WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

Рис. 6. Зависимость концентрации оксидов азота в отработавших газах дизелей ОАО «ПО Алтайский моторный завод» от частоты вращения коленчатого вала и крутящего момента Уменьшение частоты вращения коленчатого вала при сохранении требуемой мощности приводит к увеличению концентрации оксидов азота в отработавших газах примерно в 1,5-2 раза, что полностью соответствует результатам расчетно-теоретической части исследования.

Регрессионная зависимость выбросов оксидов азота от основных параметров, характеризующих рабочий цикл дизеля, имеет вид:

WNOx = 0,181 n + 2,94 Mкр - 49,3 GТ - 0,451 GВ + 141,62,..........(2) где W – концентрация оксидов азота в отработавших газах, ppm;

NOx n – частота вращения коленчатого вала, мин-1; М – крутящий момент, Нм;

кр G - расход топлива, кг/ч; G – расход воздуха, кг/ч.

т в Анализ данных по выбросам других вредных веществ показывает, что наиболее целесообразно снижение частоты вращения коленчатого вала первичных двигателей А-01 (6Ч13/14) и Д-3047, для которых (в зависимости от режима нагружения) выбросы оксида углерода уменьшаются на 10-50 %, углеводородов – на 10-20 %, твердых (дисперсных) частиц – в 1,5-4 раза (рис. 7).

Рис. 7. Средние значения выбросов твердых частиц с отработавшими газами дизелей АМЗ при пониженной (1) и номинальной (2) частоте вращения коленчатого вала В результате, с учетом того, что токсичность твердых частиц в два раза выше, чем оксидов азота, суммарный показатель токсичности уменьшается. Для остальных двигателей суммарный показатель токсичности выбросов увеличивается.

Оптимальная, с точки зрения топливной экономичности, взаимосвязь между частотой вращения коленчатого вала и нагрузкой первичного двигателя в составе гибридной энергоустановки может быть аппроксимирована формулой:

nnom - nMк n = nx.x. + Ne, (3) Ne nom - Ne Mк где n – частота вращения холостого хода, n, N – номинальные знаx.x. nom e nom чения частоты вращения коленчатого вала и эффективной мощности, n, Мк N – частота вращения коленчатого вала и эффективная мощности при e Мк максимальном крутящем моменте дизеля.

На рис. 8 показано, что экономия топлива (g ) при работе двигателя е по оптимальной характеристике может достичь 15 % при нагрузке менее 25 % от номинальной.

Рис. 8. Потенциальная экономия топлива в случае работы двигателя 6ЧН13/14 при оптимальной, с точки зрения минимизации удельного эффективного расхода топлива, взаимосвязи между частотой вращения коленчатого вала и нагрузкой первичного двигателя в составе гибридной энергоустановки В четвертой главе выполнена оценка эффективности влияния скоростного режима первичных дизельных двигателей гибридных энергетических установок на их экологические характеристики, которые определяются изменением: токсичности их отработавших газов; расхода природного органического топлива и атмосферного кислорода; выбросов в атмосферу углекислого газа; теплового «загрязнения» атмосферы; диссипации эксергии отработавших газов, выбрасываемых в атмосферу.

Этот эффект складывается из двух составляющих - экономической (которая может быть оценена количественно в денежном выражении) и социальной (которая является не менее важной, но может быть оценена только в относительной форме). В денежном выражении был оценен эффект от снижения токсичности отработавших газов дизеля и от расхода природного органического топлива. В относительной форме - эффект изменения остальных составляющих. Материалы анализа оценки эффективности влияния скоростного режима первичных дизельных двигателей гибридных энергетических установок на их экологические характеристики приведены в основных результатах работы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ В ходе выполнения диссертационного исследования:

Проведен анализ особенностей функционирования первичного дизеля в составе гибридной энергоустановки.

Обоснован выбор математической модели рабочих процессов поршневого ДВС, отражающей особенности его функционирования в качестве первичного двигателя гибридных энергоустановок, с учетом кинетического механизма окисления углеводородных топлив и синтеза оксидов азота. Адекватность математической модели подтверждена экспериментально.

Выполнена расчетно-теоретическая и экспериментальная оценка (в стендовых условиях) влияния частоты вращения коленчатого вала и других факторов на экологические характеристики первичного дизеля, а также его надежность.

Дана экономическая оценка влияния скоростного режима первичных дизельных двигателей гибридных энергоустановок на их экологические характеристики.

В результате настоящего исследования подтверждена выдвинутая гипотеза о том, что улучшение экологических характеристик первичных дизельных двигателей гибридных энергоустановок может быть достигнуто выбором целесообразного скоростного режима их работы и установлено следующее:

1. При снижении частоты вращения коленчатого вала в 1,2-1,5 раза по отношению к номинальным и уменьшении нагрузки (р ) энергоустановки:

е - выбросы оксида углерода дизелей Д-3047 уменьшаются в 1,5-4 раза, А-41 и Д-461 - на 20-30 %; выбросы дизелей А-01 и Д-442 при коэффициенте нагрузки 0,5 снижаются до 30 %, при коэффициенте нагрузки 0,увеличиваются на 10-80 %; выбросы углеводородов изменяются мало (± %);

- выбросы оксидов азота дизелями ОАО «ПО АМЗ» в среднем увеличиваются в 1,7-2,0 раза;

- выбросы твердых частиц (наиболее токсичных компонентов отработавших газов) для дизелей А-01 и Д-3047 уменьшаются в 3-4 раза. Для двигателей А-41, Д-461 и Д-442 снижение частоты вращения приводит к увеличению выбросов твердых частиц.

Топливная экономичность при снижении частоты вращения коленчатого вала в 1,2-1,5 раза по отношению к номинальным улучшается, при этом максимальная экономия топлива может составить до 25 %, при коэффициенте загрузки 0,25 экономия топлива для дизелей ОАО «ПО АМЗ» составляет 15 %.

3. Ресурс первичного дизеля при уменьшении частоты вращения в 1,2-1,5 раза (по результатам расчета) может быть увеличен практически в 2,2-2,8 раза.

4. Оптимальной, с точки зрения топливной экономичности, режимом работы первичных двигателей ОАО «ПО АМЗ» является работа по характеристике представленной формулой (3).

5. При использовании двигатель-генератора мощностью 100 кВт в составе гибридной энергоустановки, где преобразователь частоты уже входит в ее состав, абсолютная величина годового экономического эффекта для дизелей АМЗ в среднем составляет 150-330 и 750-1100 тыс. руб. при коэффициентах загрузки 0,75 и 0,50 соответственно.

При автономном использовании, преобразователь частоты окупается за 6,1 и 0,8 года, соответственно (при расчетном сроке непрерывной эксплуатации не менее 10 лет).

Социальный эффект составляет в среднем по расходу атмосферного воздуха 20-47 и 25-60 %, по выбросам углекислого газа 21-29 и 37-50 %, по тепловому «загрязнению» 27-47 и 48-57 %, по диссипации эксергии 27-и 49-70 % при коэффициентах загрузки 0,75 и 0,50 соответственно.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Копеин А.В. Влияние давления впрыскивания топлива и величины степени сжатия на выбросы вредных веществ с отработавшими газами / А.В.

Копеин // Повышение эффективности силовых установок колесных и гусеничных машин: научный вестник. - Вып. 18. - Челябинск: ЧВВАКИУ, 2006.

- С. 115-117.

2. Копеин А.В. Расчетно-теоретическое исследование химической кинетики предпламенных процессов в поршневых ДВС на различных видах топлива газами / А.В. Копеин // Методические рекомендации по ремонту бронетанкового вооружения и техники и автомобильной техники. -№132- С.Пб.: 29 НКТЦ, 2006. - С. 12-17.

3. Копеин А.В. Сравнительный анализ технического уровня тракторных дизелей отечественного и зарубежного производства / А.В. Копеин // Методические рекомендации по ремонту бронетанкового вооружения и техники и автомобильной техники. - №136 - С.Пб.: 29 НКТЦ, 2007. - С. 6-10.

4. Копеин А.В. Вредные вещества в отработавших газах дизелей / А.В. Копеин // Повышение эффективности силовых установок колесных и гусеничных машин: научный вестник. - Вып. 19. - Челябинск: ЧВВАКИУ, 2007. - С. 94-101.

5. Копеин А.В. Расчетная оценка пределов форсирования дизелей с учетом требований к выбросам вредных веществ с отработавшими газами / А.В. Копеин, В.С. Кукис, А.А. Малоземов // Улучшение эксплуатационных показателей автомобилей, тракторов и двигателей: материалы Международной научно-технической конф. (22-23 марта 2008). С.Пб: Изд-во СПбГАУ, 2008. - С. 66-71.

6. Копеин А.В. Оценка выбросов вредных веществ с отработавшими газами дизелей на стадии проектирования / А.В. Копеин, А.А. Малоземов // Вестник академии военных наук. - № 3 (24). - 2008. - С. 106 - 110.

7. Малоземов А.А. Оценка токсичности отработавших газов дизелей одного типоразмера с использованием регрессионных зависимостей / А.А. Малоземов, В.Н. Бондарь, А.В. Копеин // Вестник ЮУрГУ. - №23. – Вып.12. - Серия «Машиностроение». - Челябинск, 2008. - С. 81-85.

8. Босяков В.П. Исследование влияния различных факторов на образование твердых частиц в цилиндре дизеля А–01МСИ / В.П. Босяков, А.В. Копеин // Повышение эффективности силовых установок колесных и гусеничных машин: материалы научно-технической конференции, посвященной 40-летию кафедры двигателей. - Челябинск: ЧВВАКИУ, 2008. - С. 31-34.

9. Копеин А.В. Повышение топливной экономичности первичного дизеля энергоустановки оптимизацией скоростного режима 01МСИ / А.В. Копеин, А.А. Малоземов, О.А., Алешков // Повышение эффективности силовых установок колесных и гусеничных машин: материалы научнотехнической конференции, посвященной 40-летию кафедры двигателей. - Челябинск: ЧВВАКИУ, 2008. - С. 60-65.

10. Малоземов А.А. Повышение эффективности энергоустановок оптимизацией скоростного режима первичных дизелей в их составе / А.А. Малоземов, А.В. Копеин, О.А. Алешков // Двигателестроение - № 4 - 2008.

Pages:     | 1 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»