В данной статье рассмотрено влияние применения природного газа на эффективные показатели дизеля 4ЧН 11,0/12,5 с ПОНВ в зависимости от изменения частоты вращения коленчатого вала.
Ключевые слова:дизель, альтернативное топливо, природный газ, эффективные показатели.
Скоростные характеристики изменения эффективных показателей дизеля с турбонаддувом 4ЧН 11,0/12,5 при работе дизеля на ДТ и ПГ на оптимальных установочных УОВТ в зависимости от изменения частоты вращения коленчатого вала представлены на рис. 1 [1–17].
Сравнивая графики работы дизеля на ДТ и ПГ можно отметить следующее. Кривые эффективной мощности Ne и крутящего момента Мк при работе дизеля на ДТ и ПГ совпадают, т. е. при переходе на ПГ мощностные показатели дизеля полностью сохраняются. Значение эффективной мощности при n = 1400 мин -1 составляет 55 кВт и увеличивается до 90 кВт при n = 2400 мин -1. Значение крутящего момента Мк при n = 1400 мин -1 составляет 381 Н·м, увеличивается до 390 Н·м при n = 1700 мин -1, затем уменьшается до 358 Н·м при n = 2400 мин -1. Суммарный часовой расход топлива GТ Σ на всем скоростном диапазоне работы при работе дизеля на ПГ меньше часового расхода топлива при работе дизеля на ДТ вследствие того, что ПГ имеет большую теплоту сгорания. Так, при n = 1400 мин -1 часовой расход топлива при переходе на ПГ снижается с 11,8 кг/ч до 11,0 кг/ч или на 6,7 %. При n = 2400 мин -1 часовой расход топлива снижается с 21 кг/ч до 18,8 кг/ч или на 10,5 %. Аналогично значение суммарного удельного расхода geΣ при работе дизеля на ПГ ниже ge работы на ДТ. Так, при n = 1400 мин -1 geΣ при переходе на ПГ снижается с 209 г/(кВт·ч) до 200 г/(кВт·ч) или на 4,3 %. При n = 2400 мин -1 geΣ снижается с 227 г/(кВт·ч) до 208 г/(кВт·ч) или на 8,3 %. Часовой расход воздуха GВ при n = 1400 мин -1 при переходе на ПГ снижается с 300 кг/ч до 228 кг/ч или на 24 %, и при n = 2400 мин -1 с 591 кг/ч до 533 кг/ч или на 9,8 %. Снижение происходит вследствие того, часть воздуха на впуске замещается ПГ. Подача ПГ таким же образом влияет на коэффициент наполнения ηv и коэффициент избытка воздуха α [18–27].
Рис. 1. Влияние применения ПГ на эффективные показатели дизеля 4ЧН 11,0/12,5 с ПОНВ в зависимости от изменения частоты вращения коленчатого вала: —— — дизельный процесс, — – — — газодизельный процесс
При переходе на ПГ при n = 1400 мин -1 значение ηv снижается с 0,920 до 0,820 или на 10,9 %, а при n = 2400 мин -1 с 0,938 до 0,909 или на 3,1 %. При n = 1400 мин -1 значение α снижается с 1,75 до 1,16, а при n = 2400 мин -1 с 2,00 до 1,69. При переходе на ПГ уменьшается температура ОГ. Так, при n = 1400 мин -1 значение tг снижается с 375ºС до 335ºС или на 10,6 %, а при n = 2400 мин -1 с 430ºС до 367ºС или на 14,7 %. 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 = 1400 мин -1 значение рК снижается с 0,147 МПа до 0,130,0 МПа или на 11,6 %, а при n = 2400 мин -1 с 0,178 МПа до 0,172 МПа или на 3,4 %. При n = 1400 мин -1 значение tН снижается с 84ºС до 76ºС или на 9,5 %, а при n = 2400 мин -1 с 121ºС до 119ºС или на 1,7 %. Значение температуры на выходе из охладителя tохл при переходе на ПГ практически не изменяется, т. е. при n = 1400 мин -1 при работе дизеля на ДТ и на ПГ значение tохл = 45ºС, а при n = 2400 мин -1 при переходе на ПГ снижается с 69ºС до 68ºС [28–33].
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.
