Иследование применения смесевых топлив различного состава в автотракторных дизелях

Вопросы исследования альтернативных топлив, получаемых из возобновляемых источников сырья, с целью замены нефтяных топлив и улучшения экологических показателей автотракторных двигателей являются актуальными. В качестве сырья для получения топлив привлекательны масленичные культуры, в частности рапс. Однако, большая вязкость рапсового масла по сравнению с дизельным топливом затрудняет использование его в двигателях в чистом виде. Поэтому его применяют в смеси с маловязкими компонентами. В качестве добавок в рапсовое масло, понижающих его вязкость смеси применяли дизельное топливо, керосин, бензин, спирт. На основании теплового расчета определены показатели рабочего цикла и показатели работы тракторного дизеля при использовании смесевых топлив на базе рапсового масла различного состава. Проведено сравнение полученных показателей с традиционным дизельным топливом. Теплота сгорания исследуемых смесевых топлив снижается по сравнению с дизельным топливом. Теоретическое количество воздуха, необходимое для сгорания смесевых топлив, требуется меньше, особенно для спирто-рапсовых смесей, что объясняется увеличением доли кислорода в составляющих компонентах исследуемых смесевых топлив.

Вопросы замены нефтяных топлив и улучшения экологических показателей автотракторных двигателей являются актуальными. Изысканию альтернативных топлив и возможности их использования в двигателях посвящены работы, проводимые в Пензенской ГСХА, Уральском ГАУ и др.(2,3).

Наиболее подходящими для использования в качестве моторного топлива можно считать масленичные культуры, в частности рапс.

Однако использование рапсового масла в чистом виде для питания двигателей затрудняется из-за его высокой вязкости. Поэтому оно может быть использовано в смеси с добавками, понижающими вязкость.

На кафедре тракторов и автомобилей УрГАУ в качестве добавок к рапсовому маслу применяли дизельное топливо, керосин, бензин, этанол.

Нами проведены расчеты по влиянию смесевых топлив на базе рапсового масла различного состава на мощностные, экономические и показатели рабочего цикла тракторного дизеля Д-144. Результаты расчетов представлены в табл.1.

Таблица1 - Мощностные, экономические и показатели рабочего цикла дизельного двигателя при использовании смесевых топлив различного состава.

Показатели

ДТ

50 % РМ +

50%ДТ

РМ60%

+К40%

60%РМ+

40% С2Н5ОН

1

2 ¯¯

3

4

5

6

1

Теплота сгорания,

МДж/кг

41,8

39,5

39,12

33.217

^2

Теоретическое количество воздуха, кмоль/кг топлива

0,502

0,4752

0,4681

0.39457

¯3

Теоретическое количество воздуха, кг/кг топлива

14,56

13,78

13,57

11.4426

¯4

Коэффициент молеку

лярного изменения

1,043

1,06368

1,0474

1.829

¯З

Температура сгорания, оК

2140,

0

2134,37

2135,0

2124.6

¯6

Среднее индикаторное давление, МПа

0,952

0,95905

0,9626

0.97664

¯7

Среднее эффективное давление, МПа

0,733

6

0,76105

0,7373

0.75094

8

Индикаторный КПД

0,473

0,4991

0,4735 ¯¯

0.4698

9

Эффективный КПД

0,382

0,396

0,3821

0.3805

10

Эффективный удельный расход топлива, г/ кВт

225,5

230,15

240,84

284.83

11

Эффективная мощность, кВт

45,77

İ5Ā

46,01

46.86

12

Изменение мощности, %

-

-0,6 ¯

+0,52 ¯¯

+2.38

13

Изменение удельного

расхода топлива, %

 

+6,4

+6,80

+24,34,3%

Анализ полученных данных показывает, что теплота сгорания исследуемых смесей ниже, чем у дизельного топлива, причем существенно при добавлении спирта.

Теоретическое количество воздуха, необходимое для сгорания смесевых топлив, требуется меньше, особенно для спирто-рапсовых смесей.

Как показали расчеты, при использовании дизельно- и керосинорапсовых смесей имеет место незначительное снижение максимальной температуры рабочего цикла (на 5градусов) и более существенное(на 150) при использовании спирто-рапсовых.

Индикаторные и эффективные показатели двигателя существенно не изменяются.

Отмечено уменьшение мощности двигателя при использовании дизельно-рапсовых смесей и тенденция к увеличению мощности при использовании керосино- и спирто-рапсовых смесей на 0,5 -2,4%.

Экономичность двигателя снижается при использовании дизельно- и керосино-рапсовых смесей на 6,4-6,8% и значительно -на 24,3% при использовании спирто-рапсовых смесей.

Выводы:

Таким образом, проведенные расчеты показывают:

  1. При использовании в тракторном дизеле смесевых топлив на базе рапсового масла отмечено увеличение мощности двигателя на 0.5-2,4% по сравнению с дизельным топливом. Наблюдается тенденция к повышению мощности при использовании спирта в смеси.
  2. Экономичность двигателя значительно снижается при использовании всех смесей по сравнению с традиционным топливом ,но наиболее значительно- на 24,3% при использовании спирто-рапсовых смесей.

 

ЛИТЕРАТУРА

  1. Колчин А.И., Демидов В.П. Расчет автомобильных и тракторных двигателей. М.: Высшая школа, 2002.- С.496.
  2. Результаты испытаний и перспективы эксплуатации дизелей на биотопливе.-М;. «Росинформагротех», 2008.- С.136.
  3. Л.В. Денежко, А.М. Боровских, Л.А. Новопашин- Влияние на показатели двигателей некоторых альтернативных топлив. // «ТранспортУра- ла», УрГУПС, 2008. - № 4.
Год: 2015
Город: Костанай