ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ТЕМЫ..... Сравнение альтернативных видов топлив. Обзор существующих систем питания двигателей альтернативными видами топлива

 

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

		Стр.
	ВВЕДЕНИЕ…...………………………………………………………..
1.1 1.2	ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ТЕМЫ….………..……….……………. Сравнение альтернативных видов топлив……..………………......... Обзор существующих систем питания двигателей альтернативными видами топлива…………………..…………………..................
	РАСЧЕТ СИСТЕМЫ ТОПЛИВОПОДАЧИ…………………............
2.1	Описание и принцип работы предлагаемой конструкции………….
2.2	Расчет диаметра и хода плунжера..…………………………………..
2.3	Расчет диаметра сопловых отверстий распылителя форсунки…….
	РАСЧЕТ ДВИГАТЕЛЯ С ДИЗЕЛЬВОДОРОДНЫМПРОЦЕССОМ…
3.1	Тепловой расчет рабочего цикла……………………………………..
3.1.1 Процесс впуска………………………………………………………..
3.1.2 Процесс сжатия………………………….............................................
3.1.3 Процесс сгорания……………………………………………………..
3.1.4 Процесс расширения………………………………………………….
3.1.5 Процесс выхлопа……………………………………………………...
3.2	Процесс индикаторной диаграммы…………………………………..
3.3	Определение индикаторных показателей……………………………
3.4	Определение эффективных показателей работы двигателя………..
3.5	Физический смысл величин Ре, hе, ge………………………………...
3.6	Анализ влияния параметров двигателя на технико-экономические показатели работы двигателя…………………………………………
3.7	Тепловой баланс двигателя…………………………………………..
3.8	Определение основных размеров и комплексных показателей двигателя…………………………………………………………………...
3.9	Построение графика тангенциальных усилий………………………
3.10 Построение графика тангенциальных сил…………………………...
3.11 Расчет маховика……………………………………………………….
	БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ПРОИЗВОДСТВА……..
4.1	Обеспечение условий и безопасности труда на производстве……..
4.2	Мероприятия по охране окружающей среды………………………..
4.3	Защита работников предприятия и материальных ценностей в чрезвычайных ситуациях……………………………………………..
4.4	Безопасность движения и предотвращения аварий с опасными грузами…………………………………………………………………
	РАСЧЕТ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАЗ-РАБОТАННОЙ СИСТЕМЫ ТОПЛИВОПОДАЧИ…………………
5.1	Расчет себестоимости топливной системы с регулированием начального давления…………………………………………………..
5.2	Сравнительная экономическая оценка эффективности проекта…...
	ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………..
	БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

 

В настоящее время в сельском хозяйстве 95% техники работает на топливе нефтяного происхождения. В тоже время запасы нефтяного топлива и электроэнергии ограничены. Происходит увеличение истощения разведанных запасов нефти, а так же других исчерпываемых видов топлив.

Альтернативными вариантами являются – сжиженный природный газ (СПГ) или жидкий водород (ЖВ). Они экологичнее, а СПГ еще и дешевле. Сейчас качественный бензин в России стоит минимум 17 тыс. руб. за тонну, а СПГ – 8 тыс. руб. И этот разрыв будет расти.

Учитывая, что запасы природного газа иссякнут на Земле примерно в середине 2070‑х, водород можно рассматривать в качестве одного из наиболее перспективных вариантов моторного топлива XXI века. Его ресурсы огромны, а так как в процессе сгорания водорода образуется водяной пар, то можно сказать, что он является самым экологически чистым видом моторного топлива. Единственное токсичное вещество – окислы азота, содержащиеся в выхлопе водородного двигателя в совершенно незначительных количествах по сравнению с бензиновыми моторами и уж тем более – с дизелями, легко обезвреживаются в каталитических нейтрализаторах.

Понимая перспективность в будущем водородного топлива, правительства США, Европейского Союза, Японии и других стран уже сейчас тратят миллиарды долларов на научные исследования и опытно-конструкторские работы, стремясь как можно скорее разработать промышленные технологии и внедрить их на рынке.

 

ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ТЕМЫ

 

Сравнение альтернативных видов топлив

Использование автомобильного транспорта в жизнедеятельности человека стало неотъемлемой частью общественного развития. Однако моторизация общества… - рациональным использованием топлива нефтяного происхождения, в том числе… - снижением вредного воздействия автотранспорта на окружающую среду.

Обзор существующих систем питания двигателей альтернативными видами топлива

ГНЦ РФ ФГУП «НАМИ» были разработаны двигатели на смесях водорода с оксидом или диоксидом углерода, получаемым непосредственно на борту автомобиля… Тепло отводи­лось с охлаждающей жидкостью и отработавшими газами.…

РАСЧЕТ СИСТЕМЫ ТОПЛИВОПОДАЧИ

 

 

Описание и принцип работы предлагаемой конструкции

Рисунок 2.1 - Двухтопливная форсунка: 1-штуцер подачи водорода; 2-штуцер… Корпус форсунки имеет два штуцера один из них (позиция-1) для подачи водорода, другой (позиция-2) для подачи…

Расчет диаметра и хода плунжера

Цикловая подача топлива, (подача топлива за один цикл) в массовых единицах (в г/цикл) определяется по формуле [стр.282/5/]: , (2.1) где частота вращения коленчатого вала ();

Расчет диаметра сопловых отверстий распылителя форсунки

При расчете диаметра сопловых отверстий распылителя форсунки цикловая подача, определяемая из выражения (2.2), приравнивается к подаче, получаемой… , (2.13) где - суммарная площадь сопловых отверстий форсунки, ;

РАСЧЕТ ДВИГАТЕЛЯ С ДИЗЕЛЬВОДОРОДНЫМ ПРОЦЕССОМ

 

 

Тепловой расчет рабочего цикла

Для проведения теплового расчета проектируемого двигателя выявляются значения: эффективной номинальной мощности Nе = 110 кВт, номинальной частоты… Цикловая подача топлива (в г/цикл) определяется по формуле /3/: , (3.1)

Процесс впуска

, (3.7) где Тк - температура наддува, К; DТ - подогрев свежего заряда, К;

Процесс сжатия

Коэффициент наполнения определяется по формуле /3/:

, (3.9)

Подставив получим: .

Давление в конце сжатия (в кПа) определяется по формуле /3/:

Р_с =Р_а·εⁿ¹, (3.10)

где n₁- средний показатель политропы сжатия.

Подставив получим: Р_с =103,5·17^1,35=4742,92 кПа.

Температуру в конце сжатия (в К) определяется по формуле /3/:

Т_с = Т_а · ε^n1-1, (3.11)

Подставив получим: Т_с = 322,33·17 ^1,35-1 =868,87 К.

 

Процесс сгорания

Стехиометрические количества воздуха для разных смесевых топлив. Пусть дизельное топливо имеет следующий средний со­став: С=0,87; Н=0,121; О=0,004;… Стехиометрическое число, выраженное в киломолях, (в кмоль/кг) определяется по… , (3.12)

Процесс расширения

Степень предварительного расширения определяется по формуле /3/: , (3.26) Подставив получим: .

Процесс выхлопа

 

Давление в конце выхлопа для двигателей с наддувом (в кПа) определяется по формуле /4/:

Р_r =к_r· Р_к, (3.30)

где к_r=(0,75…1,0) для двигателей с наддувом ,[стр. 11 /4/].

Подставив получим: Р_r =1,0·115=115 кПа.

Построение индикаторной диаграммы

 

Для построение индикаторной диаграммы выбираем масштабы:

- для давления: 35 кПа/мм.

- для объёма : 10 мм = V_c [стр.11 /4/].

Определяем промежуточные точки политроп сжатия и расширения по уравнениям:

- для сжатия определяется по формуле /4/:

, (3.31)

-для расширения определяется по формуле /4/:

, (3.32)

- для сжатия определяется по формуле /4/:

- для расширения определяется по формуле /4/:

Определение индикаторных показателей

Среднее теоретическое индикаторное давление Рi` определяем графическим и аналитическим методами. Графическое определение среднее теоретического индикаторного давление Рi (в… , (3.33)

Определение эффективных показателей работы двигателя

Среднее эффективное давление (в кПа) определяется по формуле /3/: Ре=Рi-Рм , (3.39) где Рм - механические потери мощности (в кПа) определяется по формуле /3/:

Анализ влияния параметров двигателя на технико-экономические показатели работы двигателя

После запуска программы вводим в компьютер следующие данные: Тип двигателя - дизелеводородный; Номинальная эффективная мощность Ne,кВт - 110;

Тепловой баланс двигателя

Общее количество теплоты, введенной в двигатель с топливом определяется по формуле /3/: Q=Qн·GT, (3.45) где GT - часовой расход топлива (в кг/ч) определяется по формуле /3/:

Определение основных размеров и комплексных показателей двигателя

Рабочий объем одного цилиндра (в м3) определяется по формуле /3/: , (3.57) где i - число цилиндров.

Построение графика тангенциальных усилий

Удельная масса поступательно движущихся частей (в кг/ м2) определяется по формуле /3/: ms = mп +0.275mш , (3.63) где mп - удельная масса поршня, кг/м2;

Построение графика тангенциальных сил

Строим полукруг Брикса, для чего проводим ниже индикаторной диаграммы полуокружность радиусом (в мм) по форуле /3/: , (3.67) Подставив получим: мм.

Расчет маховика

Определяем максимальную избыточную работу (в кВт) по формуле /3/: , (3.72) где μF- масштаб площади, м/мм;

РАСЧЕТ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАЗРАБОТАННОЙ СИСТЕМЫ ТОПЛИВОПОДАЧИ

 

 

Главным техническим показателем является снижение расхода дизельного топлива, благодаря снижению доли удельного расхода топлива в смеси из-за оптимизации процесса смесеобразования. Для существующих дизельных двигателей, оснащенных электронным управлением достигнуто снижение расхода топлива на 20%, что является главным преимуществом новой системы топливоподачи. Для расчета экономических показателей принимаем значение экономии топлива 15%.

 

Расчет себестоимости топливной системы с регулированием начального давления

Затраты на модернизацию форсунки рассчитываем (в рублях) по формуле /17/: Сц=Ск+Сод+Спд+Ссб+Соп+Смм, (5.1) где Ск - стоимость изготовления корпусных деталей, руб;

Сравнительная экономическая оценка эффективности проекта

Сравнительную экономическую оценку для исходной и разработанной систем произведем по формуле /17/: Эср=3δ-3н, (5.15) где 3δ,3н - соответственно эксплуатационные затраты при использовании техники по базовому и новому вариантам.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Перевод двигателей на водород значим тем, что нет необходимости изменять полностью конструкцию двигателя. Изменяется лишь система питания… Конструкторской особенностью является разработка двухтопливной форсунки,… Капитальные вложения на совершенствование системы питания составили 10460 рублей, затраты на ремонт топливной…

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

  1. Автомобильный справочник [текст]. 1-е изд. перевод с англ., М.: изд-во «За… 2. Богословский В.Н. Отопление и вентиляция [текст]. В двух частях . Часть II . М.: Стройиздат, 1976. – 439 с.