Внедрение в эксплуатацию водотопливной эмульсии для дизельных двигателей
Курсовой проект - Разное
Другие курсовые по предмету Разное
p>
Использование воды, а точнее, перегретого водяного пара в камерах сгорания дизелей известно давно. Еще в 60-х годах прошлого века на Коломенском заводе проведены испытания дизелей с впрыском воды для подводных лодок для снижения теплонапряженности деталей камер сгорания. С течением времени интерес к использованию воды возрос, поскольку установлено, что кроме указанного, значительно улучшаются экологические показатели рабочего процесса и его экономичность.
Ввод воды возможен тремя способами: прямой впрыск в цилиндр, впрыск за компрессор перед охладителем наддувочного воздуха и впрыск в цилиндр обратных водотопливных эмульсий (ВТЭ), приготовленных вне дизеля. Практическое применение нашли второй (фирма Вяртсиля) и третий способы (Сибирское речное пароходство) на судовых дизелях.
Сведения о влиянии воды на эксплуатационные показатели дизелей при длительной эксплуатации весьма противоречивы. Отмечались случаи повышенной коррозии деталей дизелей. Случаев обводнения масла не наблюдалось. Обводнение масла возможно лишь теоретически, поскольку, во-первых, из-за высокой температуры масла происходит интенсивное испарение и воды, и легких органических фракций. Во-вторых, темп старения масла значительно превосходит темп накопления воды. По этим же причинам не происходит обводнение масла и при работе на чистом дизельном топливе, хотя одним из продуктов сгорания является вода.
Опыт Коломенского завода показывает, что вода в топливе в количестве до 60% не оказывает влияния на работоспособность топливной аппаратуры при условии непрерывной работы. Остановка дизеля на топливе с водой концентрации более 0,2% при последующем пуске дизеля приводит к задирам плунжерных пар и зависанию игл распылителей. Вместе с тем, отмечено более полное сгорание топливовоздушной смеси, что косвенно выражается в уменьшении нагароотложения на огневых поверхностях деталей.
В связи с резким ужесточением требований к экономическим и экологическим показателям двигателей задача по использованию воды стала весьма актуальной. Анализ опубликованных материалов показывает, что наибольший эффект достигается при прямом впрыске воды, однако практическая реализация такого метода весьма сложна.
Использование ВТЭ лишь незначительно уступает по эффекту, но проще реализуемо, поэтому на ОАО Коломенский, завод проведен цикл исследований рабочего процесса дизеля21-26ДГ для перспективных тепловозов серии 2ТЭ25К Пересвет на ВТЭ обратного типа.
Рис.2.5.1 Внешний вид системы генерации и подачи водотопливной эмульсии дизельных двигателей
Основные технические характеристики:
расход приготавливаемой ВТЭ, л/ч - от 10 до 600
расход дозируемой воды, л/ч - от 0,8 до 120
объемное содержание воды в ВТЭ,% - от 2 до 20
относительная погрешность дозирования воды, %, - не более 1
рабочее избыточное давление в системе, кгс/см2 - до 7
напряжение питания системы, В - 220/380
максимальная потребляемая мощность, кВт, не более 2,5
Испытания дизеля 21-26ДГ тепловоза 2ТЭ25К показали следующее:
- при работе во всем поле характеристики оптимальное количество воды в топливе составило 20%;
в зависимости от мощности получено снижение концентрации МОХ на 15 - 22% практически во всем рабочем диапазоне;
снижение дымности отработавших газов до 65%;
снижение концентрации СО в отработавших газах до 44%;
уменьшение удельного расхода топлива на эксплуатационных режимах 1,5 - 3 г/кВт-ч;
отмечено также снижение выброса твердых частиц на 10-15%;
снижение нагарообразования на огневых поверхностях деталей камеры сгорания;
- специальной водоподготовки не требуется
Рис. 2.5.2 Гистограмма соответствия средневзвешенных выбросов веществ в отработавших газах дизеля 21-26ДГ действующим и перспективным Европейским нормам токсичности
Работы проведены совместно с фирмой Экология транспорта. В соответствии с поставленной ОАО Коломенский завод задачей фирма разработала и изготовила систему генерации и подачи на двигатель водотопливной эмульсии обратного типа. Генератор водотопливной эмульсии обеспечивает дисперсность воды на уровне 2-5 мкм.
Рис. 2.5.3 График изменения удельного относительного эффективного расхода топлива двигателя 21-26ДГ по тепловозной характеристике с водотопливной эмульсией и без нее
Рис. 2.5.4 График изменения дымности двигателя 21-26ДГ по тепловозной характеристике
Модернизация системы питания дизеля выполнена специалистами Коломенского завода и заключалась, главным образом, в интегрировании системы генерации в систему питания. Особенность выполненного технического решения по использованию ВТЭ на дизеле 21-26ДГ заключается в том, что эмульсия готовится непосредственно на входе в топливную систему дизеля, что исключает применение химических эмульгаторов и необходимость хранения ВТЭ в специальном баке. Это обстоятельство особенно важно, поскольку стойкость эмульсии при различных способах приготовления без использования эмульгаторов непродолжительна.
В связи с тем, что на дизелях Д49 применяется система питания проточного типа, избыток ВТЭ подается в систему генерации, которая обеспечивает заданное соотношение воды и топлива на входе в дизель в автоматическом режиме. Внешний вид опытного образца системы генерации ВТЭ представлен на рис 2.5.1.
Назначение системы в автоматической генерации и подаче обратной водотопливной эмульсии зад