В данной статье рассмотрено влияние применения природного газа на эффективные показатели дизеля 4ЧН 11,0/12,5 с промежуточным охлаждением надувочного воздуха.
Ключевые слова:отработавшие газы, загрязнение воздуха, токсичные компоненты, эффективные показатели.
Нагрузочные характеристики изменения эффективных показателей дизеля 4ЧН 11,0/12,5 с ПОНВ при работе дизеля на ДТ и на ПГ на оптимальных установочных УОВТ на номинальной частоте вращения (n = 2400 мин -1, ре = 0,947 МПа) представлены на рис. 1 [1–9].
Проводя сравнительный анализ работы дизеля на ДТ и ПГ на номинальной частоте вращения (n = 2400 мин -1, ре = 0,947 МПа), можно отметить следующие особенности. При работе дизеля на ПГ мощностные показатели дизеля полностью сохраняются. Значение эффективной мощности Ne при n = 2400 мин -1, pе = 0,126 МПа составляет 12 кВт и увеличивается по линейной зависимости до 90 кВт при n = 2400 мин -1, pе = 0,947 МПа. Суммарный часовой расход топлива GТΣ в области больших нагрузок (pе > 0,770 МПа) при работе дизеля на ПГ меньше, чем при работе дизеля на ДТ, а на малой и средней нагрузке часовой расход больше. Так, при n = 2400 мин -1, pе = 0,947 МПа часовой расход топлива GТΣ при переходе на ПГ снижается с 21 кг/ч до 18,8 кг/ч или на 10,5 %, а при n = 2400 мин -1, pе = 0,126 МПа часовой расход топлива повышается с 6,8 кг/ч до 9,6 кг/ч или на 41,1 %. Так как расход запального ДТ при работе дизеля на ПГ составляет 3,6 кг/ч, т. е. 17 % от расхода топлива при работе только на ДТ при n = 2400 мин -1, pе = 0,947 МПа, то экономия ДТ при переходе на ПГ в этом случае составляет 83 %. Значения суммарного удельного расхода geΣ при работе дизеля на ПГ в области больших нагрузок ниже, чем ge при работе дизеля на ДТ, а на малой и средней нагрузке удельный расход больше. Так при n = 2400 мин -1, pе = 0,30 МПа geΣ при переходе на ПГ повышается с 328 г/(кВт·ч) до 430 г/(кВт·ч) или на 31,1 %, а при n = 2400 мин -1, pе = 0,947 МПа geΣ снижается с 227 г/(кВт·ч) до 208 г/(кВт·ч) или на 8,3 %. Значение эффективного к. п.д. ηе при работе дизеля на ПГ во всем диапазоне изменения нагрузки меньше, чем при работе дизеля на ДТ. При n = 2400 мин -1 pе = 0,126 МПа значение ηе снижается с 0,162 до 0,102, а при нагрузке соответствующей pе = 0,947 МПа снижается с 0,380 до 0,363. Но можно отметить, что при работе дизеля на ПГ к. п.д. остается достаточно высоким. Часовой расход воздуха при переходе на ПГ при n = 2400 мин -1, pе = 0,126 МПа равен расходу при работе дизеля на ДТ и составляет GВ = 455 кг/ч, а при n = 2400 мин -1, pе = 0,947 МПа снижается с 591 кг/ч до 533 кг/ч или на 9,8 %. Снижение происходит вследствие того, что часть воздуха на впуске замещается ПГ. Подача ПГ таким же образом влияет на коэффициент наполнения ηv и коэффициент избытка воздуха α. Так, при переходе на ПГ при n = 2400 мин -1, pе = 0,126 МПа значение ηv снижается с 0,940 до 0,907 или на 3,1 %, а при n = 2400 мин -1, pе = 0,947 МПа с 0,938 до 0,909 или на 3,1 %. При n = 2400 мин -1, pе = 0,126 МПа значение α снижается с 4,86 до 3,03, а при n = 2400 мин -1, pе = 0,947 МПа с 2,00 до 1,69. При переходе на ПГ уменьшается температура ОГ. Так, при n = 2400 мин -1, pе = 0,126 МПа значение tг снижается с 197ºС до 181ºС, а при n = 2400 мин -1, pе = 0,947 МПа с 430ºС до 367ºС [10–18].
Рис. 1. Влияние применения ПГ на эффективные показатели дизеля 4ЧН 11,0/12,5 с ПОНВ в зависимости от изменения нагрузки на оптимальных установочных УОВТ при n = 2400 мин -1: —— — дизельный процесс, - - - — газодизельный процесс
Уменьшение температуры ОГ, свидетельствует об уменьшении давления и скорости в выпускном трубопроводе, что влияет на степень увеличения частоты вращения ротора турбокомпрессора. Поэтому давление наддува рк и температура на выходе из турбокомпрессора tН при работе дизеля на ПГ также снижаются. При n = 2400 мин -1, pе = 0,126 МПа на ПГ значение давления наддува рк повышается с 0,133 МПа до 0,138 МПа, а при n = 2400 мин -1, pе = 0,947 МПа снижается с 0,178 МПа до 0,172 МПа. При n = 2400 мин -1, pе = 0,126 МПа значение температуры на выходе из турбокомпрессора tН повышается с 77ºС до 81ºС, а при n = 2400 мин -1, pе = 0,947 МПа снижается с 121ºС до 119ºС. Значение температуры воздуха на выходе из охладителя tохл при переходе на ПГ практически не изменяется, т. е. при n = 2400 мин -1, pе = 0,126 МПа значение tохл повышается с 46ºС до 47ºС, а при n = 2400 мин -1, pе = 0,947 МПа снижается с 69ºС до 68ºС [19–33].
Литература:
1. Анфилатов А. А. Результаты объемного содержания оксидов азота в цилиндре дизеля при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 11 (91). с. 226–229.
2. Анфилатов А. А. Особенности расчета периода задержки воспламенения при работе дизеля на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 11 (91). с. 229–232.
3. Анфилатов А. А. Теоретические расчеты содержания оксидов азота в цилиндре дизеля // Молодой ученый. 2015. № 11 (91). с. 232–235.
4. Анфилатов А. А. Расчет содержания оксидов азота в цилиндре дизеля с воздушным охлаждением при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 11 (91). с. 235–238.
5. Анфилатов А. А. Изменение экономических показателей дизеля при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 11 (91). с. 238–241.
6. Анфилатов А. А. Влияние метанола на максимальное давление сгорания в цилиндре дизеля // Молодой ученый. 2015. № 12 (92). с. 117–120.
7. Анфилатов А. А. Влияние метанола на максимальную осредненную температуру цикла в цилиндре дизеля // Молодой ученый. 2015. № 12 (92). с. 120–123.
8. Анфилатов А. А. Влияние применения метанола на содержание оксидов азота в дизеле при изменении установочных УОВТ // Молодой ученый. 2015. № 12 (92). с. 123–125.
9. Анфилатов А. А. Изменение объемного содержания оксидов азота в дизеле при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 12 (92). с. 125–128.
10. Анфилатов А. А. Индицирование тепловыделения в цилиндре дизеля при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 12 (92). с. 128–131.
11. Анфилатов А. А. Методика исследований дизеля 2Ч 10,5/12,0 по снижению содержания оксидов азота при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 12 (92). с. 131–134.
12. Анфилатов А. А. Обработка полученных результатов исследований дизеля при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 12 (92). с. 134–136.
13. Анфилатов А. А. Объемное содержание оксидов азота в дизеле при работе на дизельном топливе и метаноле // Молодой ученый. 2015. № 12 (92). с. 136–139.
14. Анфилатов А. А. Расчет выбросов вредных газообразных веществ с отработавшими газами дизеля при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 12 (92). с. 139–141.
15. Анфилатов А. А. Содержание оксидов азота в дизеле при работе на метаноле в зависимости от изменения установочных УОВТ // Молодой ученый. 2015. № 12 (92). с. 141–144.
16. Анфилатов А. А. Влияние применения метанола на мощностные и экономические показатели дизеля // Молодой ученый. 2015. № 13 (93). с. 73–76.
17. Анфилатов А. А. Изменение массовой концентрации оксидов азота в дизеле при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 13 (93). с. 76–79.
18. Анфилатов А. А. Изменение мощностных и экономических показателей дизеля при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 13 (93). с. 79–82.
19. Анфилатов А. А. Массовая концентрация оксидов азота в дизеле при работе на дизельном топливе и метаноле // Молодой ученый. 2015. № 13 (93). с. 82–85.
20. Анфилатов А. А. Мощностные и экономические показатели дизеля при работе на дизельном топливе и метаноле // Молодой ученый. 2015. № 13 (93). с. 85–87.
21. Анфилатов А. А. Снижение содержания оксидов азота в отработавших газах дизеля 2Ч 10,5/12,0 путём применения метанола с двойной системы топливоподачи. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук/Киров, 2009. — 184с.
22. Лиханов В. А., Анфилатов А. А. Изменение образования оксидов азота в цилиндре дизеля при работе на метаноле // Тракторы и сельхозмашины. 2015. № 4. с. 3–5.
23. Лиханов В. А., Лопатин О. П. Образование и нейтрализация оксидов азота в цилиндре газодизеля: Монография. — Киров: Вятская ГСХА, 2004. -106 с
24. Лиханов В. А., Лопатин О. П. Улучшение экологических показателей дизеля 4Ч 11,0/12,5 путем применения природного газа и рециркуляции // Транспорт на альтернативном топливе. 2014. № 4 (40). С. 21–25.
25. Лиханов В. А., Лопатин О. П. Применение природного газа и рециркуляции на тракторном дизеле 4Ч 11,0/12,5 // Тракторы и сельхозмашины. 2014. № 6. С. 7–9.
26. Лиханов В. А., Лопатин О. П. Улучшение экологических показателей дизеля путем применения этаноло-топливной эмульсии // Тракторы и сельхозмашины. 2013. № 2. С. 6–7.
27. Лиханов В. А., Лопатин О. П. Улучшение эксплуатационных показателей тракторного дизеля Д-240 путем применения этаноло-топливной эмульсии // Научно-практический журнал Пермский аграрный вестник: 2013. № 1 (1). С. 29–32.
28. Лопатин О. П. Применение природного газа и рециркуляции отработавших газов для снижения токсичности тракторного дизеля // Молодой ученый. 2015. № 6–5 (86). С. 11–13.
29. Лопатин О. П. Зонная модель процесса образования оксидов азота в цилиндре газодизеля с турбонаддувом // Молодой ученый. 2015. № 9 (89). С. 261–265.
30. Лопатин О. П. Химизм процесса образования оксидов азота в цилиндре газодизеля с турбонаддувом // Молодой ученый. 2015. № 9 (89). С. 265–268.
31. Лиханов В. А. Улучшение эксплуатационных показателей тракторных дизелей путем применения альтернативных топлив. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук / Киров, 1999.
32. Лиханов В. А. Улучшение эксплуатационных показателей тракторных дизелей путем применения альтернативных топлив. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук / Санкт-Петербург, 1999.
33. Лиханов В. А., Полевщиков А. С. Особенности развития топливных факелов в цилиндре дизеля при работе дизеля на этаноле // Транспорт на альтернативном топливе. 2013. № 1 (31). С. 62–65.
