Выбор определяющих параметров комбинированного дизеля с системой вторичного использования теплоты

• Автор: Марченко, Андрей Петрович
• Шифр специальности: 05.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Харьков
• Количество страниц: 260 c. : ил

- 2 -РЕФЕРАТ

Диссертация 258 стр., 63 рис., 18 табл.

КОМБИНИРОВАННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, СИСТЕМА ГАЗОТУРБИННОГО НАДДУВА, СИСТЕМА ВТОРИЧНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕПЛОТЫ, ПОТЕРИ ЭКСЕРГИИ, РАБОЧЕЕ ТЕЛО СИСТЕМЫ УТИЛИЗАЦИИ, БИНАРНЫЙ ЦИКЛ, ЦИКЛ ГЕНКИНА, СИЛОВАЯ УСТАНОВКА.
Выбраны рациональная энергетическая схема, рабочее тело системы утилизации и определяющие параметры комбинированного дизеля с системой вторичного использования теплоты. На опытном дизеле АЧН12/1А проведено исследование влияния свойств рабочих тел системы утилизации (вода, фреон-П, фреон-21, фреон-318), а также энергетических схем и параметров бинарного цикла на показатели работы поршневого двигателя и силовой установки. Показано, что вторичное использование теплоты отработавших газов на двигателях типа СМД позволит снизить удельный эффективный расход топлива на номинальном режиме на 15-30 г/(кВт.ч ), а среднеэксплуатационный удельный эффективный расход топлива-на 3-10 гДкВт.ч ).
Для получения практических результатов разработаны методики проведения экспериментального исследования рабочего процесса комбинированного дизеля с системой вторичного использования теплоты на опытном многоцилиндровом двигателе, моделирования номинальных режимов силовой установки с бинарным циклом, моделирования работы системы утилизации на частичных режимах поршневого двигателя. Разработаны и реализованы на ЭВМ математическая модель комбинированного дизеля с бинарным циклом, методика оптимизации определяющих параметров рабочего процесса комбинированного ДВС, методика анализа рабочего процесса комбинированного дизеля с системой утилизации вторичных энергоресурсов поршневого двигателя.

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ, СИМВОЛОВ, ЕДИНИЦ И ТЕРМИНОВ

И - анергия рабочего тела, кДж;

б - шаг варьируемого фактора в эксперименте;

Вч - часовой расход топлива, кг/час;

Г - коэффициент перевода варьируемых факторов из нормальных значений в действительные и наоборот;
Х> - диаметр цилиндра дизеля, м;
Е - степень эффективности воздухоохладителя;
эксергия рабочего тела, кДж;
К - показатель адиабаты;
П - потери эксергии рабочего тела, кДж;
|у - расход рабочего тела, кг/час, кг/с;
^ - удельный расход топлива, кгДкВт.ч ), гДкВт.ч);
С/ - энтальпия рабочего тела, кДж;
I - тактность дизеля; удельная энтальпия рабочего тела, кДж/кг, кДж/кмоль; б - работа, кДж;
£ - удельная работа, кДж/кмоль, кДж/кг;
М - количество рабочего тепа, кмоль;
/| - мощность, кВт;
П - частота вращения коленчатого вала дизеля, мин“-1-;
Пр - показатель политропы расширения рабочего тела в цилиндре дизеля;
- давление, МПа;
С} - теплота, кДж;
С(н - низшая удельная теплота сгорания дизельного топлива,
кДж/кг;
0^ - доля теплоты, %;
R - универсальная газовая постоянная, кДжДшоль.К);
$ - энтальпия рабочего тела, кДж/К ;
S - удельная энтропия рабочего тела, кДж/кг.К);
кДжДкмоль.К); ход поршня дизеля, м;
7" - температура, К;
t - температура, °С;
И - внутренняя энергия рабочего тела, кДж;
ц - удельная внутренняя энергия рабочего тела, кДж/кг,
кДж/кмоль;
f - объем, м3;
If - удельный объем, м^/кг;
W - доля потерь теплоты от газов в стенки;
- коэффициент избытка воздуха;
jS0 - коэффициент молекулярного изменения;
)f - коэффициент остаточных газов;
А - доля работы, %;
- разность удельных расходов топлива, кгДкВт.ч ), гДкВт.ч ); топливный эквивалент необратимых потерь, кгДкВт.ч), гДкВт.ч);
л/г - потери давления, МПа;
AS - прирост удельной энтропии системы (горячий источник +
рабочее тело + окружающая среда), кДжДкг.К),
кДжДкмоль.К);
as - относительный прирост удельной энтропии системы (горячий источник + рабочее тело + окружающая среда);
ДТ - разность температур, К ;
57? - элементарное количество анергии рабочего тела, кДж;
£ - степень сжатия дизеля; степень парциальности паровой
турбины;
^ - коэффициент полезного действия;

Количеотво рабочего тела двигателя Ренкияа вычислим из уравнения теплового баланса по парогенератору (рис.1.4). Запишем это уравнение и проведем необходимые преобразования
Уот ~ Уух - О^пг ~ Уч = Цпг + & (і і ~і ч ^ . (1.49 )
Так как
С(пг ~ (Уот “ У ух ) ,

Уот ~ У ух ~С(пг = Уот ~Уух (Уот У ух ^Мот(іот іул
= -У(іот -іцхУІ'І- 4)^0 ЩїIіот-іух У
Тогда можно записать
КиїАлйі1 •
ге,м г° (і, -і*)
С учетом уравнения (І.ЗО )
^г-шрУ *)а -щз і ;(и*-1ч-У & • ч.и >
Обозначим

^'УьНО3^ ^)Р° 28,ВЗ ’ (1.52)
Дг - ; (1.53 )
і і
А З - іот - і ух (1.54 )
йц = йг йз >
(1.55 )