Анализ влияния арктического дизельного топлива (-40°С) на рабочий процесс ДВС
|
Аннотация 2
Введение 5
1 Требования к арктическому и зимнему топливу для дизельных двигателей 6
1.1 Дизельное и арктическое топливо 6
1.2 Биодизельное топливо 8
1.3 Обеспечения возможности применения биодизельного топлива в условиях низких температур 13
2 Тепловой расчет проектируемого двигателя 17
3 Кинематический и динамический расчет кривошипно-шатунного механизма двигателя 27
3.1 Кинематический расчет кривошипно-шатунного механизма двигателя 27
3.2 Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма двигателя 29
4 Анализ влияния арктического дизельного топлива (минус 40°С) на рабочий процесс ДВС 38
4.1 Влияния арктического дизельного топлива (минус 40°С) на максимальную температуру и давление цикла 38
4.2 Влияния арктического дизельного топлива (минус 40°С) на эффективные показатели цикла 44
Заключение 48
Список используемых источников 51
Введение 5
1 Требования к арктическому и зимнему топливу для дизельных двигателей 6
1.1 Дизельное и арктическое топливо 6
1.2 Биодизельное топливо 8
1.3 Обеспечения возможности применения биодизельного топлива в условиях низких температур 13
2 Тепловой расчет проектируемого двигателя 17
3 Кинематический и динамический расчет кривошипно-шатунного механизма двигателя 27
3.1 Кинематический расчет кривошипно-шатунного механизма двигателя 27
3.2 Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма двигателя 29
4 Анализ влияния арктического дизельного топлива (минус 40°С) на рабочий процесс ДВС 38
4.1 Влияния арктического дизельного топлива (минус 40°С) на максимальную температуру и давление цикла 38
4.2 Влияния арктического дизельного топлива (минус 40°С) на эффективные показатели цикла 44
Заключение 48
Список используемых источников 51
В связи с интенсивным освоением Арктики для России особенно остро стоит вопрос обеспечения потребителей высококачественным низко застывающим дизельным топливом [1]. Потребность в зимнем и арктическом дизельном топливе в России постоянно растет, в тоже время объёмы его производства реализованы менее чем наполовину. Выпуск этого вида топлива должен составлять не менее 30 % от общего объема производства дизельного топлива, однако фактический объем его производства не превышает 17 % [2].
В настоящее время производство арктического топлива осуществляется из нефтяного сырья несколькими способами: понижением температуры конца кипения, каталитической депарафинизацией, добавлением депрессорных присадок [3, 4]. Недостатками данных методов является сокращение глубины переработки нефти, отсутствие отечественных недорогих катализаторов депарафинизации, дороговизна депрессорных присадок. Кроме того, основные производства арктического дизельного топлива удалены от мест их потребления, что значительно удорожает его стоимость.
Дизельное топливо - это разновидность мазута. Его получают путем фракционной перегонки сырой нефти при температуре от 200 ° C до 350 ° C при атмосферном давлении, в результате чего получается смесь углеродных цепей, которые обычно содержат от 8 до 21 атома углерода на молекулу с диапазоном удельного веса 0,76-0,94. Качество дизельного топлива определяется цетановым числом, которое обычно находится в диапазоне 30-60. Высокое цетановое число указывает на возможность легкого запуска и плавной работы двигателя. Цетановое число является аналогом октанового числа автомобильного двигателя с цетаном (н-гексадекан, Ci6H34), имеющим произвольно присвоенное число 100. На другом конце шкалы гептаметилнонан, изомер цетана, имеет назначенное цетановое число 0.
В настоящее время производство арктического топлива осуществляется из нефтяного сырья несколькими способами: понижением температуры конца кипения, каталитической депарафинизацией, добавлением депрессорных присадок [3, 4]. Недостатками данных методов является сокращение глубины переработки нефти, отсутствие отечественных недорогих катализаторов депарафинизации, дороговизна депрессорных присадок. Кроме того, основные производства арктического дизельного топлива удалены от мест их потребления, что значительно удорожает его стоимость.
Дизельное топливо - это разновидность мазута. Его получают путем фракционной перегонки сырой нефти при температуре от 200 ° C до 350 ° C при атмосферном давлении, в результате чего получается смесь углеродных цепей, которые обычно содержат от 8 до 21 атома углерода на молекулу с диапазоном удельного веса 0,76-0,94. Качество дизельного топлива определяется цетановым числом, которое обычно находится в диапазоне 30-60. Высокое цетановое число указывает на возможность легкого запуска и плавной работы двигателя. Цетановое число является аналогом октанового числа автомобильного двигателя с цетаном (н-гексадекан, Ci6H34), имеющим произвольно присвоенное число 100. На другом конце шкалы гептаметилнонан, изомер цетана, имеет назначенное цетановое число 0.
В бакалаврской работе проведен анализ влияния арктического дизельного топлива (минус 40°С) на рабочий процесс ДВС. Получены основные выводы по работе:
1. Проведенный анализ возможности применения различных видов топлива для эксплуатации дизельного двигателя в условиях арктических температур (минус 40 °С) выявил возможность применения арктического дизельного топлива А44, а также как эквивалент ему смесь 70% зимнего дизельного топлива З38 и 30% биодизеля с 0,05 % от массовой доли биодизеля диспергирующей присадкой Viscoplex. Такой состав альтернативного арктического топлива позволяет получить необходимую температуру фильтруемости при сохранении цетанового числа в пределах, указанных в ГОСТ Р 55475-2013.
2. Получено, что при снижении температуру окружающего воздуха с 0 до минус 40 ° C произойдет некоторое повышение мощностных показателей работы двигателя, для арктического дизеля и снижение всех показателей при использовании альтернативного топлива. За счет снижения температуры окружающего воздуха повыситься его плотность, что сказывается на наполнении цилиндра, так увеличение заряда при впуске для арктического дизельного топлива составило от 11 до 16 %, а для смесевого биодизельного топлива от 16 до 21 %, где большие значения соответствуют меньшим оборотам двигателя.
3. Как мы видим переход двигателя на арктическое топливо привел к росту нагрузок в среднем на 3-5%, но нужно провести анализ изменения прочности деталей при низких температурах характерных для Арктики.
4. Проведенный анализ показал, что для эффективной работы в условиях низких температур Т0 минус 40 °С, наиболее хорошо соответствует арктическое дизельное топливо, но в тоже время в рамках перехода на альтернативные источники энергии более дешёвым доступным может стать альтернативное топливо смесь 70% зимнего дизельного топлива З38 и 30% биодизеля с 0,05 % от массовой доли биодизеля диспергирующей присадкой Viscoplex. Это топливо уступает по ездовым характеристикам соответствует арктическому дизельному топливу, но является более дешёвым и на 30% биовосполнимым, что в будущем в период снижения запасов ископаемых углеводородов будет иметь существенную роль.
Выводы по 1-му разделу
Проведенный анализ возможности применения различных видов топлива для эксплуатации дизельного двигателя в условиях арктических температур (минус 40 °С) выявил возможность применения арктического дизельного топлива А44, а также как эквивалент ему смесь 70% зимнего дизельного топлива З38 и 30% биодизеля с 0,05 % от массовой доли биодизеля диспергирующей присадкой Viscoplex. Такой состав альтернативного арктического топлива позволяет получить необходимую температуру фильтруемости при сохранении цетанового числа в пределах, указанных в ГОСТ Р 55475-2013.
Выводы по 2-му разделу
Тепловой расчет показал значительное влияние вида топлива и условий работы двигателя на мощностные и экономические характеристики работы. Получено, что при снижении температуру окружающего воздуха с 0 до минус 40 ° C произойдет некоторое повышение мощностных показателей работы двигателя, для арктического дизеля и снижение всех показателей при использовании альтернативного топлива.
За счет снижения температуры окружающего воздуха повыситься его плотность, что сказывается на наполнении цилиндра, так увеличение заряда при впуске для арктического дизельного топлива составило от 11 до 16 %, а для смесевого биодизельного топлива от 16 до 21 %, где большие значения соответствуют меньшим оборотам двигателя.
Выводы по 3-му разделу
Как мы видим переход двигателя на арктическое топливо привел к росту нагрузок в среднем на 3-5%, но нужно провести анализ изменения прочности деталей при низких температурах характерных для Арктики. Известно, что то при переходе на более низкие температуры происходит увеличение прочности и снижение пластичности, следовательно принципиального снижения запаса прочности деталей двигателя не произойдет, и изменение размеров деталей для увеличения их прочности дополнительно не требуется, только из-за снижения пластичности следует рекомендовать выходить на мощностные режимы работы при погретом двигателе.
Выводы по 4-му разделу
Проведенный анализ показал, что для эффективной работы в условиях низких температур То минус 40 °С, наиболее хорошо соответствует арктическое дизельное топливо, но в тоже время в рамках перехода на альтернативные источники энергии более дешёвым доступным может стать альтернативное топливо смесь 70% зимнего дизельного топлива З38 и 30% биодизеля с 0,05 % от массовой доли биодизеля диспергирующей присадкой Viscoplex. Это топливо уступает по ездовым характеристикам соответствует арктическому дизельному топливу, но является более дешёвым и на 30% биовосполнимым, что в будущем в период снижения запасов ископаемых углеводородов будет иметь существенную роль.
1. Проведенный анализ возможности применения различных видов топлива для эксплуатации дизельного двигателя в условиях арктических температур (минус 40 °С) выявил возможность применения арктического дизельного топлива А44, а также как эквивалент ему смесь 70% зимнего дизельного топлива З38 и 30% биодизеля с 0,05 % от массовой доли биодизеля диспергирующей присадкой Viscoplex. Такой состав альтернативного арктического топлива позволяет получить необходимую температуру фильтруемости при сохранении цетанового числа в пределах, указанных в ГОСТ Р 55475-2013.
2. Получено, что при снижении температуру окружающего воздуха с 0 до минус 40 ° C произойдет некоторое повышение мощностных показателей работы двигателя, для арктического дизеля и снижение всех показателей при использовании альтернативного топлива. За счет снижения температуры окружающего воздуха повыситься его плотность, что сказывается на наполнении цилиндра, так увеличение заряда при впуске для арктического дизельного топлива составило от 11 до 16 %, а для смесевого биодизельного топлива от 16 до 21 %, где большие значения соответствуют меньшим оборотам двигателя.
3. Как мы видим переход двигателя на арктическое топливо привел к росту нагрузок в среднем на 3-5%, но нужно провести анализ изменения прочности деталей при низких температурах характерных для Арктики.
4. Проведенный анализ показал, что для эффективной работы в условиях низких температур Т0 минус 40 °С, наиболее хорошо соответствует арктическое дизельное топливо, но в тоже время в рамках перехода на альтернативные источники энергии более дешёвым доступным может стать альтернативное топливо смесь 70% зимнего дизельного топлива З38 и 30% биодизеля с 0,05 % от массовой доли биодизеля диспергирующей присадкой Viscoplex. Это топливо уступает по ездовым характеристикам соответствует арктическому дизельному топливу, но является более дешёвым и на 30% биовосполнимым, что в будущем в период снижения запасов ископаемых углеводородов будет иметь существенную роль.
Выводы по 1-му разделу
Проведенный анализ возможности применения различных видов топлива для эксплуатации дизельного двигателя в условиях арктических температур (минус 40 °С) выявил возможность применения арктического дизельного топлива А44, а также как эквивалент ему смесь 70% зимнего дизельного топлива З38 и 30% биодизеля с 0,05 % от массовой доли биодизеля диспергирующей присадкой Viscoplex. Такой состав альтернативного арктического топлива позволяет получить необходимую температуру фильтруемости при сохранении цетанового числа в пределах, указанных в ГОСТ Р 55475-2013.
Выводы по 2-му разделу
Тепловой расчет показал значительное влияние вида топлива и условий работы двигателя на мощностные и экономические характеристики работы. Получено, что при снижении температуру окружающего воздуха с 0 до минус 40 ° C произойдет некоторое повышение мощностных показателей работы двигателя, для арктического дизеля и снижение всех показателей при использовании альтернативного топлива.
За счет снижения температуры окружающего воздуха повыситься его плотность, что сказывается на наполнении цилиндра, так увеличение заряда при впуске для арктического дизельного топлива составило от 11 до 16 %, а для смесевого биодизельного топлива от 16 до 21 %, где большие значения соответствуют меньшим оборотам двигателя.
Выводы по 3-му разделу
Как мы видим переход двигателя на арктическое топливо привел к росту нагрузок в среднем на 3-5%, но нужно провести анализ изменения прочности деталей при низких температурах характерных для Арктики. Известно, что то при переходе на более низкие температуры происходит увеличение прочности и снижение пластичности, следовательно принципиального снижения запаса прочности деталей двигателя не произойдет, и изменение размеров деталей для увеличения их прочности дополнительно не требуется, только из-за снижения пластичности следует рекомендовать выходить на мощностные режимы работы при погретом двигателе.
Выводы по 4-му разделу
Проведенный анализ показал, что для эффективной работы в условиях низких температур То минус 40 °С, наиболее хорошо соответствует арктическое дизельное топливо, но в тоже время в рамках перехода на альтернативные источники энергии более дешёвым доступным может стать альтернативное топливо смесь 70% зимнего дизельного топлива З38 и 30% биодизеля с 0,05 % от массовой доли биодизеля диспергирующей присадкой Viscoplex. Это топливо уступает по ездовым характеристикам соответствует арктическому дизельному топливу, но является более дешёвым и на 30% биовосполнимым, что в будущем в период снижения запасов ископаемых углеводородов будет иметь существенную роль.
