Исследование рабочего процесса дизеля 4Ч 11,0/12,5 при использовании в качестве топлива этаноло-топливной эмульсии

• Автор: Чупраков, Андрей Иванович
• Шифр специальности: 05.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Киров
• Количество страниц: 185 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
1. ПРЕДПОСЫЛКИ ВОПРОСА
1.1. Перспективы применения этанола в качестве моторного топлива
для дизелей
1.2. Анализ свойств топливных эмульсий при применении их в дизелях
1.3. Мировой опыт использования топливных эмульсий в дизелях
1.4. Характеристика процесса испарения капель топливных эмульсий
1.5. Влияние применения этанола в дизелях на эффективные показатели дизеля
1.6. Задачи исследований
2. ТЕОРИЯ ВЛИЯНИЯ НА РАБОЧИЙ ПРОЦЕСС ДИЗЕЛЯ 44 11,0/12,5 ПРИ РАБОТЕ НА ЭТАНОЛО-ТОПЛИВНОЙ ЭМУЛЬСИИ
2.1. Моделирование процессов испарения и смесеобразования в цилиндре дизеля 44 11,0/12,5 при работе на этаноло-топливной эмульсии
2.2. Расчет периода задержки воспламенения при работе дизеля
44 11,0/12,5 на этаноло-топливной эмульсии
3. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА ДИЗЕЛЯ 44 11,0/12,5. ОБОРУДОВАНИЕ ПРИМЕНЯЕМОЕ ПРИ ИССЛЕДОВАНИЯХ
3.1. Объект исследований
3.2. Алгоритм проведения исследований
3.3. Алгоритм исследования физических свойств этаноло-топливных эмульсий
3.4. Описание экспериментальной установки, приборов и оборудования для исследования рабочего процесса дизеля при работе на этаноло-топливной эмульсии
3.5. Расчет ошибок и погрешностей измерений
4. ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА ДИЗЕЛЯ 44 11,0/12,5 ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ В КАЧЕСТВЕ ТОПЛИВА ЭТАНОЛО- 69 ТОПЛИВНОЙ ЭМУЛЬСИИ
4.1. Результаты исследований свойств этаноло-топливных эмульсий с использованием присадок целенаправленного действия
4.2. Влияние применения этаноло-топливной эмульсии на эффективные, экологические показатели и показатели рабочего процесса дизеля 44 11,0/12,5 в зависимости от изменения установочного УОВТ
4.2.1. Влияние применения этаноло-топливной эмульсии на эффективные показатели дизеля 44 11,0/12,5 в зависимости от изменения

установочного УОВТ
4.2.2. Влияние применения этаноло-топливной эмульсии па экологические показатели дизеля 44 11,0/12,5 в зависимости от изменения установочного УОВТ
4.2.3. Влияние применения этаноло-топливных эмульсий на индикаторные показатели, показатели процесса сгорания и характеристики тепловыделениия дизеля 44 11,0/12,5 в зависимости от изменения установочного УОВТ
4.3. Влияние применения этаноло-топливных эмульсий на индикаторные показатели и характеристики тепловыделения дизеля
44 11,0/12,5 в зависимости от угла поворота коленчатого вала
4.4. Влияние применения этаноло-топливных эмульсий на показатели процесса сгорания и характеристики тепловыделения дизеля
44 11,0/12
4.4.1. Влияние применения этаноло-топливной эмульсии на показатели процесса сгорания и характеристики тепловыделения дизеля
44 11,0/12,5 в зависимости от изменения нагрузки
4.4.2. Влияние применения этаноло-топливной эмульсии на показатели процесса сгорания и характеристики тепловыделения дизеля 44 11,0/12,5 в зависимости от изменения частоты вращения коленчатого вала
4.5. Влияние применения этаноло-топливной эмульсии на эффективные показатели дизеля 44 11,0/12
4.5.1. Влияние применения этаноло-топливной эмульсии на эффективные показатели дизеля 44 11,0/12,5 в зависимости от изменения нагрузки
4.5.2. Влияние применения этаноло-топливной эмульсии на эффективные показатели дизеля 44 11,0/12,5 в зависимости от изменения частоты вращения коленчатого вала
4.6. Влияние применения этаноло-топливной эмульсии на экологические показатели дизеля 44 11,0/12,5 в зависимости от изменения нагрузки
5. ОЦЕНКА ЭКОНОМИ4ЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ЭТАНОЛО-ТОПЛИВНОЙ ЭМУЛЬСИИ В КА4ЕСТВЕ МОТОРНОГО ТОПЛИВА В ДИЗЕЛЕ 44 11,0/12
ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
1. п — частота вращения коленчатого вала дизеля, мин"1
2. рс - среднее эффективное давление, МПа
3. Nc - эффективная мощность дизеля, кВт
4. Мк - крутящий момент дизеля, Н-м
5. Gn - часовой расход воздуха, кг/ч
6. t]v - коэффициент наполнения
7. GT - часовой расход топлива, кг/ч
8. а - коэффициент избытка воздуха
9. ge -удельный эффективный расход топлива, г/(кВт-ч)
10.г|с- эффективный коэффициент полезного действия
11. tr — температура отработавших газов, °С
12. tp — угол поворота коленчатого вала, градус
13. 0Ш1р - установочный угол опережения впрыскивания топлива, градус
14. 0ДТ, ©этэ - установочный угол опережения впрыскивания дизельного топлива и метанола соответственно, градус
15. (р;- период задержки воспламенения, градус
16. Pzmax- максимальное давление сгорания в цилиндре, МПа
17. рс - давление конца сжатия, МПа
18. (dp/dcp)max - максимальная скорость нарастания давления в цилиндре дизеля, МПа/градус
19. % - относительное тепловыделение от сгорания топлива
20. Xi - активное тепловыделение
21. (dx/d 22. так - активное выделение теплоты, соответствующее максимальной температуре цикла
23. Xi.p? max - активное выделение теплоты, соответствующее максимальному давлению цикла
24. ф max угол, соответствующий максимальной температуре цикла, градус
25. Т - осредненпая температура цикла в цилиндре, К
26. GT, Сэтэ - часовые расходы дизельного топлива и этаноло-топливной эмульсии, кг/ч
27. NOx - оксид азота; мг/л, ppm, %
28. СО - оксид углерода; мг/л, ppm, %
29. С02 - диоксид углерода; мг/л, ppm, %
30. СНХ - суммарные углеводороды; мг/л, ppm, %
31. С, К - сажа, ед. по шкале Боша; %
32. ДТ - дизельное топливо
33. ОГ - отработавшие газы
34. ЦЧ - цетановое число
35. ДВС - двигатель внутреннего сгорания
36. ПЗВ - период задержки воспламенения
37. ВМТ - верхняя мертвая точка

С целью лучшего рассмотрения характера взаимодействия капель друг с другом и с окружающим турбулентным потоком газов весь процесс горения необходимо разделить на стадии образования ансамбля аэрозольных частиц движения капель, их испарения, смешивания с окислителем, воспламенения и собственно горения [88].
Для построения математической модели испарения капли примем следующие основные допущения [82, 239 - 241]:
- имеет место сферическая симметрия капель;
- коэффициент теплопроводности, удельная теплоемкость постоянны и не зависят от температуры;
- имеет место идентичности процессов переноса тепла и массы;
- имеет место квазистационарность процесса.
Рассмотренная ниже методика представлена работами [82, 186].
При высоких температурах окислительной среды перенос тепла и массы стефановским потоком, скорость которого равна выражению:

(2.1)
где J = - сЬп/ск - массовая скорость испарения (горения) капли; г - радиальная координата; р, - плотность газа.
Уравнение теплопроводности имеет вид:
(2.2)
Уравнение диффузии для концентраций окислителя п№ и паров записываются аналогично: