авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:     | 1 || 3 |

технология ПРИГОТОВЛЕНИЯ и использования БИОТОПЛИВНОЙ КОМПОЗИЦИИ на сельскохозяйственных

-- [ Страница 2 ] --

Потери мощности на качение трактора выражаются через КПД сопротивления качению f, при известных коэффициентах сцепления и использование сцепного веса трактора кр. Тогда чистая производительность агрегата на режиме предельно допустимого буксования

(9)

где; К – приращение удельного сопротивления К0 от скорости.

Удельные (на единицу обрабатываемой площади) энергетические Еп (кДж/м2) и топливные qw (кг/га) затраты при этом выразятся как

(10)

(11)

где – тяговый КПД трактора на режиме допустимого буксования.

Техническая производительность агрегата П* (га/ч) в функции от W* определится из выражения

(12)

где hw, aw, Kw – коэффициенты, характеризующие природно-производственные условия.

Удельные энергозатраты (кВтч/га) и топливные (кг/га) затраты при этом

(13)

Относительный показатель технической производительности для сравнительной оценки трактора при работе на смесевом топливе (СТн) выразится как

(14)

Для оценки экологических показателей трактора можно принять соотношение коэффициентов дымности отработавших газов (ОГ) на основном нагрузочно-скоростном режиме работы дизеля при использовании смесевого КСТн и дизельного Ко топлива

Э=1-КСТн/Ко, (15)

где Кг=То/(То+Тв), То – наработка на отказ; Тв – среднее время восстановления работоспособности узла или агрегата топливной системы (двигателя).

Для сравнительной оценки изменения надежности целесообразно использовать относительный показатель

(16)

Относительный показатель удельных денежных затрат с учетом изменения стоимости смесевого топлива и цены трактора при его модернизации выразится как

(17)

Комплексный показатель технического уровня трактора при использовании альтернативного топлива определится как функция обобщенных относительных показателей производительности п, стоимости сw, экологичности э и надежности н:

пт=f(п, сw, э, н). (18)

Результатами моделирования параметров рабочего цикла, индикаторных и эффективных показателей дизелей в пределах корректорной ветви установлена их существенная зависимость от характеристики применяемого топлива. Замена дизельного топлива (ДТ) на смесевое (СТ) в соотношении 70%РМ+30%ДТ приводит к обеднению рабочей смеси на 3–5 %, что сопровождается соответствующим снижением среднего индикаторного давления цикла и ростом на 0,5–1,0 % индикаторного КПД двигателя. С учётом снижения теплотворной способности смеси, указанное приводит к ухудшению энергетических, топливных и динамических показателей двигателя, что подтверждают ранее полученные результаты. Снижение эффективной мощности и топливной экономичности в пределах корректорной ветви регуляторной характеристики дизелей Д-240 и Д-21А составило 6–9 и 8–10% соответственно при ухудшении на 1,2–2,3 % динамических свойств (рис.3). Указанное сопровождается соответствующим снижением технико-экономических показателей МТА (табл. 1).



а б

Рисунок 3 – Корректорная ветвь регуляторной характеристики дизелей:

а – Д-240; б – Д -21А ( ДТ; СТ; СТн)

Применение биотопливной композиции на основе нейтрализованного рапсового масла СТн, за счёт улучшения параметров рабочего цикла, обеспечивает в среднем до 4% повышение эффективной мощности и топливной экономичности при сохранении коэффициента приспособляемости по крутящему моменту на одинаковом для дизельного топлива уровне. Снижение, по сравнению с ДТ, технической производительности и ухудшение топливной экономичности составляет 3,1–4,2 и 4,0– 5,0% соответственно.

На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что наиболее оптимальным вариантом адаптации дизелей к использованию СТн является сохранение неизменными регулировочных параметров топливоподачи ТНВД, поскольку в данном случае достигается наибольшая экономичность цикла. Максимально допустимые значения показателей стоимости СТ и РМ по удельным денежным затратам при и (табл. 2) ограничивают эффективность использования биотопливных композиций по их стоимости.

Таблица 1 – Результаты моделирования технико-экономических показателей

почвообрабатывающего и транспортных агрегатов

Показатель МТЗ-82.1+КПЭ-3,8 МТЗ-82.1+2ПТС-4 Т-25А+1ПТС-4
ДТ СТ СТн ДТ СТ СТн ДТ СТ СТн
п 0,880 1,880 1,000 1,000 1,000 0,842 1,690 0,915 0,985 1,087 0,866 1,770 0,958 0,981 1,043 0,685 3,740 1,000 1,000 1,000 0,670 3,740 0,945 1,024 1,073 0,683 3,560 0,968 1,000 1,050 0,699 2,710 1,000 1,000 1,000 0,694 2,441 0,915 0,999 1,065 0,697 2,620 0,969 0,980 1,040

Таблица 2 – Максимально допустимые значения показателей стоимости смесевого топлива и цены рапсового масла по удельным денежным затратам

Марка трактора Вид работы СТ СТн
МТЗ-82.1 Культивация 1,087 0,913 0,876 1,043 0,951 0,930
Транспортная операция 1,073 0,921 0,887 1,050 0,945 0,921
Т-25А Транспортная операция 1,065 0,930 0,900 1,040 0,954 0,934

В третьем разделе «Методика экспериментальных исследований» представлены программа и методы проведения лабораторных, стендовых и производственных испытаний, а также параметры и характеристики объектов исследования, регистрационно-измерительной аппаратуры, оборудования для подтверждения основных теоретических положений по оценке эффективности технологии производства и использования моторного топлива на основе рапсового масла при работе с.-х. тракторов.

На первом этапе производилась оценка эффективности технологий обработки рапсового масла для использования в качестве моторного топлива в дизелях, включающая обобщение исходной информации по влиянию физико-химических свойств биотопливной композиции на энергетические, топливные, экологические показатели дизеля и его надёжность.

Второй этап предусматривал реализацию моделей оценки эффективности адаптации тракторных дизелей со свободным впуском к использованию биотопливных композиций в качестве моторного топлива. В основу положены научно обоснованные принципы и критерии оптимизации процесса преобразования тепловой энергии топлива в механическую работу, формирующих показатели и режимы работы двигателя.

На третьем этапе оценивался технический уровень тракторов при использовании смесевого топлива. В основу положены результаты сравнительных лабораторно-полевых испытаний тракторов на почвообработке и транспортных операциях. Сравнительные экспериментальные исследования проводились при выполнении основной обработки почвы трактором МТЗ-82.1 с культиватором КПЭ-3,8 в характерных для Восточной Сибири условиях, а также при использовании тракторов МТЗ-82.1 и Т-25А на транспортных операциях.

Расчёты и получение параметрических моделей в виде уравнений и графической интерпретации данных производились с помощью составленных программ и приложений в Microsoft Office 2007 (EXEL с приложением «Анализ данных»), Maple и Data Fit (version 9.059 Oacdale Engineering).

В четвёртом разделе «Результаты экспериментальных исследований» проведена комплексная оценка эффективности процессов нейтрализации, приготовления и использования смесевого топлива.

По результатам планирования эксперимента (32) в лабораторных условиях получены значения количества солей жирных кислот Y (Vсол, %) в зависимости от концентрации щёлочи х1 (КОН, %) и температуры х2 (tобр, °С).

Принципиальная схема процесса получения солей жирных кислот рапсового масла при избытке щёлочи не менее 0,2 – 0,3% запишется в виде

RCOOH+KOHRCOOK+H2O. (19)

Адекватное уравнение регрессии, полученное математической обработкой, имеет следующий вид

Yсол. = 37,7+7,5·x1+(-27,59)·ln(x2)+4,55·ln(x2)2. (20)

Графическая зависимость (рис. 4) изменения количества выпавшего осадка, полученная по уравнению регрессии (23), подтверждает наиболее существенное влияние на его величину температуры процесса, при одновременном (но менее важном) влиянии количества нейтрализатора, что соответствует характеристикам производства биотоплива на основе рапсового масла (патент РФ 2393209).

При выходе из нейтрализатора-смесителя 6% осадка и 94% нейтрализованного РМн, оптимальной температурой процесса является 70°С, а объёмное количество нейтрализатора (КОН) – 0,3%. В данных условиях наблюдается ярко выраженная граница разделения фаз между осветлённой частью суспензии и осадком.
Рисунок 4 – Влияние температуры и количества нейтрализатора на объём выпавшего осадка

После полного протекания реакции и дальнейшего отстаивания осветления не наблюдается, что является особо важным с технологической позиции, применительно к данному виду топлива.

В результате обработки 72,5 кг/ч рапсового масла-сырца количество выпавшего осадка составило 4,35 кг, выход нейтрализованного масла – 68,4 л (табл. 3).

Таблица 3 – Расход сырья и выход продукции технологической линии производства 300–500 т/год моторного топлива на основе рапсового масла, кг/ч

Наименование показателя Значение показателя
Производительность по СТн (70 % РМ + 30 % ДТ) при выходе масла масла-сырца 29 % и кол-ве осадка до 6 % До 97,71
Выход масла-сырца 72,5
Выход нейтрализованного масла 68,4
Выход жмыха 177,5
Выход осадка 4,35
Расход щёлочи (КОН20%) 0,275

Для разработанной технологической линии на базе шнекового пресса ПШ-250, полные удельные затраты на прессование семян, отнесённые к теплотворной способности рапсового масла (QРМ), составили 41,200 МДж/кг, при выходе сырого масла Квых = 0,29 (табл. 4).

Удельные затраты на обработку рапсового масла, определяющиеся установленной потребной мощностью используемого оборудования, расходом щёлочи и коэффициентом выхода нейтрализованного РМ, составили 0,436 МДж/кг.

Таблица 4 – Энергетические показатели производства моторного топлива

из семян рапса

Технологическая операция Полные удельные затраты i-го процесса Э, МДж/кг КПД i-го процесса Выход i-го продукта Квых Энергосодержание, продукта Qн, МДж/кг
Прессование 41,200 0,892 (РМ) 0,29 37,450
Нейтрализация 0,436 0,958 (РМн) 0,94 37,868
Смешивание 1,438 0,990 (СТн) 1,0 39,292




На стадии смешивания 70% РМн с 30%ДТ значение показателя энергосодержания биотопливной композиции приближается к нефтяному топливу и достигает 39,292 МДж/кг, а общий КПД поточно-технологической линии производства моторного топлива на основе рапсового масла (Ээ) равен 0,846.

Анализ образцов полученной смеси нейтрализованного РМн с ДТ в соотношении 0,7:0,3 показал снижение вязкости на 15–20% в температурном диапазоне 25–75°С и плотности на 3%, т.е. с 865 до 845,5 кг/м3 по сравнению с СТ.

Снижение вязкости и плотности полученной биотопливной композиции на основе РМн улучшает прокачиваемость по системе питания и снижает эмиссию вредных веществ при работе дизеля.

По результатам планирования эксперимента (32) в лабораторно-стендовых условиях получены значения (табл. 4) цикловой подачи Y (Vц, мг/цикл) в зависимости от давления начала впрыскивания х1 (Рвпр, МПа) и температуры х2 (tТ, 0С).

Математическая обработка позволила получить численные значения коэффициентов адекватного уравнения регрессии

Vц=48,76 + 3,48x1 + 0,39x2 - 0,006x1x2 + 0,092x12 + -0,0024x22. (21)

Полученное уравнение протабулировано в соответствии с различными сочетаниями х1 и х2 на интервалах х1= (16–20 МПа) и х2=(50–90 0С), что позволило определить графическую зависимость результативного признака оптимизации от факторов воздействия.

Графическая интерпретация (рис. 5) изменения цикловой подачи, полученная по (21), показывает наиболее существенное влияние на её величину температуры смесевого топлива.

Нагрев СТн с 50 до 70 0С, при сохранении заводской регулировки давления начала впрыскивания (18 МПа), обеспечивает повышение цикловой подачи, что объясняется уменьшением гидравлического сопротивления на перекачивание жидкости и улучшением наполнения надплунжерного объема из-за указанного понижения плотности и вязкости. Снижение давления начала впрыскивания до 16 МПа приводит к незначительному увеличению цикловой подачи (до 2 мг/цикл) в диапазоне температур от 50 до 70 0С.

Повышение температуры от 70 до 90 0С вызывает снижение цикловой подачи в среднем 1,5 мг/цикл на каждые 10 0С, вследствие возросшей сжимаемости и утечек СТн в насосной секции. Повышение давления начала впрыскивания до 20 МПа приводит к снижению цикловой подачи СТн независимо от температуры.

Экстремальное значение цикловой подачи СТн обеспечивается при давлении начала впрыскивания, соответствующем техническим требованиям (17,5 МПа) и температуре 65–70 0С. Указанное позволяет принять условие сохранения неизменной регулировки топливной форсунки тракторного дизеля.

Предварительно нагретое СТн до 65–70 0С обеспечивает стабильную работу ТНВД. Исследования влияния физико-химических свойств смесевого топлива на номинальную цикловую подачу насосов НД-21/2 и 4УТНМ показали, что, независимо от конструкции плунжерной пары, использование СТн вызывает уменьшение объемной подачи по регуляторной характеристике в среднем на 3–5% по сравнению с СТ.
Рисунок 5 – Влияние температуры и давления начала впрыскивания на цикловую подачу смесевого топлива


Pages:     | 1 || 3 |
 

Похожие работы:







 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.