Двигатель на рапсовом масле

       угол  закрытия впускного клапана - ………………………-140 гр ПКВ;

       угол  открытия впускного клапана - ……………………….140 гр ПКВ;

       угол  опережения впрыска топлива - ……………………………….-17⁰;

       параметры процесса горения: Fzd=48; Fzk=18; Md=3; Mk=1; Ккин=0,5;

       число распыливающих отверстий - ……………………………..……6;

       среднее давление впрыска топлива - ………………………......30МПа;

       коэффициент износа поршневых колец - ……………………..………0.

       Исследуя  рабочий цикл дизеля с использованием этих данных, получены основные показатели рабочего процесса при работе двигателя на дизельном топливе без добавления рапсового масла (рисунок 2.1). 

Рисунок 2.1 - Диаграмма рабочего процесса двигателя при работе на дизельном топливе без добавления рапсового масла

       Далее приведены исследования рабочего цикла  на смесях с различным содержанием рапсового масла. Результаты приведены на рисунках 2.2.- 2.4. 

Рисунок 2.2 - Диаграмма рабочего процесса двигателя при работе на топливной смеси  
(75%ДТ + 25%РМ)  
 
 
 

 
Рисунок 2.3 - Диаграмма рабочего процесса двигателя при работе на топливной смеси

(50%ДТ + 50%РМ)

Рисунок 2.4 - Диаграмма рабочего процесса двигателя при работе на топливной смеси  
(25%ДТ + 75%РМ)

       На  основании полученных диаграмм и значений параметров рабочего процесса дизеля строится график зависимости основных параметров рабочего цикла дизеля от значения содержания рапсового масла в смеси (рис. 2.1.5) и определяется оптимальное значение содержания рапсового масла в смеси. Значение параметров процесса сгорания при изменении содержания рапсового масла в смеси приведены в таблице 2.2.

       Таблица 2.2 - Параметры процесса сгорания

Рисунок 2.5 – Зависимость основных параметров рабочего цикла от содержания рапсового масла в топливной смеси 

       Из  графика видим, что при увеличении содержания в смеси рапсового  масла, происходит уменьшение максимальной температуры сгорания, максимального давления сгорания, что предопределяется особенностями физико-химических свойств рапсового масла и положительно отразится на эксплуатации дизеля. Для смесевых топлив с увеличением доли рапсового масла наблюдается увеличение удельного индикаторного расхода топлива по сравнению с работой на дизтопливе. Это обусловлено теплотворной способностью топлива. Низшая теплота сгорания рапсового масла 37,3 МДж/кг, а дизтоплива 42,5 МДж/кг, разница составляет 13%.

       По  результатам испытаний выбираю смесь 50% рапсового масла и 50% дизельного топлива как наиболее оптимальную при эксплуатации по совокупности мощностных, экономических и экологических показателей.

2. Анализ рабочего цикла двигателя 6 NVDS48A-2U при изменении угла опережения впрыска топлива

       В сравнении с дизельным топливом рапсовое масло обладает меньшей  склонностью к самовоспламенению, цетановое число рапсового масла  равно 40, тогда как для нефтяного  дизельного топлива оно составляет 45 единиц. По мере возрастания доли рапсового масла происходит увеличение периода задержки самовоспламенения, что будет негативно влиять на показатели рабочего процесса. Для компенсации необходимо увеличивать угол опережения впрыска по мере увеличения доли рапсового масла.

       Для исследования рабочего цикла дизеля при изменении угла опережения впрыска топлива, будем использовать персональный компьютер и программу «Тriton». Проведём анализ с использованием исходных данных при постоянном, содержании рапсового масла 50%.

       Будем последовательно изменять угол опережения впрыска топлива от  
– 17⁰ до – 20⁰. В результате получим диаграммы с различными значениями угла опережения и значениями параметров процесса сгорания приведенные на рисунке 2.6, 2.7, 2.8, 2.9.

       В результате полученных диаграмм и параметров рабочего цикла дизеля строится график (рисунок 2.10) зависимости основных параметров рабочего цикла дизеля от значения угла опережения впрыска топлива (j_оп). 

Рисунок 2.6 - Диаграмма рабочего процесса двигателя при работе на топливной смеси

(50%ДТ + 50%РМ) и j_оп= -17 
 
 

Рисунок 2.7 - Диаграмма рабочего процесса двигателя при работе на топливной смеси

(50%ДТ + 50%РМ) и j_оп= -18

 

Рисунок 2.8 - Диаграмма рабочего процесса двигателя при работе на топливной смеси

(50%ДТ + 50%РМ) и j_оп= -19 
 
 

Рисунок 2.9 - Диаграмма рабочего процесса двигателя при работе на топливной смеси

(50%ДТ + 50%РМ) и j_оп= -20 
 

       Значение  параметров процесса сгорания при изменении  угла опережения приведены в таблице 2.3.

       Таблица 2.3 – параметры процесса сгорания

 

Рисунок 2.10 - Зависимость основных параметров рабочего процесса двигателя от угла опережения впрыска топлива. 

       Выбираю оптимальное значение угла опережения впрыска топлива  
j_оп= -19⁰ пкв. При таком угле значения параметров рабочего процесса приближены к параметрам при работе двигателя на дизельном топливе.

2. Сравнение индикаторных и эффективных показателей  судового дизеля 6 NVDS48A-2U при работе на дизельном топливе и на топливной смеси 50% ДТ + 50% РМ

       Винтовые  характеристики показывают зависимость  изменения мощности и других показателей двигателя от частоты вращения коленчатого вала, при работе двигателя на гребной винт при установившемся движении судна.

       Нагрузочная характеристика представляет собой  зависимость различных параметров работы дизеля от действующей мощности дизеля при неизменной (номинальной) скорости вращения коленчатого вала дизеля.

       Винтовые  и нагрузочные характеристики позволяют определить значение параметров, характеризующих работу двигателя, на различных режимах его работы.

       Технические данные двигателя:

       Номинальная мощность N_е^д = 640 кВт.

       Номинальная частота вращения вала n_н = 375 мин^-1.

       Удельный  эффективный расход топлива на номинальном режиме:

       Смесевой  режим b_e^гд = 222 г/кВт∙ч;

       Дизельный режим b_e^д = 215.6 г/кВт∙ч.

       Часовой расход топлива:

       Смесевой  режим В^гд = 142.1 кг/ч;

       Дизельный режим В^гд = 138 кг/ч.

       Давления  надувочного воздуха Р_int = 150.3 кПа.

1. Построение  нагрузочной характеристики судового дизеля 6NVDS48A-2U при работе на дизельном топливе и на топливной  
   смеси 50% ДТ + 50% РМ

       Цель  работы состоит в построении зависимости  часового расхода топлива, удельного  эффективного расхода топлива, эффективного КПД, часового расхода воздуха, коэффициента избытка воздуха, среднего эффективного давления, давления наддува от эффективной мощности дизеля при номинальной скорости вращения коленчатого вала дизеля. Работа выполнена в соответствий с данными таблицы 2.4.

1. Построение зависимости часового расхода топлива от эффективной мощности

       Эта зависимость носит линейный характер, поэтому для ее построения необходимо всего две точки. Первая точка  известна – номинальный расход топлива дизелем при номинальной скорости вращения и номинальной мощности. Вторая точка представляет собой расход топлива на холостом ходу при номинальной частоте вращения. Для ее определения следует найти мощность механических потерь, которая зависит только от скорости вращения.

       Среднее давление механических потерь:

                                        (2.14)

       где - средняя скорость поршня, , =6 ; - диаметр цилиндра, .

       

       Мощность  механических потерь:

                                          (2.15)

       где - диаметр цилиндра, ; - ход поршня, ; - число цилиндров, ; - номинальная скорость вращения, ; - коэффициент тактности для четырехтактных дизелей.

       

.

       Далее строим координатные линии и откладываем мощность механических потерь как отрицательную влево от нуля эффективной мощности. Соединив полученную точку с точкой номинального режима, получим зависимость часового расхода топлива на холостом ходу при номинальной скорости вращения коленчатого вала. Зависимость часового расхода топлива от эффективной мощности дизеля отображена на рисунке 2.11.

Рисунок 2.11 – Зависимость часового расхода топлива от эффективной мощности дизеля. 

       Данные  этих зависимостей заносим в таблицу 2.4.

2. Построение зависимости удельного эффективного расхода топлива от эффективной мощности дизеля при номинальной скорости вращения

       Эта зависимость носит нелинейный характер, поэтому она строится по точкам, которые рассчитываются по формуле:

                                                    (2.16)

       где G_Т – значения часового расхода топлива по графику на рис. 2.11, кг/ч; 
Р_е – значения эффективной мощности по графику на рис. 2.11, кВт.

       Числовые  значения удельного эффективного расхода  топлива заносятся в таблицу 2.4, после чего строится графическая зависимость b_e = f(P_e).

3. Построение зависимости эффективного КПД от эффективной мощности дизеля при номинальной скорости вращения

       Эта зависимость также нелинейная и строится по точкам, которые рассчитываются по формуле:

        , %                                               (2.17)