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/:
Рс =Ра·εn1, (3.10)
где n1- средний показатель политропы сжатия.
Подставив получим: Рс =103,5·171,35=4742,92 кПа.
Температуру в конце сжатия (в К) определяется по формуле /3/:
Тс = Та · εn1-1, (3.11)
Подставив получим: Тс = 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/:
Рr =кr· Рк, (3.30)
где кr=(0,75…1,0) для двигателей с наддувом ,[стр. 11 /4/].
Подставив получим: Рr =1,0·115=115 кПа.
Построение индикаторной диаграммы
Для построение индикаторной диаграммы выбираем масштабы:
- для давления: 35 кПа/мм.
- для объёма : 10 мм = Vc [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%.