Автор: Пользователь скрыл имя, 09 Декабря 2011 в 15:23, дипломная работа
Цель дипломного проекта. Улучшение эколого-экономических показателей судового дизеля 6NVDS48A-2U путем применения альтернативнго топлива (растительное масло) и его смесей с дизельным топливом.
Идеи дипломного проекта:
• уменьшить потребление топлива нефтяного происхождения главной энергетической установкой теплохода пр. 621;
• снизить показатели вредных выбросов в атмосферу;
• сократить расходы на топливо.
ВВЕДЕНИЕ 5
1 ОБЗОРНАЯ ЧАСТЬ 7
1.1 Технические характеристики судна проекта № 621 7
1.1.1 Общие характеристики судна проекта № 621 7
1.1.2 Энергетическая характеристика судна проекта № 621 8
1.2 Общая характеристика альтернативных топлив 13
1.2.1 Классификация альтернативных топлив 13
1.2.2 Характеристика углеводородных газов 14
1.2.3 Характеристика водорода 15
1.2.4 Характеристика спиртов. 16
1.2.5 Применение водотопливной эмульсии 17
1.2.6 Характеристика растительных масел 18
1.3 Обоснование перевода судового дизеля на рапсовое масло 20
1.4 Оценка влияния физических показателей альтернативных топлив на характеристики впрыскивания и распыливания 26
1.5 Цели и задачи дипломного проекта 29
2 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ 30
2.1 Расчет рабочего цикла дизеля 6 NVDS48A-2U при работе на дизельном топливе и топливных смесях с различным содержанием рапсового масла 30
2.1.1 Анализ рабочего цикла дизеля 6 NVDS48A-2U при различном содержании рапсового масла в топливной смеси 30
2.1.2 Анализ рабочего цикла двигателя 6 NVDS48A-2U при изменении угла опережения впрыска топлива 37
2.2 Сравнение индикаторных и эффективных показателей судового дизеля 6 NVDS48A-2U при работе на дизельном топливе и на топливной смеси 50% ДТ + 50% РМ 41
2.2.1 Построение нагрузочной характеристики судового дизеля 6NVDS48A-2U при работе на дизельном топливе и на топливной смеси 50% ДТ + 50% РМ 42
2.2.2 Построение винтовой характеристики судового дизеля 6 NVDS48A-2U при работе на дизельном топливе и на смеси 50% ДТ + 50% РМ 48
2.3 Построение индикаторных диаграмм 54
2.3.1 Построение свернутой индикаторной диаграммы 54
2.3.2 Построение развернутой индикаторной диаграммы 57
3 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 58
3.1 Анализ служебного назначения детали 58
3.2 Маршрут обработки детали 59
4 ОХРАНА ТРУДА 60
4.1 Общие положение 60
4.2 Охрана труда на водном транспорте 65
4.3 Защита от вредных факторов судовой среды 66
4.4 Правила работы с дизелями 68
5 ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ 70
5.1 Охрана окружающей среды в РФ 70
5.2 Законы по охране окружающей среды 70
5.3 Нормативные акты 72
5.4 Экологическая безопасность. 73
5.5 Охрана окружающей среды на водном транспорте 75
5.6 Расчет выбросов оксидов азота 81
5.7 Расчет выбросов оксида углерода 82
5.8 Расчет выбросов сажи 83
6 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ 85
6.1 Определение капитальных вложений в СЭУ 85
6.2 Расчет текущих расходов на содержание СЭУ 86
6.3 Удельный эффективный расход дизельного топлива в смеси 86
6.4 Расход дизельного топлива для дизеля работающего на смеси 87
6.5 Расходы на топливо и смазку 87
6.6 Амортизационные отчисления по данному типу двигателя 88
6.7 Расходы на текущий ремонт двигателя 89
6.8 Сумма всех расходов 90
6.9 Расчет приведенных расходов 90
6.10 Определение срока окупаемости, лет 90
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 92
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 93
Напор, м вод ст. 30
2)
Электроприводной
Тип насоса РЗ – 60
Производительность, . 38
Напор, м вод ст. 36
Насос типа РЗ – 60 был выбран по значению расчетной подачи циркуляционного насоса ;
3) Электроприводной откачивающий масленой насос – 2 шт.
Тип насоса РЗ – 60
Производительность, 38
Напор36 м вод ст.
Напор типа РЗ-60 был выбран по значению расчетной подачи откачивающего масленого насоса ;
4) Сепаратор СЦ – 1.5/1-2
Производительность, 15
Напор, м вод ст. 35
5) Насос ручной масленой РН – 3
Производительность, 3.5
Напор, м вод ст. 30
6) Масляная цистерна емкостью – 2.2 . Количество – 2 шт.
7)Цистерна сточная отработавшего масла емкостью 2.6 .
Насос для охлаждения масляного холодильника забортной водой
Тип насоса 1.5ВС – 1.3
Производительность, 6
Напор, м вод ст.
Описание системы сжатого воздуха судна проекта № 621
Система предназначена для приема, хранения и подачи сжатого воздуха на пуск главных дизелей и дизель – генераторов; на пополнение воздушной подушки в пневмоцистернах; к пневмоцилиндру заслонки утилизационного котла; на продувку кингстонных ящиков; на продувку дейдвудных втулок (в период постановки сунна на зимний отстой); к озонаторному агрегату; на хозяйственные нужды.
В
систему сжатого воздуха входят
следующие механизмы и
1)Четыре болона .3 емкостью 400 литров.
2) Электрокомпрессор марки 2ОК 1-эд
Производительностью 34
В последнее время большое количество зарубежных научно-исследовательских центров моторостроительных фирм проводят исследования, направленные на решение задач обеспечения экономии топлива и замены традиционных жидких углеводородных топлив топливами не нефтяного происхождения.
Альтернативные топлива можно классифицировать по следующим признакам:
Природные газы добывают из чисто газовых и газоконденсатных месторождений. В первом случае природный газ состоит в основном из метана с небольшой примесью этана, в газоконденсатных месторождениях природный газ содержит до 10% этана, 7% пропана, 7% пентана и парафиновых углеводородов.
Сжиженные газы получают главным образом при переработке нефтяного (попутного) газа на газобензиновых заводах, а также из природных газов газоконденсатных месторождений, содержащих тяжелые углеводороды.
Теплота сгорания 1 л бутана превышает теплоту сгорания пропана приблизительно на 14%, в связи с чем энергетические характеристики сжиженных газов различных марок несколько отличаются.
Цетановые числа углеводородных газов не превышают 3—8 единиц. Для эксплуатации целесообразно переводить их в жидкое состояние (при нормальных условиях газы имеют меньшую энергоемкость единицы объема). Пропан-бутановые смеси легко переводятся в жидкое состояние при давлении 1,5 МПа, а для сжижения природного газа, состоящего в основном из метана, требуется глубокое охлаждение до температуры —162° С. Хранить сжиженный метан можно только в специальных криогенных емкостях с эффективной изоляцией. Трудности хранения сжиженного метана способствовали появлению газобаллонных автомобилей, в которых масса баллонов составляет примерно 800—900 кг.
Большой проблемой применения газов в дизеле являются их низкие цетановые числа. Пуск холодного двигателя, работа на холостом ходу и на малых нагрузках практически невозможны на газе, поэтому при переводе дизеля на газ требуется оснастить его двумя автономными системами, где дизельное топливо служит запальным, кроме того, потребуются дополнительные регулировки топливной аппаратуры.
Целесообразность использования водорода в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания объясняется не только истощением топливно-энергетических ресурсов, но и тем, что водород – наиболее чистое топливо.
Главной проблемой применения этого вида топлива является организация хранения водорода в сжатом, сжиженном состоянии или в металлогидридах. При работе на сжатом водороде транспортное средство (например, автомобиль) получается на 50% тяжелее, чем при обычном топливе. Использование гидридов металлов как аккумуляторов водорода также связано со значительной массой. Масса таких аккумуляторов часто превышает 400 кг в зависимости от мощности двигателя, работающего на водороде.
Наилучшие результаты, с точки зрения массовой характеристики, дает применение сжиженного водорода со всеми сложностями, вытекающими из этого способа хранения.
Стоимость водородного топлива все еще намного превышает стоимость дизельного топлива. Если получать водород из угля, то около трети сырья используется как горючее для обеспечения этого производства. Технико-экономические показатели процесса производства водорода из угля могут быть улучшены при развитии атомных электростанций и использовании дешевого тепла атомных реакторов.
Несмотря на этот недостаток, водородный двигатель имеет ряд преимуществ. Прежде всего, он экономичнее, чем двигатель, работающий на обычном топливе. Отработавшие газы водородного двигателя значительно менее токсичны и содержат только окислы азота, которых на 15% меньше, чем при работе на бензине.
Для
надежного воспламенения
Чтобы приспособить существующие дизели к работе на водороде, предлагается инициировать воспламенение либо от струи дизельного топлива как запального, либо применением наддува, увеличивающего температуру конца сжатия, либо организацией подогрева воздушного заряда на впуске. Кроме того, требуется изменить конструкции двигателя, в первую очередь, в направлении повышения степени сжатия и усложнения системы питания, связанного с организацией двойной подачи топлива или принудительного воспламенения, а также ряда других ее элементов.
Большие усилия были направлены на изучение возможности применения этанола и метанола в качестве топлива в двигателях внутреннего сгорания.
Организация работы дизеля на смеси дизельного топлива с метанолом или этанолом вызывает значительные трудности, хотя в принципе возможна.. Этанол смешивается с дизельным топливом ограниченно, т. е. не образует стабильных смесей, а метанол вообще их не образует. Если с помощью каких либо стабилизаторов удается преодолеть эту трудность, то остается другая проблема, вызванная плохой воспламеняемостью спиртов из-за низких цетановых чисел, которая особенно наглядно проявляется при пуске двигателя и его работе на холостом ходу. Поэтому необходима двойная система подачи топлива, так как на малых нагрузках спирты не могут быть применены в смесях с обычным дизельным топливом, а большие добавки спирта на средних нагрузках и небольшие на полных нагрузках не гарантируют бездетонационное сгорание.
Как указывалось выше, одной из проблем при подаче смеси дизельных топлив с водой, спиртами и т. д. является создание устойчивых эмульсий. Устойчивость последних можно считать достаточной для реализации в эксплуатации, когда она достигает 15... 20 сут.
В
настоящее время
Снижения расхода дизельного топлива можно добиться за счет добавок в него воды. При испытаниях среднеоборотных и высокооборотных дизелей на водотопливных эмульсиях получены удовлетворительные результаты по снижению удельного расхода топлива; одновременно уменьшается дымность отработавших газов и выброс окислов азота. Больших переделов в конструкции системы питания этот способ не требует, поскольку ввод воды в цилиндр дизеля осуществляется в составе эмульсии с топливом через ту же ,форсунку. Усложнение системы питания заключается в дополнительной постановке эмулъгатора.
Непосредственный впрыск воды во впускной, коллектор вызывает повышенный износ цилиндропоршневой группы, a именно: верхней части цилиндра и колец. Если вводить воду непосредственно в цилиндр через дополнительную форсунку, то (явления повышенного износа цилиндропоршневой группы избежать также не удастся.
Согласно современным представлениям при работе дизеля на водотопливной эмульсии значительно улучшается процесс смесеобразования за счет явления микровзрыва, так как капли эмульгированного топлива, образовавшиеся после впрыска через форсунки, состоят из частиц топлива, внутри которых располагается большое число хаотически движущихся включений воды. Размеры этих включений колеблются от 1 до 3 мкм и практически не зависят от условий распыливания. При нагреве частиц воды и превращения их в пар такие включения взрываются, подвергая окружающие их частицы топлива дополнительному дроблению. Время существования капелек водотопливной эмульсии сокращается по сравнению с существованием капелек чистого дизельного топлива.
Многие особенности применения водотопливных эмульсий до сих пор остаются неизученными. Это касается прежде всего эксплуатационной надежности дизелей, поведения разных сортов топлив в смеси с водой при сгорании, закономерностей изнашивания цилиндропоршневой группы, не создан еще простой и надежный в эксплуатации эмульгатор.
Не до конца выяснены вопросы смесеобразования и сажеобразования при работе дизеля на водотопливной эмульсии, особенности работы топливной аппаратуры и влияние водотопливных эмульсий на показатели рабочего процесса. Угол опережения впрыска и продолжительность подачи топлива увеличиваются, возрастает и период задержки воспламенения, но эти явления не приводят к значительному ухудшению динамических показателей дизеля. Положительное влияние присадки воды на снижение сажеобразования было отмечено при исследовании работы дизеля.
Оптимальная присадка воды к дизельному топливу составляет около 15—17%, при этом удельный расход топлива снижается на 4—7%. С повышением температуры окружающей среды оптимальная присадка воды к топливу возрастает. При снижении нагрузки эффект от применения эмульгированного водой топлива снижается.
Одним из наиболее перспективных вариантов является использование растительных масел, как топлива для дизельных двигателей.
Такое альтернативное топливо: не требует внесение в конструкцию дизеля каких-либо существенных доработок (необходима лишь подстройка некоторых параметров).
Топливо на основе растительных масел может производиться из более чем пятидесяти масличных культур. По элементному составу растительные масла близки друг другу, а от нефтяного топлива отличаются присутствием кислорода. Недостатками растительных масел как топлива по сравнению с нефтепродуктами являются их меньшая теплота сгорания (на 1 - 10%), более высокая вязкость (в 6 и более раз), повышенная склонность к нагарообразованию, низкая испаряемость (таблица 1.1). Поэтому большинство современных дизельных двигателей могут работать на чистых растительных маслах лишь короткое время.