Бакалавр
Дипломные и курсовые на заказ

Повышение эффективности работы дизелей тепловозов путём интенсификации процессов горения электротермической обработкой топлива

Диссертация: Повышение эффективности работы дизелей тепловозов путём интенсификации процессов горения электротермической обработкой топлива
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

К важным проблемам двигателестроения относится проблема пуска. Особенно проблема пуска дизелей при низких температурах окружающей среды. В таких условиях пуска, свежий заряд в цилиндре дизеля не удаётся сжатием разогреть до уровня температур, достаточных для обеспечения самовоспламенения топлива (для обеспечения надёжного самовоспламенения необходимо, чтобы в конце сжатия температура достигла… Читать ещё >

Содержание

  • ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
    • 1. 1. Эффективность дизелей тепловозов. Пути ее повышения
    • 1. 2. Эффективность сжигания топлива в дизелях. Полнота сгорания топлива
    • 1. 3. Анализ факторов определяющих процесс горения
    • 1. 4. Способы интенсификации внутрицилиндровых процессов
    • 1. 5. Цель и задачи исследования
  • ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛ
    • 2. 1. Анализ процессов происходящих при электрической обработке топлива
    • 2. 2. Модель увеличения активных центров при разряде в топливе
    • 2. 3. Модель горения обработанного топлива
    • 2. 4. Математическая модель воспламенения топлива при его электрической обработке
    • 2. 5. Выводы
  • ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА
    • 3. 1. Обоснование выбора экспериментальных установок
  • В.2 Экспериментальные установки
    • 3. 3. Методика измерений
    • 3. 4. Погрешности измерений, проводимых в ходе эксперимента
  • ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВ И ИХ АНАЛИЗ
    • 4. 1. Исследование электропроводности топлива
    • 4. 2. Исследование горения обработанного топлива
    • 4. 3. Выводы
  • ГЛАВА 5. МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА ДИЗЕЛЯ 10Д100 ПРИ ЭЛЕКТРОТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ ТОПЛИВА
    • 5. 1. Кинетика сгорания в дизелях
    • 5. 2. Моделирование динамики сгорания в цилиндре дизеля
    • 5. 3. Сгорание топлива в дизеле тепловоза 10Д100 после электрической обработки
  • ГЛАВА 6. СИСТЕМА ДЛЯ ЭЛЕКТРОТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ТОПЛИВА НА ТЕПЛОВОЗАХ. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ ОТ ЕЁ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ. Л
    • 6. 1. Система для электротермической обработки топлива
    • 6. 2. Определение годового экономического эффекта от использования системы для электротермической обработки топлива в эксплуатации
    • 6. 3. Расчет показателей эффективности от внедрения системы для электротермической обработки топлива

Повышение эффективности работы дизелей тепловозов путём интенсификации процессов горения электротермической обработкой топлива (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Несомненно, что одной из важнейших проблем сегодняшнего дня для всех отраслей народного хозяйства России является проблема наиболее оптимального использования энергоресурсов при хозяйственной деятельности. Для железнодорожного транспорта эта проблема наиболее актуальна, так как железнодорожный транспорт является одним из главных потребителей органического топлива для выполнения маневровой и хозяйственной деятельности [1,2]. Только на осуществление тяги поездов, в нашей стране, расходуется около 3 млн. тонн дизельного топлива в год. Поэтому повышение экономической эффективности работы дизелей является одной из наиболее актуальных задач на судовом и железнодорожном транспорте, а также в сельском хозяйстве.

Запасы традиционных органических энергоносителей истощаются. Постоянно увеличивается его дефицит и растет стоимость. Так, цена дизельного топлива с конца 2000 г. возросла с 5 тыс. до 18−20 тыс. руб. за тонну на данный момент. В связи с этим возникает необходимость в снижении расходов на приобретение моторного топлива в настоящее время и в перспективе.

Повышение эффективности дизелей связанно с решением основных проблем их эксплуатации [3].

Важной проблемой для дизелей является повышение их мощности. Средства решения проблемы повышения мощности ДВС многообразны. К одним из них относится повышение частоты вращения вала: чем она выше, тем большую мощность может обеспечить двигатель. Использование этого средства связано с необходимостью улучшения процессов смесеобразования и сгорания в дизелях. Именно увеличенная продолжительность сгорания топлива в дизелях сдерживает решение проблемы форсирования их по мощности повышением частоты вращения коленчатого вала.

К важным проблемам двигателестроения относится проблема пуска. Особенно проблема пуска дизелей при низких температурах окружающей среды. В таких условиях пуска, свежий заряд в цилиндре дизеля не удаётся сжатием разогреть до уровня температур, достаточных для обеспечения самовоспламенения топлива (для обеспечения надёжного самовоспламенения необходимо, чтобы в конце сжатия температура достигла величины порядка 310 °С).

Существуют различные способы решения названных проблем: внесение изменений в конструкцию двигателей, альтернативные топлива, совершенствование рабочего процесса. Преимущества и недостатки этих способов известны. Одним из наиболее эффективных способов является увеличение полноты сгорания топлива в цилиндре дизеля. Для этого необходимо интенсифицировать внутрицилиндровые процессы: распыл топлива, его испарение и горение. Одним из способов интенсификации этих процессов является электрическая обработка топлива. Преимуществами этого способа являются: высокая экономичность, обусловленная непосредственным преобразованием электрической энергии в энергию движения частиц и химическую энергию ионов и электроновконструктивная простота аппаратоввозможность непрерывного тонкого регулирования и управления процессами путём изменения приложенного напряжения, не требуется создание дополнительной инфраструктуры и внесения изменений в конструкцию двигателей.

Данная работа посвящена исследованию возможности интенсификации внутрицилиндровых процессов путём электрической обработки топлива. Возможность влияния электрической обработки на скорость горения и температуру воспламенения позволит более полно сжигать топливо в дизелях тепловозов и тем самым повысить их технико-экономические показатели.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

В работе получены следующие основные результаты:

1. На основании проведённых исследований показано, что одним из наиболее перспективных способов повышения эффективности дизелей является интенсификация внутрицилиндровых процессов с помощью электрической обработки топлива.

2. Разработана модель диффузионного выгорания топлива после его электрической обработки, связывающая, энергию, затраченную на разряд, со скоростью диффузионного выгорания,.

3. Получены экспериментальные зависимости для удельного сопротивления топлива при обработке его различными способами. Предпочтительной является электротермическая обработка топлива с помощью разряда.

4. Получено экспериментальное подтверждение увеличения скорости диффузионного горения топлива при его электротермической обработке топлива на 13,5%.

5. Проведено моделирование рабочего процесса дизеля с использованием электротермической обработки топлива. Снижение удельного расхода топлива и увеличение индикаторного КПД составило 2−4 о/.

УО.

6. Разработана система электрической обработки топлива для дизелей. Дисконтированный доход от использования системы электротермической обработки топлива, при горизонте расчёта 5 лет, составит 1230,8 тыс. руб. на один магистральный тепловоз 2ТЭ10.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Железнодорожный транспорт // № 8 2007 г. 2. http://www.pro-rzd.com/content/ru/ strategies-2007−05−08−01.
  2. В.А., Егунов П. М. Как устроен и работает тепловоз. М.: Транспорт, 1980 — 367 с.
  3. Судовые двигатели внутреннего сгорания: Учебник / Ю. Я. Фомин, А. И. Горбань, В. В. Добровольский, А. И. Лукин и др. JL: Судостроение. 1989. -340 с.
  4. М.А., Кратко А. Т. Совершенствование рабочих процессов дизелей // Автомобильная промышленность, 2000. — № 1. — с.36−39.
  5. Р.З. Теория поршневых двигателей. Специальные главы: Учебник для ВУЗов. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2008. — 720 с.
  6. Е.А., Ширяев В. М., Быков В. Г. и др. Тепловозные дизели типа Д49. М.: Транспорт, 1982 — 255 с.
  7. М.Б. Эффективность использования топлива. Изд. «Наука» 1977 -344 с.
  8. В.Ф., Корнилов Г. С., Фомин В. М. Термохимическое преобразование топлив в системах питания энергетических установок автотранспортных средств. М: НАМИ, 2002. — 152 с.
  9. Г. М. Рабочий процесс высокооборотных дизелей: Методы исредства совершенствования Минск: БГПА, 1999. — 178 с.122
  10. Р.М. Физические основы внутрицилиндровых процессов в двигателях внутреннего сгорания: Учеб. пособие. М: Изд-во ЛГУ, 1983.-244 с.
  11. В. А. «Судовые двигатели внутреннего сгорания». Л.: Судостроение, 1977. —391 с.
  12. А.И., Зюбанов В. З., Кузьмич В. Д. и др. Локомотивные энергетические установки. М.: «Желдориздат», 2002 — 718 с.
  13. А.И. Локомотивные двигатели внутреннего сгорания. 2-е изд. М.: Транспорт, 1990. — 256 с.
  14. Двигатели внутреннего сгорания: Теория поршневых и комбинированных двигателей. Учеб. для втузов / Вырубов Д. Н., Иващенко Н. А., Ивин В. И. и др.: под ред. Орлина А. С., Круглова М Г. 4-е изд., перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 1983. — 372 с.
  15. Маневровые тепловозы. Под ред. Назарова Л. С. М.: Транспорт, 1977. -408 с.
  16. И. М. Теории автомобильных и тракторных двигателей. М.: Машиностроение, 1969. — 368 с.
  17. Е.А. Топливо и теория горения. Раздел подготовка и сжигание топлива: Учеб.-метод. комплекс (учеб. пособие)/ Е. А. Блинов. — СПб.: Изд-во СЗТУ, 2007.- 119 с.
  18. Е. Й., Зарубин А. П. Детонационная стойкость и воспламеняемость моторных топлив (методы.определения). Изд. 3-е, испр. и доп. М., «Химия», 1974, 216 с.
  19. P.A. Теплофизические свойства углеводородов при высоких параметрах состояния. 2-е изд. М.: Энергоатомиздат, 1991 312 с.
  20. Д.Д. Сгорание в поршневых двигателях. М., «Машиностроение», 1969, 248 с.
  21. A.A., Игнатов М. С., Эфрос В. В. Расчет циклов поршневых двигателей: Учеб. пособие / Владим. гос. ун-т. Владимир, 2003. 124 с.
  22. Н.Ф. Моделирование и оптимизация процесса сгорания в дизелях Харьков: В ища школа. Изд-во при Харьк. ун-те, 1980. — 169 с.
  23. H.H., Беляев А. Ф. Горение гетерогенных конденсированных систем изд. «Наука», Москва, 1967. — 227 с.
  24. В.П., Вырубов Д. Н. Физические основы процессов в камере сгорания поршневых ДВС. М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 1977. — 84 с.
  25. П.Л., Ванин В. К. Развитие конструкции дизелей с учетом требований экологии // Автомобильная промышленность. 1998. — № И. — С. 31−32.
  26. В.И., Якунчиков В. В. Режим работы и токсичные выбросы отработавших газов судовых дизелей. М.: Изд. МГАВТ, 1999 г. 192 с.
  27. И.Н. Повышение эффективности работы дизелей тепловозов. // Бедующее города в профессионализме молодых: материалы 3 Открытой городской научно-практической конференция молодых специалистов, студентов и школьников. Новокуйбышевск 2011. — С.
  28. И.Н., Носырев Д. Я. Повышение эффективности работы дизелей тепловозов. // Международная научно-техническая конференция «Проблемы и перспективы развития двигателестроения» Россия, — Самара 2011.-С.
  29. H.H., Носырев Д. Я. Модель выгорания топлива в цилиндре дизеля после его электротермической обработки. // Вестник транспорта Поволжья № 2(26), 2011. С. 19−23.
  30. H.H. Цепные реакции. 2-е издание, испр. и доп. М.: Наука, 1986.-535 с.
  31. H.H. Тепловая теория горения и взрывов//УФН т. XXIII, вып. 3, 1940 г.-С. 251−292.
  32. JI. А. Тепловой режим горения. М., Госэнергоиздат, 1954 г. — 281с.
  33. Франк-Каменецкий Д. А. Диффузия и теплопередача в химической кинетике. М.: Наука, 1987. — 502 с.
  34. Е. В., Орлов М. Ю., Угланов Д. А. Пути совершенствования рабочего процесса в двигателях внутреннего сгорания Вестник СГАУ, № 2(13), 2007, с. 34−41.
  35. А.П., Коломиец, Ивашин П.В. Об использованийэлектропроводности пламени в бензиновом ДВС для оценки ипрогнозирования образования токсичных выбросов (материалы докладов)125
  36. Международный научный симпозиум «АВТОТРАКТОРОСТРОЕНИЕ 2009», 25−26 марта 2009, МГТУ «МАМИ», Москва, с.132−141.
  37. Дж., Вайнберг Ф. Электрические аспекты горения. М.: Энергия, 1976.-296с.
  38. Zake I., TurlajsD., Purmals I. Electric field control of NOu formation in the flame channel flows // Global Nest: the Intern. J. 2000. V. 2, N l.P. 99−108.
  39. A. Б., Лихтер В. A., Сепп В. A., Шульгин В. И. Влияние электрического поля на эмиссию окислов азота и структуру диффузионного пламени / / Газовая динамика (избранное). М.: Физматлит, 2001. Т. 2. С. 701 713.
  40. А.Ф., Третьяков П. К., Тупикин А. В. Влияние постоянного и импульсно-перио дичее кого электрического поля на горение пропановоздушной смеси.// ФГВ, 2008, т.44, № 1. С. 22−25.
  41. Козлов В. Е, Старик А. М., Титова Н. С. Об ускорении горения водородовоздушной смеси при возбуждении молекул О2 в состояние a^g.W ФГВ, 2008, т. 44, № 4, с. 3 12.
  42. Старик А. М, Титова Н. С. О возможности инициирования горения смесей СН4 02 (воздух) при возбуждении молекул 02 лазерным излучением.\ ФГВ, 2004, т. 40, с. 3−7.
  43. В.А., Александров А. Б. Риформинг бензинов. // Научный журнал КубГАУ. № 35(1). 2008. с, 1−6.
  44. Пат. 2 215 172 Российская Федерация, МКП7 F02M27/04. Устройство дляобработки топлива (варианты)./ Абакаров А. Н., Мамченко В. М., Туев C.B.,
  45. Е.М. заявитель и патентообладатель Абакаров А.Н., Мамченко В. М., 127
  46. C.B., Захватов Е. М. 2 002 118 245/06, заявл. 09.07.2002, опубл. 27.10.2003.
  47. Пат. 2 080 473 Российская Федерация, МКП7 F02M27/04. Способ обработки топлива и устройство для его осуществления./ Рыжов H. Е., заявитель и патентообладатель Рыжов H. Е. 93 044 659/06, заявл. 14.09.1993, опубл. 27.05.1997.
  48. Пат. 2 126 094 Российская Федерация, МКП7 F02M27/04. Способ интенсификации работы двигателя внутреннего сгорания./ Дудышев В. Д., заявитель и патентообладатель Дудышев В. Д. 95 120 426/06, заявл. 01.12.1995, опубл. 10.02.1999.
  49. И.Н. Система предварительной обработки топлива. // Молодежная деловая инициатива: сборник проектов. Самара: Министерство культуры и молодежной политики СО, ГУСО «Агенсгво по реализации молодежной политики», 2009. — С. 63−65.
  50. Пат. 2 067 203 Российская Федерация, МКП7 F02M27/04. Ионизатор воздушной среды./ Жабреев B.C., заявитель и патентообладатель Челябинский государственный технический университет 92 002 010/06, заявл. 26.10.1992, опубл. 27.09.1996.
  51. Пат. 2 044 418 Российская Федерация, МКП6 H05F3/00, F24F3/16. Многоразрядный ионизатор воздуха./ Победоносцев В. М, заявитель и патентообладатель Победоносцев В. М. 93 027 451/10, заявл. 11.05.1993, опубл. 20.09.1995.
  52. H.A. Влияние электрической обработки свежего заряда на показатели рабочего процесса карбюраторного двигателя : дис. канд. техн. наук (05.04.02 тепловые двигатели) / Ефимов H.A., 1984. — 214 с.
  53. Я.И. Кинетическая теория жидкостей. Изд-во «Наука», Л., 1975.-592 с.
  54. В.Г. Физико-химические свойства нефтей, нефтяных фракций и товарных нефтепродуктов, СамГТУ, 2005 г. 138 с.
  55. А.И. Ионная электропроводность и комплексообразование в жидких диэлектриках. \УФН 173 51 (2003) С. 51−68.
  56. И. Электрическая проводимость жидких диэлектриков. Л.: Энергия, 1972 — 295 с.
  57. Ф.П., Петриченко Н. А., Дубровский Е. Ф. Токоперенос в движущейся изолирующей жидкостн//Электронная обработка материалов, 1985. № 1. С.46−50.
  58. В.Я. Импульсный электрический пробой жидкостей.-ТГУ, 1975.258 с.
  59. Ю.В. Основы физики диэлектриков: Учебник для электромеханических техникумов. М.: Энергия, 1979 г. — 248 с.
  60. Л.А. Физика диэлектриков: Курс лекций. Иркутск: ИГУ, 2005.-78 с.
  61. Г. А., Похолков Ю. П., Королев Ю. Д., Меркулов В.й. Физика диэлектриков: область сильных полей, ТПУ, 2003.-243 с.
  62. Н.А. Электрохимия растворов. -М.-.Химия, 1966.-576 с.
  63. А.И. Приэлектродные и переходные процессы. \УФН 176 № 3 (2006) С. 289−310.
  64. В.Г. Исследование теплового старения изоляционных жидкостей. Части I и И. Электротехника. 2007, № 6 и 2008, № 1. Thermal ageing of insulation liquids. IEEE Electrical Insulation Magazine, in publication.
  65. В.Г. Физико-химические аспекты газостойкости изоляционных жидкостей к воздействию электрических разрядов. http://www.vei.ru/index.php?option:=comcontent&task:=blogsection&id=r7&Itemid =45
  66. А.Д. Химия плазмы. Л., 1970.
  67. Физическая химия, т. 2, М., 2001, издание 3-е, под ред. К. С. Краснова.
  68. Г. С. Частичные разряды в высоковольтных конструкциях. Л., Энергия, 1979, 224 с.
  69. Н. Meier zu Коскег. Hochdruckverbrennung in Sauerstoff-Diffusionflammen, II. Brennstoff-Chemie, 1963, 44, Nr 5,129.
  70. Г. Н., Евстигнеев B.B. Механизм и особенности горения самореагирующих конденсированных систем.// Вестник Алтайского государственного технического университета им. И. И. Ползунова Прилож. к журн. «Ползуновский альманах» № 2, 1999. С. 4−8.
  71. Измерение электрических и неэлектрических величин / Евтихиев H.H., Купершмидт Я. А., Папуловский В. Ф., Скугорев В.Н.- Под. общ. ред. H.H. Евтихиева. М.: Энергоатомиздат, 1990. — 352с.
  72. Э.Г., Портной Ю. В., Чепурнова Ю. Д. Методы и средства измерения электрических величин. М.: Высшая школа, 1974 232с.
  73. З.А. Лабораторные методы оценки свойств моторных и реактивных топлив, 1978, 241 с.
  74. Э. А., Емельянов А. И., Ягнов В. А. Методы обеззараживания воды электрическими разрядами.// Прикладная физика, № 2, 2003. с. 26−30.
  75. В .А. Планирование эксперимента и обработка научных данных. МФТИ, Москва, 2006. 44 с.
  76. .А., Черкасский B.C. Начала обработки экспериментальных данных.// Новосиб. ун-т. Новосибирск, 1996. 93 с.
  77. С.М. Диэлектрические материалы: Учебное пособие, Новосибирск, НГТУ, 2000,67 с.
  78. А.Э., Хомич А. З., Курнц A.A. и др. Тепловозные двигатели внутреннего сгорания. 2-е изд. М.: Транспорт, 1987. — 536 с.
  79. П. Оценка точности результатов измерений: Пер. с нем. М.: Энергоатомиздат, 1988. — 88с.
  80. М. Я. Противопожарное нормирование в строительстве. М.: Стройиздат, 1985. — 590 с.
  81. И.И. Новое о рабочем цикле двигателя. Изд-во МАШГИЗ, 1962. 173 с.131
  82. А. П., Каргин С. А., Колосов К. К. Анализ методов расчёта показателей рабочего цикла судовых ДВС. // Вестник АГТУ. 2009. № 1.-е. 193−198.
  83. С.А., Мартынюк A.B. Исследование рабочего цикла дизельного двигателя с большим относительным смещением кривошипно-шатунного механизма. // Bicti Abtomo6í-л ьно-дорожнього шетитуту 2009 № 2(9). -с. 107−110.
  84. А.О., Гарипов М. Д., Еникеев Р. Д., Черноусов A.A. Математическая модель комбинированного сгорания в тепловых двигателях. // Вестник СГАУ 2007 № 2. с. 97−103.
  85. В.А., Кухарёнок P.M., Петрученко А. Н. Принципы и методы управления процессом сгорания в дизелях. // Вюник НАУ 2008 № 1.-е. 84−88″
  86. А. А. Применение метода имитационного моделирования рабочего процесса ДВС как средства алгоритмизации систем технической диагностики. // Вестник Брянского государственного технического университета 2009 № 2(22). с. 99−104.
  87. Е.А. Основные принципы и эффективность средств совершенствования процесса сгорания топлива для повышения технического уровня тракторных двигателей. Челябинск: ЧГТУ, 1995 — 360 с.
  88. Патент на полезную модель № 82 003 РФ. Система для обработки топлива электрическим полем в двигателе внутреннего сгорания / И. Н. Козменков, Д. Я. Носырев // заяв. 07.10.2008- опубл. 10.04.2009- патентообладатель: ГОУВПО СамГУПС.
  89. Патент на полезную модель № 82 004 РФ. Ионизатор / И. Н. Козменков, Д. Я. Носырев // заяв. 24.09.2008- опубл. 10.04.2009- патентообладатель: ГОУВПО СамГУПС.
  90. Патент на полезную модель Jfe 82 004 РФ. Ионизатор / И. Н. Козменков, Д. Я. Носырев // заяв. 24.09.2008- опубл. 10.04.2009- патентообладатель: ГОУВПО СамГУПС.
  91. Погрешности измерения удельного сопротивления воды, топлива, массовой скорости горения топлива и высоты пламени.
  92. Погрешность измерения удельного сопротивления воды
  93. АР, кОм 0,08 0,04 0,11 0,04 0,12 0,08 0,07 0,11 0,22 0,04 0,00 0,04 0,11 0,21 0,07 0,09
Заполнить форму текущей работой

Сдать сессию!