IV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2012

Наиболее удобными и традиционно используемыми топливами для поршневого двигателя является жидкие (бензин или дизельное топливо) и газообразные (в основном высококалорийные природный и нефтяной газы). Однако, постоянный рост цен этих топлив, а также расходов на их транспортировку в отдаленные районы все настоятельнее требует активизировать переход на альтернативные, более дешевые, местные топлива, в том числе твердые: уголь, древесина, торф и т.п.

Одним из известных и широко применяемых в 40...50-е годы прошлого столетия способов использования твердых топлив является их газификация [1,2].

Процесс горения углерода топлива может протекать по следующим реакциям:

В первом случае происходит полное горение, в результате которого образуется инертный углекислый газ  и выделяется тепло.

Во втором случае в результате неполного окисления углерода образуется горючий газ - оксид углерода и выделяется соответственно меньшее количество теплоты.

Оксид углерода образуется также при восстановлении углекислого газа  в раскалённом слое топлива:

Эта реакция эндотермическая, т.е. протекает с поглощением тепла.

Образовавшаяся окись углерода может быть использована в качестве моторного топлива.

Выделившийся в результате газификации генераторный газ, который может быть получен практически из любых видов твердых топлив, а также из твердых отходов соответствующих производств, актуально использовать для энергоснабжения деревообрабатывающих и с/х предприятий, мебельных фабрик, торфоразработок, а также частного сектора. Исходя из этого, целью исследования являлось расчетно-теоретическое исследование цикла двигателя работающего на генераторном газе и жидком топливе.

Объектом исследования являлся двигатель семейства ВАЗ.

Исследование цикла двигателя на номинальной частоте вращения коленчатого вала проводилось по методике Гриневецкого - Мазинга с использованием программного комплекса кафедры ТД и ЭУ ВлГУ. В результате расчетов были определены основные энергетические показатели и параметры теоретического цикла.

Таблица 1

Показатели цикла двигателя

№ п/п	Вычисленные параметры	Бензин	Генераторный газ
1	коэффициент наполнения	0,840	0,817
2	максимальная температура сгорания, К	2759,3	2017,4
3	максимальное давление цикла, МПа	6,6818	3,8837
4	эффективное среднее давление, МПа	1,0004	0,4996
5	индикаторный КПД	0,395	0,327
6	эффективный КПД	0,336	0,268
7	часовой расход топлива	17,07 кг/ч	88,76 м3/ч
8	индикаторная мощность, кВт	82,3	42,62
9	эффективная мощность, кВт	70	34,95

Анализ результатов (табл. 1) показывает, что мощность газогенераторного двигателя по сравнению с бензиновым снизилась примерно в 2 раза, что объясняется меньшей теплотворной способностью генераторного газа по сравнению с бензином примерно в 8 раз. Для увеличения мощностных показателей двигателя работающего на генераторном газе, целесообразно повышение степени сжатия, применение наддува и охладителя топливовоздушной смеси.

Учитывая более высокое октановое число генераторного газа (110-140) по сравнению с бензином АИ-92 степень сжатия газового двигателя может быть повышена до 13, в результате мощность двигателя увеличится на 10,5%, а эффективный КПД на 9,7% (рис.1).

Применение наддува более существенно влияет на прирост мощности. Так, например, при степени повышения давления π_к=2 мощность газового двигателя составляет N_e=57,7 кВт, что соответствует  79% мощности бензинового двигателя, при росте эффективный КПД на 7% (рис.2).

Использование охлаждения топливовоздушной смеси в газовом двигателе с наддувом, как видно из рис.3, дополнительно позволит увеличить мощность до 63,8 кВт с одновременным понижением эффективного КПД до 0,278.     

Таким образом, на основе выполненных исследований установлено, что при прочих равных условиях мощность двигателя, работающего на генераторном газе, меньше бензинового двигателя на 50%, но применение наддува с одновременным использованием охлаждения топливовоздушной смеси в газовом двигателе, позволяет увеличить его мощность до значения, сопоставимого с мощностью двигателя работающего на жидком топливе.

 

Список литературы

1. Г.Г. Токарев. Газогенераторные автомобили - МАШГИЗ, Москва, 1955г.

2. Н.Г. Юдушкин. Газогенераторные тракторы: теория, конструкция и расчет - МАШГИЗ, Москва, 1955г.

The list of references

1. G.G.Tokarev. Gazogeneratornye cars -MASHGIZ, Moscow, 1955г.

2. N.G.Judushkin. Gazogeneratornye tractors: the theory, a design and calculation - MASHGIZ, Moscow, 1955г.

 

Код для цитирования: Скопировать