Осетров Олександр Олександрович. Поліпшення техніко-економічних показників дизеля 4ЧН 12/14, що працює на біопаливах : дис... канд. техн. наук: 05.05.03 / Національний технічний ун-т "Харківський політехнічний ін-т". - Х., 2005.
Анотація до роботи:
Осетров О.О. Поліпшення техніко-економічних показників дизеля 4ЧН 12/14, що працює на біопаливах. - Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.03 - теплові двигуни. - Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Харків, 2005.
Дисертаційна робота присвячена дослідженню особливостей використання в дизелі біопалив, моделюванню процесів згоряння та утворення оксиду азоту та сажі при використанні біопалив, пошуку раціональних параметрів робочого процесу. Експериментальні дослідження дозволили виявити характерні ознаки процесів сумішоутворення, згоряння та утворення шкідливих речовин при використанні біопалив. Проведена порівняльна оцінка ефективності застосування біопалив у дизелі. Розроблено математичні моделі процесів згоряння й утворення шкідливих речовин у циліндрі дизеля з урахуванням властивостей альтернативних палив. Розрахункове дослідження з використанням паливно-екологічного критерію дозволило виявити раціональні значення параметрів дизеля при його роботі на дизельному паливі та біопаливах.
У дисертаційному дослідженні поставлена та вирішена важлива науково-практична задача поліпшення техніко-економічних показників дизеля 4 ЧН 12/14, що працює на дизельному паливі та біопаливах. Виконання даної задачі забезпечено проведеним експериментальним дослідженням, уточненням математичних моделей процесів згоряння, утворення оксиду азоту та сажі, розрахунковим дослідженням з використанням комплексного паливно-екологічного критерію.
У дисертаційному дослідженні одержані нові наукові і практичні результати:
Досліджені фізико-хімічні властивості етилового ефіру ріпакової олії та сумішей ріпакової олії з дизельним паливом.
Проведено стендові випробування дизеля 4ЧН12/14 на традиційному паливі та біопаливах. Встановлено характерні ознаки протікання процесів сумішоутворення, згоряння й утворення шкідливих речовин при використанні біопалив.
Проведено оцінку ефективності застосування біопалив у дизелі 4ЧН12/14. Виявлено, що найбільш ефективно використання суміші ДП і РО із об'ємним вмістом РО 25 %.
Вперше розраховані рівноважні склади, теплоємності та ентальпії продуктів згоряння біопалив.
Розроблено комплексну математичну модель робочого процесу дизеля, яка дозволяє розрахувати процеси згоряння, утворення оксиду азоту й сажі та враховує вплив на ці процеси властивостей біопалив. У вихідних моделях здобувачем уточнено:
при розрахунку динаміки тепловиділення в циліндрі двигуна врахований процес випарування палива за період затримки запалення й запропонована схема узгодження періодів згоряння;
в розрахунковій моделі процесу утворення сажі запропоновано враховувати вплив на цей процес кисню, що входить до складу біопалив;
в «термічній» моделі процесу утворення NO запропонована схема урахування дисоціації, надрівноважних концентрацій компонентів продуктів згоряння, похибок розрахунку теплоємностей та ентальпій;
в «кінетичній» моделі процесу утворення NO уточнені диференціальні рівняння та запропоновані залежності, які враховують нижчу теплоту згоряння біопалив.
Модифіковано вираз для розрахунку паливно-екологічного критерію на режимі номінальної потужності дизеля. На основі цього критерію запропоновано поетапний пошук раціональних параметрів залежно від кількості факторів і передбачуваних витрат. Показано, що одночасного зменшення складових експлуатаційних витрат можна досягти шляхом варіювання трьох (, оп,впр), або чотирьох (, оп,впр, рs) параметрів.
Знайдені раціональні значення факторів складають: = 15,5...16,5;оп= 7...11 град.п.к.в. доВМТ;впр= 14 град.п.к.в.; рs = 0,215…0,24 МПа. Варіювання параметрів у зазначених діапазонах дозволить знизити ge на 10...15 г/(кВтгод), gNO на 0..2,8 г/(кВтгод) та димність на 0…15 %.
Показано, що при використанні біопалив раціональні значення ступеня стиску вище, ніж для дизельного палива (приблизно на одиницю), а значення кута випередження упорскування й тиску наддування нижче (відповідно на 1..2 град. п.к.в. і 0,02...0,04 МПа).
Знайдено раціональні параметрипри різних значеннях тривалості впорскування палива. Запропоновані значення параметрів забезпечують зниження токсичності ВГ дизеля, а при впр менше 20 град. п.к.в. – й поліпшення його паливної економічності.
Встановлено, що при вживанні суміші ДП із вмістом РО 25 % та ЕЕРО можливо досягти більших, ніж для ДП значень паливно-екологічного критерію (відповідно 0,249, 0,244 і 0,237). Таким чином показано, що паливно-екологічна ефективність використання біопалив вище, ніж ефективність застосування ДП.
Результати наукового дослідження впроваджені і використовуються Казенним підприємством „Харківське конструкторське бюро з двигунобудування” (м. Харків), проблемною науково-дослідною лабораторією кафедри двигунів внутрішнього згоряння НТУ „ХПІ”, а також у навчальному процесі при підготовці студентів спеціальності 090210 – двигуни внутрішнього згоряння в НТУ „ХПІ”.
Публікації автора:
1. Марченко А.П., Строков А.П., Минак А.Ф., Осетров А.А., Линьков О.Ю. Токсичность отработавших газов дизеля при использовании топлив растительного происхождения // Двигатели внутреннего сгорания. – Харьков: НТУ «ХПИ», 2002. - № 1.- С. 22 – 24. Здобувачем виготовлено етиловий ефір ріпакової олії, визначено показники токсичності відпрацьованих газів дизеля при використанні біопалив, виконано їх аналіз.
2. Марченко А.П., Минак А.Ф., Слабун И.А., Осетров А.А., Линьков О.Ю., Марков К.В., Аскрепов Д.Н. Результаты исследования рабочего процесса и токсичности дизеля, работающего на альтернативных топливах растительного происхождения // Двигатели внутреннего сгорания. – Харьков: НТУ «ХПИ», 2003. - № 2.- С. 33 – 40. Здобувачем експериментально досліджено фізико-хімічні властивості біопалив (нижча теплота згоряння та елементарний склад) та визначено вплив властивостей біопалив на показники токсичності відпрацьованих газів дизеля.
3. Марченко А.П., Осетров А.А. Возможности потенциальной замены дизельного топлива топливами растительного происхождения в Украине // Вестник науки и техники. – Харьков: НТУ «ХПИ», ООО «ХДНТ», 2004. - №1. – С. 34 – 42. Здобувачем виконані розрахунки щодо можливості потенціальної заміни дизельного палива паливами рослинного походження в Україні.
4. Марченко А., Прохоренко А., Осетров А., Смайлис В., Сенчила В. Сравнительная оценка эффективности применения растительных топлив в дизельном двигателе // Двигатели внутреннего сгорания. – Харьков: НТУ «ХПИ», 2004. - № 1.- С. 46 – 51. Здобувачем проведено розрахунки показників дизеля, що працює на рослинних паливах, за методиками різних випробувальних тестів. Виконано аналіз результатів цих розрахунків.
5. Марченко А.П., Осетров А.А. Обоснование расчетной методики образования NO для выбора рациональных параметров рабочего процесса автотракторного дизеля // Вісник Національного технічного університету „Харківський політехнічний інститут”. – Харків: НТУ «ХПИ», 2005. - № 10.- С. 72 - 77. Здобувачем виконано розрахунки процесу утворення NO в дизелі за „термічною” та „кінетичною” моделями. Проведено їх порівняльний аналіз.
6. Smailys V., Senila V., Marchenko A., Prochorenko A., Osetrov A., Bereiien K. Assessment of chemmotological properties and problems of practical implementation of vegetable oils derived fuels // Jura Ir Aplinka. -2004. – 2 (11). Р. 65 – 75. Здобувачем виконано аналіз впливу фізико-хімічних властивостей біопалив на показники дизеля.
7. Пат. 69710 А України, С10L1/18. Спосіб одержання альтернативного дизельного палива/ Гладкій Ф.Ф., Мельник О.М., Марченко А.П., Чумак О.П., Мінак А.Ф., Марков К.В., Попов О.О., Ліньков О.Ю., Осетров О.О. - № 20031110522; Заявл. 21.11.2003; Опубл. 15. 09.2004. - Бюл. № 9. – 4 с. Здобувачем виготовлено етиловий ефір ріпакової олії.
