЗДЕЙСТВИЯ ПРИСАДОК НА ПРОМОТИРОВА-НИЕ ПРОЦЕССА ВОСПЛАМЕНЕНИЯ И ГОРЕНИЯ МЕТАНОЛО-ТОПЛИВНОЙ ЭМУЛЬСИИ В ЦИЛИНДРЕ ДИЗЕЛЯ 52

  2. Теория воздействия присадок на промотирование процесса воспламенения метаноло-топливной эмульсии в цилиндре дизеля 52

  3. Влияние состава метаноло-топливной эмульсии на показатели процесса сгорания в цилиндре дизеля 77

  1. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ 85

  2. Методика исследований рабочего процесса дизеля воздушного охлаждения при работе на метаноло-топливной эмульсии 85

  1. Общая методика исследований 85

  2. Методика исследований свойств метаноло-топливных эмульсий с присадками целенаправленного действия 89

  3. Методика проведения сравнительных испытаний работы топливной аппаратуры дизеля на дизельном топливе и метаноло-топливной эмульсии 91

  4. Методика исследований влияния состава метаноло-топливной эмульсии на рабочий процесс, эффективные и токсические показатели работы дизеля 93

  1. Приборы и оборудование, применяемое при исследованиях 95

  2. Методика обработки результатов исследований 100

  1. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 105

  2. Результаты исследований свойств метаноло-топливной эмульсий с присадками целенаправленного действия 105

4.2. Результаты исследований работы топливной аппаратуры дизеля

на дизельном топливе и метаноло-топливной эмульсии 113

4.3. Результаты исследований влияния состава метаноло-топливной
эмульсии на рабочий процесс, эффективные и токсические по
казатели работы дизеля 116

4.3.1.... Определение оптимальных регулировок системы топливопо-

дачи при работе дизеля на метаноло-топливной эмульсии 116

  1. Влияние состава метаноло-топливной эмульсии на показатели процесса сгорания и тепловыделения в цилиндре дизеля 121

  2. Влияние состава метаноло-топливной эмульсии на эффективные показатели работы дизеля 134

  3. Влияние состава метаноло-топливной эмульсии на показатели дымности и токсичности отработавших газов дизеля 138

4.4. Определение относительного содержания и массовой концен
трации сажи в цилиндре дизеля 143

  1. Определение относительного содержания и массовой концентрации сажи в цилиндре дизеля в зависимости от угла поворота коленчатого вала 143

  2. Определение относительного содержания и массовой концентрации сажи в цилиндре дизеля в зависимости от изменения установочного угла опережения впрыскивания топлива 147

  3. Определение относительного содержания и массовой концентрации сажи в цилиндре дизеля в зависимости от изменения нагрузки и частоты вращения коленчатого вала 150

4.5. Зависимости показателей процесса сгорания, тепловыделения,
эффективных показателей, показателей дымности и токсично
сти ОГ от состава топлива 154

  1. Зависимости показателей процесса сгорания и тепловыделения дизеля от состава топлива 154

  2. Зависимости эффективных показателей работы дизеля от состава топлива 157

  3. Зависимости показателей дымности.и токсичности отработавших газов дизеля от состава топлива 158

5.0. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ИССЛЕДОВАНИЙ 160

  1. СОЗДАНИЕ МАКЕТНОГО ОБРАЗЦА ТРАКТОРА Т-25А ДЛЯ РАБОТЫ НА СПИРТОСОДЕРЖАЩИХ ТОПЛИВАХ 163

  2. Разработка системы регулирования и топливоподачи дизеля

24 10,5/12,0 для работы на спиртосодержащих топливах 163

6.2. Разработка и создание макетного образца трактора Т-25А для
работы на спиртосодержащих топливах 166

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ 169

ЛИТЕРАТУРА 171

ПРИЛОЖЕНИЯ 191

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

  1. п - частота вращения коленчатого вала дизеля, мин"1

  2. ре - среднее эффективное давление, МПа

  3. Ne - эффективная мощность дизеля, кВт

  4. Мк - крутящий момент дизеля, Нм

  5. GB - часовой расход воздуха, кг/ч

  6. Tj - коэффициент наполнения

  7. GT - часовой расход топлива, кг/ч

  8. а - коэффициент избытка воздуха

  9. ge - эффективный удельный расход топлива, г/кВт-ч; O.Tje - эффективный коэффициент полезного действия

  1. tr - температура отработавших газов, С

  2. ф - угол поворота коленчатого вала, градус

  3. ввпр - установочный угол опережения впрыскивания топлива, градус

  4. і; - период задержки воспламенения

  5. pz - максимальное давление сгорания в цилиндре, МПа

  6. рс - давление конца сжатия, МПа

7.-J- _ скорость нарастания давления в цилиндре, МПа/градус скр

8. - относительное тепловыделение от сгорания топлива 9. %;- активное тепловыделение

  1. — - относительная скорость активного тепловыделения, 1/градус ёф

  2. Т - осредненная температура цикла в цилиндре, К

  3. GT, GT - часовые расходы дизельного топлива, суммарного топлива, кг/ч

  4. NOx - оксид азота, мг/л, ррт, %

  5. СО - оксид углерода, мг/л, ррт, %

  6. С02.- диоксид углерода, мг/л, ррт, %

  7. СНХ, СтНп - суммарные углеводороды; мг/л, ррт, %

сажа, ед. по шкале Боша; %

  1. ДТ, - дизельное топливо

  2. ОГ - отработавшие газы

  3. ЦЧ - цетановое число

  4. ДВС - двигатель внутреннего сгорания

  5. КС - камера сгорания

  6. КПД; к.п.д, - коэффициент полезного действия

  7. в.м.т. - верхняя мертвая точка

  8. н.м.т. - нижняя мертвая точка

  9. ПАУ - полициклические ароматические углеводороды

  1. ПДК - предельно допустимая концентрация

  2. МТЭ - метано ло-топливная эмульсия

  3. ССТ - спиртосодержащее топливо

  4. ПАВ - поверхностно-активные вещества

  5. ТА - топливная аппаратура

  6. ТНВД - топливный насос высокого давления

Введение к работе:

Задача экономии моторных нефтяных топлив и ограниченность сырья для их производства выдвигают на первый план необходимость поиска альтернативных топлив для двигателей внутреннего сгорания. Так, автотранспорт в странах СНГ потребляет в год около 60 млн. тонн топлива, только в сельском хозяйстве этих стран находится около 3 млн. тракторов и более миллиона комбайнов. При этом необходимо иметь в виду, что все тракторные и комбайновые двигатели - дизели..

Всевозрастающие темпы двигателестроения предполагают проблему экономного и эффективного использования имеющихся ресурсов топлива. За последние годы также значительно обострились экологические проблемы.

Как и за рубежом, основными направлениями по снижению загрязнения атмосферного воздуха от вредных выбросов тракторов и автомобилей в сельском хозяйстве России будут: улучшение качества ДВС и их социально-экологических характеристик; снижение расхода топлива; ускоренное развитие транспортных средств, работающих на альтернативных моторных топливах ненефтяного происхождения и имеющих улучшенные эксплуатационные показатели.

Международные обязательства России по охране окружающей среды определяют важность работ, направленных на оздоровление экологической обстановки, в первую очередь на снижение загрязнения атмосферного воздуха от вредных выбросов транспортных средств. При этом особый интерес представляют задачи одновременного улучшения экологических и эффективных показателей дизелей транспортных средств.

Анализ передовых направлений научных исследований, проведенных за рубежом и в странах СНГ, посвященных данной проблеме, позволяет сделать вывод, что для практической реализации в двигателях транс-

портных средств и, в первую очередь, в дизелях, возможно использование такого альтернативного топлива, как метиловый спирт (метанол), который имеет ненефтяное происхождение. Следует отметить, что использование метанола может также значительно снизить дымность и токсичность ОГ дизелей. Это особенно важно для дизелей тракторов и энергоустановок, работающих в помещениях с ограниченным воздухообменом. Исследований же по оценке возможности применения метанола на сельскохозяйственных дизелях в нашей стране недостаточно.

Наиболее простым, дешевым и доступным способом применения метанола в настоящее время является его использование в виде эмульсии с дизельным топливом и пакетом присадок, улучшающим ее свойства. Указанный способ позволяет в определенной степени экономить ДТ, не требует значительных затрат на внесение конструктивных изменений и дополнений в дизель и может быть реализован на двигателях, уже находящихся в эксплуатации.

В настоящее время все большее распространение получает применение присадок к топливам. Количество товарных марок присадок в мире, исчисляется тысячами и их применение становится обязательным. В России, которая в этой области отстает от наиболее промышленно развитых стран, фактически применяются лишь отдельные присадки, причем их использование становится постоянной практикой.

Все это дает основание предполагать, что улучшение эффективных показателей дизелей тракторов, предназначенных для эксплуатации в том числе и экологически экстремальных условиях, путем снижения токсичности и дымности ОГ, экономии нефтяного моторного топлива за счет применения альтернативных топлив с присадками целенаправленного действия, является весьма актуальной научной задачей, имеющей важное народнохозяйственное значение и включенной Правительством РФ в перечень критических технологий федерального уровня.

Цель исследований. Улучшение эффективных и экологических показателей тракторного дизеля 24 10,5/12,0 при работе на метаноло-топливной эмульсии.

Объект исследований. Тракторный дизель 24 10,5/12,0 (Д-21АІ) воздушного охлаждения сельскохозяйственного трактора, Т-25А, работающий на метаноло-топливной эмульсии.

Научная новизна работы.

  1. Исследование физико-химических свойств и разработка метаноло-топливной эмульсии.

  2. Теоретические предпосылки воздействия присадок на промотиро-вание процесса воспламенения и горения метаноло-топливной эмульсии в цилиндре дизеля.

  3. Определение влияния состава,метаноло-топливной эмульсии на показатели первой фазы процесса сгорания в цилиндре дизеля.

  4. Определение регулировочных параметров топливоподающей аппаратуры, обеспечивающих получение оптимальных параметров работы дизеля на метаноло-топливной эмульсии.

  5. Исследование влияния метаноло-топливной эмульсии с присадками на процессы сгорания, образования сажи, характеристики тепловыделения и сажевыделения в цилиндре, мощностные, экономические и токсические показатели тракторного дизеля 24 10,5/12,0.

  6. Конструкция и опытный образец трактора Т - 25А с системой питания, модернизированной для работы на метаноло-топливной эмульсии с улучшенными эффективными и экологическими показателями, предназначенного для эксплуатации и в том числе в помещениях с ограниченным воздухообменом.

Практическая ценность работы и реализация результатов исследований. Результаты исследований использованы 25-ым ГосНИИ МО РФ в работе по исследованию и созданию новых видов высокоэффективных

дизельных топлив для спецтехники и в ОАО ВНИИ НП в работе по созданию и исследованию новых видов многофункциональных присадок к дизельным топливам, а также для составления базы данных по присадкам к топливам.

Результаты научно-технической разработки, созданной при выполнении диссертационной работы, доведены до стадии создания макетного образца, трактора Т-25 А и проведения функциональных испытаний. Макетный образец трактора Т-25 А с системой питания, модернизированной для работы на метаноло-топливной эмульсии, внедрен в учебно-опытном хозяйстве «Чистые пруды» Вятской ГСХА.

Материалы диссертации используются в учебном процессе Вятской государственной сельскохозяйственной академии и Чебоксарском институте Московского государственного открытого университета.

Экономический эффект от уменьшения вредного воздействия ОГ на атмосферу составляет 708 руб. в год из расчета на один трактор при средней годовой наработке 1000 мото-часов.

Связь с планами научных исследований. Диссертационная работа выполнена в соответствии с темой № 24 плана НИР Вятской ГСХА на 2000...2005 г. г. (номер государственной регистрации в ВНТИЦентре 01.2002.06497) и соглашением о научно-техническом сотрудничестве между Вятской ГСХА и 25-ым ГосНИИ МО РФ.

На защиту выносятся следующие положения.

  1. Теоретическое обоснование воздействия присадок на промотиро-вание процесса воспламенения и горения метаноло-топливной эмульсии в цилиндре дизеля..

  2. Уточненные зависимости расчета параметров первой фазы процесса сгорания при работе дизеля на метаноло-топливной эмульсии.

  3. Результаты лабораторных исследований свойств метаноло-топливных эмульсий на основе метанола и дизельного топлива с присад-

ками и состав новой метаноло-топливной эмульсии.

  1. Результаты стендовых испытаний топливоподающей аппаратуры при работе на метаноло-топливной аппаратуре.

  2. Результаты стендовых исследований влияния применения метаноло-топливной эмульсии с присадками целенаправленного действия в качестве моторного топлива на процесс сгорания, сажеобразования, характеристики тепловыделения и сажевыделения, мощностные, экономические и токсические показатели тракторного дизеля 24 10,5/12,0 с камерой сгорания в поршне.

6*. Конструкция и макетный образец трактора Т-2 5А с системой питания, модернизированной для работы на метаноло-топливной эмульсии с. улучшенными эффективными и экологическими показателями, предназначенный для эксплуатации и в том числе в помещениях с ограниченным воздухообменом.

Апробация работы. Основные результаты и материалы диссертации докладывались и обсуждались на научных конференциях Вятской государственной сельскохозяйственной академии в 2000.,.2004 г. г., на 12-оЙ на* учно-практической конференции вузов Поволжья и Предуралья «Улучшение эксплуатационных показателей мобильной энергетики», 2001 г. (г; Киров), на Международной научно-технической конференции «Улучшение эксплуатационных показателей двигателей, тракторов и автомобилей», 2002, 2004 п.г, (Санкт-Петербургский государственный аграрный университет, г. Санкт-Петербург-Пушкин), Международной научно-практической: конференции «Здоровье - Питание - Биологические ресурсы», 2002 г. (НИИСХ Северо - Востока, г. Киров), на II Международной научно - практической конференции «Новые топлива с присадками», 2002 г. (Академия прикладных исследований, п Санкт-Петербург), на 9-ой Международной научно-практической конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы совершенствования поршневых двигателей», 2003 г.

(ВлГУ, г. Владимир).

Публикации результатов исследований. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 20 научных работах, включая тезисы статей, статьи, патент на изобретение № 2221839.

Подобные работы
Габбасов Айнур Галеевич
Улучшение показателей тракторного дизеля совершенствованием топливоподачи и смесеобразования
Ишханян Артур Эдуардович
Улучшение экологических показателей дизелей путем использования в качестве топлива диметилового эфира
Смирнов Дмитрий Михайлович
Направление повышения интенсивности впрыскивания топлива с целью улучшения показателей автотракторных дизелей
Сидоров Михаил Игоревич
Метод улучшения показателей работы дизеля подачей на впуск водородосодержащего газа
Олейник Михаил Анатольевич
Улучшение экологических показателей дизеля с турбонаддувом 4ЧН 11,0/12,5 при работе на природном газе путем снижения содержания оксидов азота в отработавших газах
Россохин Алексей Валерьевич
Улучшение экологических показателей дизеля 4ЧН 11,0/12,5 при работе на природном газе путем снижения дымности отработавших газов
Рудаков Леонид Викторович
Улучшение эффективных показателей дизеля 4ЧН 11,0/12,5 при работе на природном газе путем оптимизации процессов сгорания и тепловыделения
Неговора Андрей Владимирович
Улучшение эксплуатационных показателей автотракторных дизелей совершенствованием конструкции и технологии диагностирования топливоподающей системы
Деветьяров Руслан Раифович
Улучшение эффективных показателей тракторного дизеля 4Ч 11,0/12,5 (Д-240) путем применения природного газа и оптимизации процессов сгорания и тепловыделения
Смирнов Сергей Викторович
Улучшение эксплуатационных показателей автотракторных дизелей путём совершенствования параметров системы наддува

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net