Исследование и оптимизация рабочего процесса утилизационного поршневого двигателя с внутренним объемным парообразованием

• Автор: Смолин, Александр Борисович
• Шифр специальности: 05.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 147 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
Основные условные обозначения и сокращения
Введение
Глава 1. Проблема утилизации теплоты отработавших газов силовых и теплогенерирующих установок мобильной техники (состояние вопроса)
1.1. Источники тепловых потерь на объектах мобильной техники
1.1.1. Силовые установки
1.1.2. Теплогенерирующие установки: отопители и предпусковые подогреватели
1.2. Системы утилизации тепловых потерь силовых и теплогенерирующих установок мобильной техники
1.2.1. Паросиловые установки с внешним парообразованием
1.2.2. Термоэлектрические генераторы
1.2.3. Двигатели Стирлинга
1.2.4. Воздушные расширительные машины
1.2.5. Поршневые двигатели с внутренним парообразованием
1.2.5.1. Двигатели с поверхностным парообразованием
1.2.5.2. Двигатели с объемным парообразованием
1.3. Цель и задачи исследования
Глава 2. Физическая природа и математическая модель индикаторного процесса утилизационного поршневого двигателя с внутренним объемным парообразованием
2.1. Физическое представление о процессах, протекающих в цилиндре утилизационного поршневого двигателя с внутренним объемным парообразованием
2.2. Математическая модель индикаторного процесса утилизационного поршневого двигателя с внутренним объемным парообразованием
Глава 3. Экспериментальная установка и методика экспериментального исследования
3.1. Экспериментальная установка
3.1.1. Силовая установка
3.1.2.Оборудование экспериментальной установки
3.2. Оценка погрешности измерений
3.3. Методика экспериментального исследования
Глава 4. Результаты экспериментального исследования
4.1. Влияние регулировочных и эксплуатационных характеристик утилизационного двигателя на частоту вращения коленчатого вала и на характер процесса сжатия в нем отработавших газов дизеля
4.2. Оценка адекватности математической модели рабочего процесса утилизационного двигателя
4.3. Исследование рабочего процесса утилизационного двигателя с помощью математической модели
4.4. Оптимизация параметров впрыскивания воды в цилиндр утилизационного двигателя с помощью математической модели
Заключение
Список использованной литературы
Приложение
ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
0 - момент начала впрыскивания воды в цилиндр утилизационного двигателя; рвпр - давление впрыскивания воды в цилиндр утилизационного двигателя; фвпр “ продолжительность впрыскивания воды в цилиндр утилизационного двигателя;
Qor - теплота отработавших газов дизеля;
Ног - энтальпия отработавших газов дизеля;
UpT - внутренняя энергия рабочего тела утилизационного двигателя;
R0 - индивидуальная газовая постоянная рабочего тела утилизационного двигателя;
Ьсж - работа сжатия; п - частота вращения коленчатого вала;
Nj - индикаторная мощность утилизационного двигателя;
pi - среднее индикаторное давление утилизационного двигателя;
r)i - индикаторный КПД утилизационного двигателя;
gi - удельный индикаторный расход воды утилизационным двигателем;
Нл - литровая индикаторная мощность утилизационного двигателя; пСж - показатель политропы процесса сжатия отработавших газов дизеля в цилиндре утилизационного двигателя; tor - температура отработавших газов дизеля; tCT - температура стенок цилиндра утилизационного двигателя;
ДВС - двигатель внутреннего сгорания;
КПД - коэффициент полезного действия;
ВМТ - верхняя мертвая точка;
НМТ - нижняя мертвая точка;
ОГ - отработавшие газы;
ПКВ - поворот коленчатого вала;
ТА - тепловой аккумулятор;
УД - утилизационный двигатель.

Рис. 1.13. Газовый двигатель с внешним подводом теплоты:
1 - впускной патрубок с обратным клапаном; 2 - кривошипно-шатунный механизм; 3 - теплоизолирующая проставка; 4 - выпускной патрубок;
5 - поршень; 6 - цилиндр; 7 - перепускной канал; 8 - картер
Рассматриваемый двигатель работает следующим образом.
При перемещении поршня вверх в результате возникающего в картере разрежения в него через впускной патрубок поступает воздух, имеющий температуру окружающей среды. После достижения поршнем крайнего верхнего положения начинается его движение вниз, которое сопровождается сжатием находящегося в картере воздуха. Сжатие продолжается до тех пор, пока верхняя кромка поршня не начнет открывать окно перепускного канала в цилиндре. С этого момента продолжающий перемещаться вниз поршень будет переталкивать сжатый в картере холодный воздух в надпоршневое пространство. Здесь воздух нагревается от горячих стенок цилиндра, омываемых отработавшими газами ДВС, и расширяется, производя работу. Как только верхняя кромка поршня начнет открывать выпускной патрубок, расширяющийся горячий воздух начнет выходить из цилиндра в атмосферу и замещаться холодным сжатым воздухом, поступающим из картера через перепускной канал. Поступивший в надпоршневое
пространство воздух нагревается и цикл повторяется.