Разработка топливной системы тракторного дизеля для работы на биотопливе
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
ища 2 и открывая окна, размещенные в зоне кольцевого сборника 21, открывая доступ топлива непосредственно из сборника 21 в канал 8.
Таким образом, осуществляется стабилизация температуры топлива на выходе из устройства.
Подогрев топлива в канале 19 осуществляется за счет теплоты жидкости системы охлаждения двигателя, поступающей через штуцер 16 в зазор 14, затем в канал 15 и штуцер 17.
Данная конструкция подогревателя имеет низкую точность регулирования.
Проанализировав все рассмотренные конструкции подогревателей топлива, установил, что все они имеют свои недостатки. Таким образом, новая конструкция подогревателя топлива должна быть достаточно надежна, обеспечивать необходимую температуру нагрева топлива при минимальных затратах энергии. Также она должна быть проста в изготовлении и обслуживании, экономически обоснованной.
3. Расчет и конструирование нагревателя топлива
Прежде чем начать конструирование нагревателя топлива необходимо произвести сравнение дизельного топлива с рапсовым маслом и произвести тепловой расчет двигателя на дизельном топливе и рапсовом масле.
3.1 Показатели дизельного топлива и рапсового масла
Ниже проанализированы наиболее важные характеристики рапсового масла (в сравнении с товарным дизельным топливом).
Растительные масла являются липидами, эфирами жирных кислот или глицеринами. Обладая высокой теплотворной способностью, они содержат прямые углеводородные цепи, что обуславливает их относительно высокие цетановые числа. В таблице 1 приведены значения низшей теплоты сгорания, вязкости и цетанового числа рапсового масла и дизельного топлива среднего состава.
Таблица 3.1. Физико-химические показатели рапсового масла и товарного оС дизельного топлива.
Вид топливаНизшая теплота сгорания, кДж/кгПлотность при 15 оС, кг/м3Цетановое числоВязкость при 20 оС, мм2/сРапсовое масло3730091532тАж37,668,8Дизельное топливо42500840456
Как видно из таблицы 3.1, рапсовое масло обладает близкими энергетическими возможностями по отношению к дизельному топливу, но его вязкость в 11 с лишнем раза выше. Это создает определенные трудности в организации рабочего процесса дизеля, т. к. увеличивает сопротивление топливоподаче, уменьшает производительность топливного насоса, ухудшает распыливание и смесеобразование. Все это приведет (если не принять необходимые меры) к увеличению удельного расхода топлива и интенсивному нагароотложению на стенки деталей цилиндропоршневой группы двигателя.
iелью снижения вязкости рапсового масла можно снижать его температуру (таблица 3.2).
Таблица 3.2. "ияние температуры на плотность и вязкость рапсового масла
Вязкость, мм3/с при температурах, оС69,531,516,810,2Плотность масла, кг/м320 оС40 оС60 оС80 оС918904,2890,5877
Данные таблицы 3.2 свидетельствуют о возможности снижения вязкости рапсового масла путем его подогрева.
При использовании рапсового масла в качестве моторного топлива требуется ввести в топливную систему двигателя специальные подогреватели (теплообменники), обеспечивающие его локальный подогрев и, как следствие, снижающий вязкость.
Вязкость рапсового масла можно снижать, как показывают литературные данные, и замещением трехвалентных молекул глицерина посредством добавления небольшого количества метанола или этанола. На 1000 кг растительного масла обычно добавляют 110 кг метилового или этилового спирта и получают 1000 кг метилового или этилового эфира и 110 кг глицерина.
После такой трансэтерфикации (замещения трехвалентных молекул глицерина тремя одновалентными молекулами спирта) рапсовое масло приобретает свойства, весьма близкие к дизельному топливу (таблице 3).
Таблица 3.3. Показатели рапсового масла после метилэтерфикации
Температура воспламенения, оСВязкость при 20 оС, мм2/сМинимальное цетановое числоНизшая теплотворная способность, кДж/кг815,15434300
Достигнутые, положительные качества объясняются тем, что добавленные метилы и этилэфиры по сравнению с рапсовым маслом имеют лучшие моторные качества. К тому же при их использовании на стенках деталей цилиндропоршневой группы не образуют нагароотложения.
Однако эфиры (особенно метилэфиры) нестабильны (при низких температурах образуют кристаллы масличного эфира) и поэтому требуют частого контроля качества. К тому же они взаимодействуют с материалами деталей топливной системы. Эти обстоятельства затрудняют применение трансэтерфикации.
Важными характеристиками рапсового масла являются йодное число, характеризующее термическую стабильность рапсового масла, и кислотность, определяющая коррозийный износ деталей системы топливоподачи и степень на тепловыделения при сгорании.
Как видно из таблицы 3.4, рапсовое масло имеет незначительные показатели кислотности и Йодного числа.
Таблица 3.4. Некоторые химические показатели растительных масел
Рапсовое маслоЙодное числоКислотность, мгКОН/г95тАж1064тАж6
Это результат того, что насыщенные масла, к числу которых относятся и рапсовое, имеют лучшие сами по себе характеристики, чем не насыщенные, например, подсолнечное.
Величина поверхностного натяжения масла позволяет судить о возможности возникновения проблем её испарения и отрыва капель с поверхности камеры сгорания. В таблице 3.5 приведены данные поверхностного натяжения рапсового масла на границе топливо-воздух при 101,3 кПа.
Таблица 3.5. Значения величины поверхностного натяжения рапс