Разработка топливной системы тракторного дизеля для работы на биотопливе
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
ового масла и дизельного топлива
Вид топливаВеличина поверхностного натяжения, дин/см (при 20оС)Рапсовое маслонеочищенноеРафинированное34,535,8Дизельное топливо26..30
Характеристики результатов испытаний рапсового масла и дизельного топлива при пониженных температурах позволяют предусмотреть мероприятия для сохранения работоспособности систем топливоподачи и фильтрации. В таблице 3.6 приведены эти характеристики для рапсового масла и дизельного топлива - температуры помутнения, застывания, фильтруемости и плавления.
Таблица 3.6. Некоторые физические показатели рапсового масла и дизельного топлива
Вид топливаТемпература, оСпомутнениязастыванияфильтруемостиРапсовое масло-9-515Дизельное топливо?0?-7?0
В целом, по совокупности рассмотренных физико-химические показателей в целом можно утвердить, что для производства биотоплива вполне может использоваться рапсовое масло. Основой при этом является обязательный подогрев iелью снижения его вязкости.
3.2 Тепловой расчет двигателя
3.2.1 Процесс впуска
Температура Та в К в конце процесса впуска определяем по формуле:
(3.1)
где То - температура окружающей среды, К;
? Т - подогрев свежего заряда, К;
gr - коэффициент остаточных газов;
Тr - температура остаточных газов, К;
То= 293 К при работе двигателя без наддува.
? Т = 10тАж40о - для дизеля без наддува. Он зависит от конструкции и установки на двигатель впускного трубопровода, оптимизации его подогрева и скоростного режима двигателя. Повышение температуры улучшает процесс испарения топлива, но снижает плотность заряда и, таким образом, отрицательно влияет на наполнение двигателя.
Принимаем для дизельного топлива ?Т = 25о, для биотоплива ?Т = 100о;
gr - характеризует качество очистки цилиндра от продуктов сгорания. С увеличением gr уменьшается количество свежего заряда, поступающего в цилиндр двигателя в процесса впуска. Для 2-х тактных дизелей без наддува gr = 0,03тАж0,06.
Примем для дизельного топлива gr = 0,03, для биотоплива gдr = 0,06.
В зависимости от типа двигателя, степени сжатия, частоты вращения и коэффициента избытка воздуха устанавливается значение температуры Тr.
Тr = 700тАж900 К.
Принимаем для дизельного топлива Тr = 850 К, для биотоплива Тr=700 К.
Подставив все значения в формулу (3.1) найдем температуру в конце процесса впуска и биотоплива:
для дизельного топлива:
для биотоплива:
Давление Ра в кПа в конце впуска находим по формуле:
(3.2)
где Ро - давление окружающей среды. Примем Ро = 100 кПа.
для дизельного топлива:
Ра = (0,85тАж0,9)тАв100 = 0,90тАв100 = 90 кПа,
для биотоплива:
Ра = (0,85тАж0,9)тАв100 = 0,85тАв100 = 85 кПа,
Коэффициент ?v наполнения найден по формуле:
= тАв (3.3)
где Е - степень сжатия,
Рr - давление остаточных газов, кПа.
Для двигателя Д-21 Е = 16.
Для автотракторных двигателей без наддува, а также с поддувом и выпуском в атмосферу давление остаточных газов Pr в кПа найдем по формуле:
(3.4)
- для дизельного топлива:
Рr = 1,25100 кПа = 125 кПа.
для дизельного топлива:
Рr = 1,05100 кПа = 105 кПа.
Подставив все значения найдем :
для дизельного топлива:
= ;
для биотоплива:
= .
3.2.2 Процесс сжатия
Давление Pс в кПа и температура Тс в К в конце процесса сжатия определяют по уравнению политропического процесса с постоянным показателем n1:
(3.5)
где n1 - средний показатель политропы сжатия.
Величину n1 можно определить по эмпирической формуле профессора В.А. Петрова, как функцию угловой скорости вращения коленвала:
для двигателя Д-21
(3.6)
где - угловая скорость коленчатого вала, мин-1,
Находится в мин-1 по формуле:
(3.7)
где n - частота вращения коленчатого вала, мин-1,
Для двигателя Д-21 n = 1600 мин-1.
Отсюда найдем :
Подставив в формулу (3.6) найдем n1:
Найдем Рс по формуле (3.5):
для дизельного топлива:
Рс = 90161,35=3961,4 кПа
для биотоплива:
Рс = 85161,35=3589 кПа
Аналогично найдем температуру Тс в К в конце сжатия по формуле:
(3.8)
для дизельного топлива:
Тс = 333,5161,35-1= 889,6 К
для биотоплива:
Тс = 410,3161,35-1= 1082,8 К
3.2.3 Процесс сгорания
Состав топлива, задается массовым или объемным содержанием основных элементов: углерода С, водорода Н и кислорода О2. Нужно иметь в виду, что в топливе присутствуют также сера S, азот N и элементы химических соединений в виде антидетонационных, противодымных и других присадок. Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива Lo в кмоль/кг найден по формуле:
(3.9)
где 0,21 - значение объемного содержания кислорода в 1 кг воздуха
С - содержание углерода в топливе, кмоль;
Н - содержание водорода в топливе, кмоль;
О - содержание кислорода в топливе, кмоль.
Для дизельного топлива С = 0,87 кмоль; Н = 0, 124 кмоль, О = 0,004 кмоль;
Для биотоплива С = 0,6 кмоль; Н = 0,124 кмоль, О = 0,011 кмоль.
для дизельного топлива:
для биотоплива:
Действительное количество воздуха L в моль/кг определяем по формуле:
(3.10)
где - коэффициент избытка воздуха.= 1,65тАж1,2:
Принимаю для дизельного топлива = 1,65, для биотоплива = 1,2.
Найдем L по формуле (3.10):
для дизельного топлива:
L= 1,650,492 = 0,81 моль/кг
для биотоплива:
L= 1,20,38 = 0,456 моль/кг
Число молей продуктов сгорания 1 кг топлива М ищем по форму