Исследование эффективных показателей дизеля Д-245.7 при работе на дизельном топливе и природном газе

В данной статье рассмотрено исследование эффективных показателей дизеля Д-245.7 при работе на дизельном топливе и природном газе.

Ключевые слова:дизель, альтернативное топливо, природный газ, эффективные показатели, максимальный крутящий момент.

На основании разработанной методики проведения стендовых испытаний с целью исследования эффективных показателей при работе дизеля на ПГ, были сняты различные характеристики работы дизеля. В испытания входило снятие регулировочных характеристик в зависимости от изменения установочного УОВТ при работе как на ДТ, так и на ПГ, с одновременным индицированием рабочего процесса и определением токсичности и дымности ОГ. На основании этих характеристик был выбран оптимальный установочный УОВТ при работе дизеля на ДТ и на ПГ для оптимизации экологических, эффективных и показателей процесса сгорания.

На кафедре ДВС Вятской ГСХА в течении ряда лет проводятся исследования по переводу двигателей внутреннего сгорания для работы на природном газе. Результаты стендовых испытаний по влиянию применения природного газа представлены ниже.

Нагрузочные характеристики изменения эффективных показателей дизеля Д245.7 при работе дизеля на дизельном топливе (ДТ) и на природном газе (ПГ) на оптимальных установочных УОВТ на номинальной частоте вращения (n = 2400 мин ^-1, р_е = 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, р_е = 0,947 МПа), можно отметить следующие особенности. При работе дизеля на ПГ мощностные показатели дизеля полностью сохраняются. Значение эффективной мощности N_e при n = 2400 мин ^-1, p_е = 0,126 МПа составляет 12 кВт и увеличивается по линейной зависимости до 90 кВт при n = 2400 мин ^-1, p_е = 0,947 МПа.

Значения суммарного удельного расхода g_eΣ при работе дизеля на ПГ в области больших нагрузок ниже, чем g_e при работе дизеля на ДТ, а на малой и средней нагрузке удельный расход больше. Так при n = 2400 мин ^-1, p_е = 0,30 МПа g_eΣ 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, p_е = 0,947 МПа g_eΣ снижается с 227 г/(кВт·ч) до 208 г/(кВт·ч) или на 8,3 %.

Значение эффективного к. п.д. η_е при работе дизеля на ПГ во всем диапазоне изменения нагрузки меньше, чем при работе дизеля на ДТ. При n = 2400 мин ^-1 p_е = 0,126 МПа значение η_е снижается с 0,162 до 0,102, а при нагрузке, соответствующей p_е = 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, p_е = 0,126 МПа равен расходу при работе дизеля на ДТ и составляет G_В = 455 кг/ч, а при n = 2400 мин ^-1, p_е = 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 η_v и коэффициент избытка воздуха α. Так, при переходе на ПГ при n = 2400 мин ^-1, p_е = 0,126 МПа значение η_v снижается с 0,940 до 0,907 или на 3,1 %, а при n = 2400 мин ^-1, p_е = 0,947 МПа с 0,938 до 0,909 или на 3,1 %. При n = 2400 мин ^-1, p_е = 0,126 МПа значение α снижается с 4,86 до 3,03, а при n = 2400 мин ^-1, p_е = 0,947 МПа с 2,00 до 1,69. При переходе на ПГ уменьшается температура ОГ. Так, при n = 2400 мин ^-1, p_е = 0,126 МПа значение t_г снижается с 197ºС до 181ºС, а при n = 2400 мин ^-1, p_е = 0,947 МПа с 430ºС до 367ºС [19–22].

Рис. 1 — Влияние применения ПГ на эффективные показатели дизеля Д-245.7 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 р_к и температура на выходе из турбокомпрессора t_Н при работе дизеля на ПГ также снижаются.

Значение температуры воздуха на выходе из охладителя t_охл при переходе на ПГ практически не изменяется, т. е. при n = 2400 мин^-1, p_е = 0,126 МПа значение t_охл повышается с 46ºС до 47ºС, а при n = 2400 мин ^-1, p_е = 0,947 МПа снижается с 69ºС до 68ºС [23–26].

Литература:

1.         Лиханов В. А., Лопатин О. П. Улучшение эффективных показателей тракторного дизеля путем применения компримированного природного газа и рециркуляции отработавших газов, метаноло- и этаноло-топливных эмульсий // Тракторы и сельхозмашины. 2015. № 7. С. 12–15.

2.         Лиханов В. А., Лопатин О. П. Влияние применения природного газа и рециркуляции отработавших газов, метаноло- и этаноло-топливных эмульсий на содержание токсичных компонентов в ОГ // Транспорт на альтернативном топливе. 2015. № 4 (46). С. 42–47.

3.         Лиханов В. А., Лопатин О. П. Улучшение эксплуатационных показателей дизеля 4Ч 11,0/12,5 путем применения этаноло-топливной эмульсии // Известия Международной академии аграрного образования. 2013. Т. 4. № 16. С. 170–173.

4.Лиханов В. А., Россохин А. В., Чупраков А. И. Снижение выбросов сажи с отработавшими газами дизелей путем применения альтернативных топлив // Тракторы и сельхозмашины. 2012. № 9. с. 13–16.

5.Лиханов В. А., Россохин А. В., Чупраков А. И. Особенности работы автотранспортного дизеля на этаноло-топливной эмульсии // Тракторы и сельхозмашины. 2012. № 9. с. 16–19.

6.Лиханов В. А., Россохин, А. В. Уточненная математическая модель образования и выгорания частиц сажи в цилиндре дизеля 4Ч 11,0 / 12,5 при работе на этаноло-топливной эмульсии // Молодой ученый. 2015. № 15 (95). с. 106–109.

7.         Лиханов В. А., Лопатин О. П. Результаты исследований содержания оксидов азота в цилиндре газодизеля с турбонаддувом // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. 2015. № 5–1. С. 66–68.

8.         Лиханов В. А., Лопатин О. П. Исследование нагрузочного режима дизеля при работе на природном газе с рециркуляцией, метаноло- и этаноло топливных эмульсиях // Потенциал современной науки. 2015. № 3 (11). С. 40–44.

9.         Лиханов В. А., Лопатин О. П., Олейник М. А., Дубинецкий В. Н. Особенности химизма и феноменологии образования оксидов азота в цилиндре дизеля при работе на природном газе // Тракторы и сельхозмашины. 2006. № 11. С 13–16.

10.     Лиханов В. А., Лопатин О. П. Улучшение экологических показателей тракторного дизеля путем применения природного газа и рециркуляции отработавших газов, метаноло- и этаноло-топливных эмульсий // Тракторы и сельхозмашины. 2015. № 3. С. 3–6.

11.     Лиханов В. А., Лопатин О. П. Улучшение экологических показателей дизеля с промежуточным охлаждением наддувочного воздуха // Тракторы и сельхозмашины. 2011. № 2. С. 6–7.

12.     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.

13.     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.

14.     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.

15.     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.

16.     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.

17.     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.

18.     Анфилатов А. А. Влияние метанола на оксиды азота при сгорании в цилиндре дизеля // Молодой ученый. 2015. № 9 (89). С. 151–154.

19.     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.

20.     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.

21.     Анфилатов А. А. Расчет содержания оксидов азота в цилиндре дизеля с воздушным охлаждением при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 11. С. 235–238.

22.     Анфилатов А. А. Влияние применения метанола на содержание оксидов азота в дизеле при изменении установочных УОВТ // Молодой ученый. 2015. № 12 (92). С. 123–125.

23.     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.

24.     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.

25.     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.

26.     Анфилатов А. А. Эффективные показатели дизеля при работе на дизельном топливе и метаноле в зависимости от частоты вращения // Потенциал современной науки. 2015. № 5 (13). С. 29–32.