Двигатель на рапсовом масле

Автор: Пользователь скрыл имя, 09 Декабря 2011 в 15:23, дипломная работа

Описание работы

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.

Содержание

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

Скачать полностью (436.86 Кб) Сколько стоит заказать работу?
Работа содержит 1 файл

отчет рп.doc

— 1.09 Мб (Скачать)

       где - теплота сгорания топлива:

       Расчет  по формуле Д.И. Менделеева:

        = 100∙(339∙С+1256∙Н – 109∙(О – S) – 25.12∙9∙H                   (2.18)

= 100∙(339∙0.87+1256∙0.126–109∙0.004–25.12∙9∙0.126=42500 кДж/кг

= 100∙(339∙0.77+1256∙0.12–109∙0.11 –25.12∙9∙0.12=37300 кДж/кг

       Определяем  через массовые доли теплоту сгорания топлива смеси:

        = ,кДж/кг                                (2.19)

       Где - теплота сгорания дизельного топлива, кДж/кг; - доля дизельного топлива; - теплота сгорания рапсового масла, кДж/кг; - доля рапсового масла.

       

= 42500∙0.25+37.300∙0.75=38600 кДж/кг

       Числовые  значения эффективного КПД заносятся в таблицу 2.4, после чего строится графическая зависимость ηе=f(Pe).

  1. Построение зависимости среднего эффективного давления от эффективной мощности дизеля при номинальной скорости вращения

       Эта зависимость линейна, для ее построения требуются две точки, которые  рассчитываются по формуле:

        , кПа                                          (2.20)

       где Ре – текущее значение эффективной мощности, кВт; КТ = 2 – коэффициент тактности для четырехтактного дизеля; S – ход поршня, м; D – диаметр цилиндра, м; i – количество цилиндров; nн – номинальная скорость вращения, мин-1.

  1. Построение зависимости давления наддува от эффективной мощности дизеля при номинальной скорости вращения

       Эта зависимость линейна, поэтому для  ее построения требуется две точки. Одна точка известна – номинальное избыточное давление наддува при номинальной мощности. Вторая точка – избыточное давление наддува на холостом ходу при номинальной скорости вращения рассчитывается по эмпирической зависимости:

        , кПа                                                (2.21)

       где Pint – избыточное давление наддува при номинальной мощности, кПа; GТХХ – часовой расход топлива на холостом ходу, кг/ч; GТ – номинальный часовой топлива, кг/ч.

       Построение  графической зависимости Рint = f(Pe) осуществляется по двум точкам, заполнение же таблице 2.4 может производится как с помощью полученного графика, так и с помощью формулы (2.21).

  1. Построение зависимости часового расхода воздуха от эффективной мощности дизеля при номинальной скорости вращения

       Для построения этой зависимости необходимо построить вспомогательную зависимость  коэффициента наполнения цилиндров  от эффективной мощности дизеля. Она линейна и строится по формуле:

        ,                                                  (2.22)

       Где Ра = 100 кПа – атмосферное давление.

       Значения  коэффициента наполнения цилиндров заносятся в таблицу 2.4.

       Часовой расход воздуха тоже линеен и рассчитывается по формуле

        , кг/ч                               (2.23)

       Где = 1.2 кг/м3 – плотность атмосферного воздуха.

       Значения  часового расхода воздуха заносятся в таблицу 2.4, после чего строится графическая зависимость Gair = f(Pe).

  1. Построение зависимости коэффициента избытка воздуха от эффективной мощности дизеля при номинальной скорости вращения

       Коэффициент избытка воздуха рассчитывается исходя из стехиометрического соотношения

        ,                                                    (2.24)

       Значения  коэффициента избытка воздуха заносятся в таблицу 2.4, после чего строится графическая зависимость α = f(Pe). 

       Таблица 2.4 – Нагрузочная характеристика дизеля

Дизельное топливо
Pe GT, кг/ч be, кг/кВт∙ч ηе, % pme, кПа pint, кПа Фс Gair, кг/ч α
Процент номинала кВт
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
100 640 138.2 0.216 39.2 884.6 300 3.2 10000 5.2
80 512 113.5 0.222 38.2 707.7 246.4 2.8 8751 5.51
60 384 88.8 0.232 36.5 530.8 192.8 2.3 7188 5.78
40 256 64.1 0.25 33.9 353.9 139.1 1.9 5938 6.62
20 128 39.4 0.308 27.5 176.9 85.5 1.454 4688 8.49
Холостой ход 0 14.7 0 0 0 32.1 1.1 3438 16.71
50% ДТ + 50% РМ
Pe GT, кг/ч be, кг/кВт∙ч ηе, % pme, кПа pint, кПа Фс Gair, кг/ч α
Процент номинала кВт
100 640 142.1 0.222 39.4 884.6 300 3.2 10000 5.0
80 512 116.7 0.228 38.3 707.7 246.4 2.8 8751 5.36
60 384 91.3 0.238 36.7 530.8 192.8 2.3 7188 5.62
40 256 65.9 0.257 34 353.9 139.1 1.9 5938 6.44
20 128 40.5 0.316 27.7 176.9 85.5 1.454 4688 8.27
Холостой  ход 0 15.2 0 0 0 32.1 1.1 3438 16.16
      1. Построение  винтовой характеристики судового дизеля  
        6 NVDS48A-2U при работе на дизельном топливе и на  
        смеси 50% ДТ + 50% РМ

       Цель  работы состоит в построении зависимости  эффективной мощности, часового расхода  топлива, удельного эффективного расхода  топлива, эффективного КПД, часового расхода воздуха, коэффициента избытка воздуха, среднего эффективного давления, давления наддува, цикловой подачи топлива, крутящего момента от скорости вращения коленчатого вала дизеля при его работе на гребной винт.

  1. Построение зависимости эффективной мощности от скорости вращения коленчатого вала

       Эта зависимость представляет собой  кубическую параболу вида:

                                                            (2.25)

       где C - постоянный коэффициент винта, , он зависит от загрузки судна и не зависит от режима работы дизеля:

                                                       (2.26)

       где Ре - номинальная мощность дизеля, кВт; - номинальная скорость вращения коленчатого вала, .

       

       Значение  эффективной мощности заносятся в таблицу 2.5, после этого строится график Ре = f(n).

  1. Построение зависимости часового расхода топлива от скорости вращения коленчатого вала

       Часовой расход топлива определяется по эмпирической зависимости

                                                      (2.27)

       где - часовой расход топлива, , при номинальной скорости вращения коленчатого вала, определяется по графику на рисунке 2.11 в зависимости от действующей эффективной мощности дизеля; - текущая скорость вращения, , определяется по данным таблицы 2.5 в зависимости от действующей эффективной мощности дизеля; - номинальная скорость вращения коленчатого вала, .

       Значения  часового расхода топлива заносятся в таблицу 2.5.

  1. Построение зависимости удельного эффективного расхода топлива от скорости вращения

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

                                                (2.28)

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

       Числовые  значения удельного эффективного расхода топлива заносятся в таблицу 2.5, после чего строится графическая зависимость be = f(n).

  1. Построение зависимости эффективного КПД от скорости вращения

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

        , %                                                 (2.29)

       Числовые  значения эффективного КПД заносятся в таблицу 2.5, после чего строится графическая зависимость ηе=f(n).

  1. Построение зависимости давления наддува от скорости вращения

       Производится  по формуле:

        , кПа                                               (2.30)

       где - номинальное избыточное давление наддува, кПа; - часовой расход топлива по винтовой характеристики, кг/ч; - номинальный часовой расход топлива, кг/ч.

       Значения  давления наддува заносятся в таблицу 2.5 после чего строится соответственный график.

  1. Построение зависимости часового расхода от скорости вращения

       Для построения этой зависимости необходимо построить вспомогательную зависимость  коэффициента наполнения цилиндров  от скорости вращения. Она линейна и строится по формуле

        ,                                                   (2.31)

       Где Ра = 100 кПа – атмосферное давление.

       Значения  коэффициента наполнения цилиндров  заносятся в таблицу 2.7.

       Часовой расход воздуха тоже линеен и рассчитывается по формуле

        , кг/ч                               (2.32)

       где = 1.2 кг/м3 – плотность атмосферного воздуха.

       Значения  часового расхода воздуха заносятся в таблицу 2.5, после чего строится графическая зависимость Gair = f(n).

  1. Построение зависимости коэффициента избытка воздуха от скорости вращения

       Коэффициент избытка воздуха рассчитывается исходя из стехиометрического соотношения

        ,                                                    (2.33)

       Значения  коэффициента избытка воздуха заносятся в таблицу 2.5, после чего строится графическая зависимость α = f(n).

  1. Построение зависимости среднего эффективного давления от скорости вращения

       Эта зависимость линейна, для ее построения требуются две точки, которые рассчитываются по формуле

        , кПа                                          (2.34)

       где Ре – текущее значение эффективной мощности, кВт; КТ = 2 – коэффициент тактности для четырехтактного дизеля; S – ход поршня, м; D – диаметр цилиндра, м; i – количество цилиндров; nн – номинальная скорость вращения, мин-1.

       Построение  графической зависимости Pme = f(n) осуществляется по двум точкам, заполнение же таблицы 2.5 может производиться как с помощью полученного графика, так и с помощью формулы (2.34).

  1. Построение зависимости цикловой подачи топлива от скорости вращения

       Производится  по формуле:

        , г/цикл                                          (2.35)

       Значения  цикловой подачи топлива заносятся в таблицу 2.5.

  1. Построение зависимости крутящего момента от скорости вращения

       Производится  по формуле:

        , кНм                                                 (2.36)

       Таблица 2.5 – Винтовая характеристика на дизельном топливе Дизельное топливо Мкр,кНм 16.31 13.12 10.43 7.99 5.873 4.076 2.611
bц, г/цикл 2.047 1.725 1.443 1.208 1.022 0.895 0.837
pme, кПа 884.6 645.1 453.1 303.5 191.2 110.6 56.7
α 5.2 5.3 5.5 5.7 6.1 6.5 7.1
Gair, кг/ч 10000 9063 8438 7813 6876 6251 5626
Фс 3.2 2.96 2.72 2.48 2.24 2 1.76
pint, кПа 300 270.1 240.1 209.6 179.7 149.7 119.8
ηе, % 39.2 31.7 25.1 19.3 14.1 9.8 6.3
be, кг/кВт∙ч 0.216 0.267 0.337 0.440 0.599 0.862 1.348
GT, кг/ч 138.2 124.4 110.6 96.7 82.9 69 55.3
Ре, кВт 640 466.7 327.8 219.6 138.3 80 41
n Мин-1 375 337.5 300 262.5 225 187.5 150
% от номинала 100 90 80 70 60 50 40
       Таблица 2.6 – Винтовая характеристика на топливной смеси 50% ДТ + 50% РМ Мкр,кНм 16.31 13.12 10.43 7.99 5.873 4.076 2.611
bц, г/цикл 2.172 1.829 1.531 1.283 1.084 0.948 0.889
pme, кПа 884.6 645.1 453.1 303.5 191.2 110.6 56.7
α 4.87 4.9 5.14 5.4 5.59 6.09 6.86
Gair, кг/ч 10000 9063 8438 7813 6876 6251 5626
Фс 3.2 2.96 2.72 2.48 2.24 2 1.76
pint, кПа 300 270.1 240.1 209.6 179.7 149.7 119.8
ηе, % 39.4 31.9 25.2 19.3 14.2 9.9 6.3
be, кг/кВт∙ч 0.222 0.283 0.358 0.467 0.636 0.916 1.429
GT, кг/ч 142.1 131.9 117.3 102.6 87.9 73.3 58.6
Ре, кВт 640 466.7 327.8 219.6 138.3 80 41
n Мин-1 375 337.5 300 262.5 225 187.5 150
% от номинала 100 90 80 70 60 50 40

Информация о работе Двигатель на рапсовом масле