В данной статье рассмотрено влияние применения природного газа на эффективные показатели дизеля 4ЧН 11,0/12,5 с ПОНВ в зависимости от изменения нагрузки.
Ключевые слова:дизель, альтернативное топливо, природный газ, эффективные показатели, максимальный крутящий момент.
Нагрузочные характеристики изменения эффективных показателей дизеля 4ЧН 11,0/12,5 с промежуточным охлаждением надувочного воздуха (ПОНВ) при работе дизеля на дизельном топливе (ДТ) и на природном газе (ПГ) на оптимальных установочных УОВТ на номинальной частоте вращения (n = 2400 мин -1, ре = 0,947 МПа) представлены на рис. 1 [1–18].
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.
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 [19–28].
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.
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 [29–33].
Литература:
1.Гребнев А. В. Улучшение эффективных показателей дизеля с промежуточным охлаждением надувочного воздуха 4ЧН 11,0/12,5 при работе на природном газе путем совершенствования процессов сгорания и тепловыделения. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Киров, 2009. — 211 с.
2.Гребнев А. В. Улучшение эффективных показателей дизеля с промежуточным охлаждением надувочного воздуха 4ЧН 11,0/12,5 при работе на природном газе путем совершенствования процессов сгорания и тепловыделения. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук / Санкт-Петербургский государственный аграрный университет. Санкт-Петербург, 2009. — 18 с.
3.Лиханов В. А., Гребнев А. В. Улучшение эффективных показателей дизеля с промежуточным охлаждением надувочного воздуха 4ЧН 11,0/12,5 при работе на природном газе путем совершенствования процессов сгорания и тепловыделения: Монография. — Киров, 2008. — 154 с.
4.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.
5.Анфилатов А. А., Лиханов В. А., Лопатин О. П. Исследование процессов образования и разложения оксидов азота в цилиндре дизеля 2Ч 10,5/12,0 путем применения метанола с двойной системой топливоподачи: Монография. — Киров, 2008. — 156 с.
6.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.
7.Лиханов В. А., Лопатин О. П., Анфилатов А. А. Снижение содержания оксидов азота в отработавших газах дизеля путём применения метанола с использованием двойной системы топливоподачи // Тракторы и сельхозмашины. 2012. № 5. с. 5–8.
8.Анфилатов А. А. Снижение содержания оксидов азота в отработавших газах дизеля 2Ч 10,5/12,0 путём применения метанола с двойной системы топливоподачи. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук / Санкт-Петербургский государственный аграрный университет. Санкт-Петербург, 2009. — 18 с.
9.Лиханов В. А., Чувашев А. Н., Глухов А. А., Анфилатов А. А. Улучшение экологических показателей дизеля 2Ч 10,5/12,0 при работе на метаноле // Тракторы и сельхозмашины. 2007. № 3. с. 4–5.
10. Лиханов В. А., Чувашев А. Н., Глухов А. А., Анфилатов А. А. Улучшение эффективных и экологических показателей дизеля при работе на метаноле // Тракторы и сельхозмашины. 2007. № 4. с. 10–13.
11. Анфилатов А. А. Влияние метанола на оксиды азота при сгорании в цилиндре дизеля // Молодой ученый. 2015. № 9 (89). с. 151–154.
12. Анфилатов А. А. Химизм процесса образования оксидов азота в цилиндре дизеля при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 10 (90). с. 139–142.
13. Анфилатов А. А. Теоретические расчеты объемного содержания оксидов азота в цилиндре дизеля при работе на метаноле для номинальной частоты вращения // Молодой ученый. 2015. № 10 (90). с. 142–145.
14. Лиханов В. А., Анфилатов А. А. Исследование применения метанола в дизеле на оптимальных установочных углах // Современная наука: актуальные проблемы и пути их решения. 2015. № 4 (17). С. 42–44.
15. Анфилатов А. А. Химизм процесса образования оксидов азота в цилиндре дизеля с воздушным охлаждением // Современная наука: актуальные проблемы и пути их решения. 2015. № 4 (17). С. 45–47.
16. Анфилатов А. А. Исследование токсичности на скоростном режиме дизеля при работе на метаноле // Современная наука: актуальные проблемы и пути их решения. 2015. № 4 (17). С. 47–50.
17. Анфилатов А. А. Исследование дымности в отработавших газах дизеля при работе на метаноле // Современная наука: актуальные проблемы и пути их решения. 2015. № 4 (17). С. 50–53.
18. Анфилатов А. А. Особенности экспериментальной установки для исследования рабочего процесса дизеля при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 11 (91). с. 223–225.
19. Анфилатов А. А. Результаты объемного содержания оксидов азота в цилиндре дизеля при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 11 (91). с. 226–228.
20. Анфилатов А. А. Особенности расчета периода задержки воспламенения при работе дизеля на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 11 (91). с. 229–231.
21. Анфилатов А. А. Теоретические расчеты содержания оксидов азота в цилиндре дизеля // Молодой ученый. 2015. № 11 (91). с. 232–234.
22. Анфилатов А. А. Расчет содержания оксидов азота в цилиндре дизеля с воздушным охлаждением при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 11 (91). с. 235–237.
23. Анфилатов А. А. Изменение экономических показателей дизеля при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 11 (91). с. 238–240.
24. Лиханов В. А., Лопатин О. П. Образование и нейтрализация оксидов азота в цилиндре газодизеля: Монография. — Киров: Вятская ГСХА, 2004. -106 с
25. 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.
26. 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.
27. Лиханов В. А., Лопатин О. П. Улучшение экологических показателей дизеля путем применения этаноло-топливной эмульсии // Тракторы и сельхозмашины. 2013. № 2. С. 6–7.
28. 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.
29. Лопатин О. П. Применение природного газа и рециркуляции отработавших газов для снижения токсичности тракторного дизеля // Молодой ученый. 2015. № 6–5 (86). С. 11–13.
30. Лиханов В. А. Улучшение эксплуатационных показателей тракторных дизелей путем применения альтернативных топлив. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук / Киров, 1999.
31. Лиханов В. А. Улучшение эксплуатационных показателей тракторных дизелей путем применения альтернативных топлив. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук / Санкт-Петербург, 1999.
32. 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.
33. Скрябин М. Л. Улучшение экологических показателей дизеля 4ЧН 11,0/12,5 с промежуточным охлаждением наддувочного воздуха при работе на природном газе путем снижения содержания оксидов азота в отработавших газах. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Киров, 2009. — 202 с.
