Совершенствование параметров рабочего процесса биогазовой модификации малоразмерного двигателя

• Автор: Макаров, Александр Петрович
• Шифр специальности: 05.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 134 с. : ил

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

а - коэффициент избытка воздуха;

а% - коэффициент теплоотдачи;

аВкп - коэффициент избытка воздуха, соответствующий верхнему концентрационному пределу горения топливо -воздушной смеси; аНкл - коэффициент избытка воздуха, соответствующий нижнему концентрационному пределу горения топливо воздушной смеси; а - геометрическая степень сжатия;

у - коэффициент остаточных газов;

гу - индикаторный коэффициент полезного действия;

ту - термический коэффициент полезного действия;

7Д, - коэффициент наполнения двигателя;

(р - угол поворота коленчатого вала;

X - степень повышения давления при изохорном термодинамиче-

ском процессе;
Хкш - отношение радиуса кривошипа к длине шатуна;
р - степень расширения при изобарном термодинамическом про-
цессе;
г,- - период задержки воспламенения;
с - концентрация;
С„, - средняя скорость поршня;
ср - массовая теплоемкость при p=const;
су - массовая теплоемкость при у=сош-/;
Оц - диаметр цилиндра;
О.фф - эффективный коэффициент турбулентной диффузии;
Еа - условная энергия активации топлива;
gцm - цикловая подача топлива;
Нц - низшая теплота сгорания топлива;
к - показатель адиабаты;
/ ’ - удельная полезная работа термодинамического цикла;
10 - масса воздуха, необходимая для полного сгорания 1 кг топлива
заданного состава;
Ь(, - количество воздуха (кмоль), необходимое для полного сгорания
1 кг топлива заданного состава;
Мв - масса воздуха (смеси);
М3 - масса рабочего тела;
Мп - масса продуктов сгорания топлива;
п - частота вращения коленчатого вала;
р - текущее давление в цилиндре двигателя;
ра - абсолютное давление воздуха в цилиндре в начале такта сжатия;
Р1 - среднее индикаторное давление цикла;

Рк - давление воздуха после компрессора;
Рг - противодавление отработавших газов;
(їж - тепло, теряемое рабочим телом, вследствие теплоотдачи в стенки камеры сгорания;
Я - универсальная газовая постоянная;
г - текущий радиус;
5л - ход поршня;
Т - текущая абсолютная температура;
т - текущее время;
Та - абсолютная температура воздуха в цилиндре в начале такта сжатия;
Тк - абсолютная температура воздуха после компрессора;
Т]У - абсолютная температура поверхности теплообмена;
- продолжительность сгорания топлива;
Тад - абсолютная адиабатическая температура горения;
Тохл - абсолютная температура охлаждающей жидкости;
иг - скорость распространения фронта турбулентного пламени;
ив - внутренняя энергия воздуха;
ип - внутренняя энергия продуктов сгорания топлива;
V - текущий объем цилиндра двигателя;
гг СМ - скорость смешения топлива с окислителем;
X - доля выгоревшего топлива;
вв - вредные вещества;
вмт - верхняя мертвая точка;
две - двигатель внутреннего сгорания;
кпд - коэффициент полезного действия;
КС - камера сгорания;
ог - отработавшие газы;
пкв - поворот коленчатого вала;
Верхняя черта над обозначением, как правило, указывает на то, что рассматривается средняя величина параметра.
СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. АНАЛИЗ ПРОБЛЕМ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГАЗООБРАЗНЫХ ТОПЛИВ В ДВС
1.1. Современное состояние ресурсов органического топлива
1.2. Газообразное топливо как альтернатива бензину
1.3. Искусственное газовое топливо
1.4. Биоэнергетика - источник экологически чистого топлива
1.5. Особенности работы ДВС при приводе электрогенераторов
1.6. Методы улучшения характеристик ДВС, работающих
на биогазе и задачи исследования
Глава 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ВОЗМОЖНОСТИ УЛУЧШЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ДВС, РАБОТАЮЩЕГО НА БИОГАЗЕ
2.1. Расчетно-теоретический анализ применения продолженного расширения при создании двухтопливной модификации двигателя
2.2. Расчетно-теоретический анализ влияния состава газообразного топлива на индикаторный КПД двигателя
2.3. Расчетно-теоретический анализ возможностей улучшения характеристик ДВС путем изменения действительной степени сжатия
2.4. Методика расчета рабочего цикла
2.5. Алгоритм и программа синтеза индикаторной диаграммы
ГЛАВА 3. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ ПИТАНИЯ БИОГАЗОМ МИНИ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ
3.1. Основные принципы создания системы питания биогазом двигателя миниэлектростанции
3.2. Экспериментальная установка

сгоранию, ухудшается равномерность распределения топлива по цилиндрам двигателя, а также интенсифицируется износ деталей цилиндропоршневой группы. Поэтому к моменту поступления топлива в цилиндр оно должно быть испарено достаточно полно и смесь должна иметь наиболее высокое паросодержание, и должна быть способной к воспламенению от искрового разряда, т.е. должна лежать в области концентрационных пределов воспламеняемости.
Подогрев воздуха перед карбюратором вызывает изменение интенсивности испарения во впускном трубопроводе и соотношение фаз в горючей смеси.
В работе [20] автор отличает, что изменение температуры воздуха перед карбюратором вызывает существенное увеличение индикаторного КПД. Аналогичные результаты были получены авторами [21], где также отмечается, что увеличение температуры воздуха перед карбюратором благоприятствует росту индикаторного КПД на различных скоростных и нагрузочных режимах двигателя.
Основным правилом, которого придерживаются разработчики двигателей, является создание условий для начала процесса сгорания как можно ближе к выпускному клапану с тем, чтобы ограничить область последней части заряда холодной частью камеры сгорания. Подогрев воздуха на входе при постоянной степени сжатия способствует уменьшению предельного антидетонационного значения плотности воздуха [22], в то время как повышение температуры последней части заряда вследствие увеличения в почти не влияет на эту величину. Более позднее зажигание влечет за собой уменьшение времени задержки воспламенения последней части заряда, конденсируя, таким образом, повышение температуры [23].
С целью выявления подогрева воздуха на скорость сгорания в работе [19] приведены результаты анализа серии регулировочных характеристик