Диссертация (Улучшение показателей среднеоборотного дизеля путем совершенствования рабочего процесса и использования перспективного метода утилизации теплоты отработавших газов), страница 5

PDF-файл Диссертация (Улучшение показателей среднеоборотного дизеля путем совершенствования рабочего процесса и использования перспективного метода утилизации теплоты отработавших газов), страница 5 Технические науки (12495): Диссертация - Аспирантура и докторантураДиссертация (Улучшение показателей среднеоборотного дизеля путем совершенствования рабочего процесса и использования перспективного метода утилизации 2017-12-21СтудИзба

Описание файла

Файл "Диссертация" внутри архива находится в папке "Улучшение показателей среднеоборотного дизеля путем совершенствования рабочего процесса и использования перспективного метода утилизации теплоты отработавших газов". PDF-файл из архива "Улучшение показателей среднеоборотного дизеля путем совершенствования рабочего процесса и использования перспективного метода утилизации теплоты отработавших газов", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "технические науки" из Аспирантура и докторантура, которые можно найти в файловом архиве МГТУ им. Н.Э.Баумана. Не смотря на прямую связь этого архива с МГТУ им. Н.Э.Баумана, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "остальное", в предмете "диссертации и авторефераты" в общих файлах, а ещё этот архив представляет собой кандидатскую диссертацию, поэтому ещё представлен в разделе всех диссертаций на соискание учёной степени кандидата технических наук.

Просмотр PDF-файла онлайн

Текст 5 страницы из PDF

В России в МГТУим. Н.Э. Баумана также ведутся разработки ТЭГов для автомобильныхдвигателей [76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84].30Одним из перспективных направления можно считать разработкутермоэлектрических генераторов для среднеоборотных двигателей. В работе[85]рассматриваетсявозможностьиспользованиятермоэлектрическогогенератора для утилизации тепла отработавших газов судового дизеля.КомпанияКOMATSU(Япония)провеладемонстрационныеиспытаниятермоэлектрической системы генерирования электроэнергии мощностью длясистемы совместного генерирования тепла и электричества от дизелямощностью 500 кВт [86].

Термоэлектрический материал – теллурид висмута.При расходе отработавших газов через ТЭГ 16.7 м3/мин (40% расходадвигателя) достигается мощность 1060 Вт.Термоэлектрическая батарея (термоэлектрические материалы: p-типBi2Te3, GeTe, n-тип: PbTe) используемая в ТЭГ для легкового автомобиляприведена на Рис. 1.6 – 1.7.Рис. 1.6. Схема термоэлектрической батареиРис. 1.7. Термоэлектрические батареиВеличинатермо-ЭДСвслучаепростейшеймоделитермопары(термоэлемента), входящей в состав ТЭБ зависит от перепада температур Тc иТh на спаях термоэлемента [87]:31где αE=иα!α−α(1.3)– коэффициенты термо-ЭДС (В/К) материалов 1 и 2 (в случаеполупроводниковыхтермоэлектрическихматериаловпринимаютположительное значение для материала p-типа и отрицательное для материалаn-типа).

Если коэффициенты α1, α2 незначительно зависят от температуры,формула (1.3) принимает вид:" = # −#$−%(1.4).КПД термоэлемента вычисляется как [68]:&ТЭГ =* !∙/ 1/, -. с*/ 1//, -. с- !,(1.5)/где Z – добротность, критерий, определяющий качество термоэлектрическогоматериала, К–1:2=3 45,где: λ – теплопроводность, Вт⋅м–1⋅К–1; σ – удельная электропроводность,Ом–1⋅м–1. Строчной буквой z обозначают добротность при данной температуре,заглавной Z – эффективная добротность ТЭГ. В формуле (1.5) первыймножитель выражает КПД цикла Карно, а второй падение КПД за счёттеплопроводностииджоулевойтеплоты [68].Часторассматриваютбезразмерную добротность ZT и zT.Из выражения (1.5) видно, что для увеличения КПД надо увеличиватьразность температур или z термоэлектрического материала.

На Рис. 1.8приведенабезразмернаядобротностьразныхтермоэлектрическихматериалов [88]. Из рисунка видно, что максимум zT большинства материаловнаходится в узком диапазоне температур, поэтому материалы принятоклассифицировать по температуре их работы на низко- (от 0 до 350 °С), средне(от 350 до 650°С) и высокотемпературные (выше 650°С).32Рис. 1.8. Безразмерная добротность (zT)разных термоэлектрическихматериалов [88]Ведутся работы по использованию материалов на основе квантовых ям(quantumwell)вкачестветермоэлектрическогоматериала [89].Ихиспользование позволит увеличить zT и КПД ТЭГ в три и более раза посравнению с теллуридом висмута [89, 90].1.6.

Выводы по главе 11. Наиболее перспективный способ моделирования рабочего процесса дизеля сцелью снижения токсичности – трёхмерное моделирование, основанное навычислительной гидродинамике. Для правильного расчёта рабочегопроцесса необходимо выбрать и настроить модель турбулентности, модельсгорания, модель образования токсичных веществ и другие параметрыматематической модели.2. К основным методам снижения токсичности относятся: оптимизацияконструктивныхирегулировочныхпараметров,постобработкаотработавших газов, снижение концентрации кислорода в воздухе,применение нетрадиционных топлив.3. Одним из перспективных методов увеличение эффективности поршневыхдвигателей является использование энергии отработавших газов.33Наосновепроведенногоанализаработбылапоставленацельдиссертационной работы и определены задачи, решение которых необходимодля ее достижения.Основные задачи работы1.

Разработкаиреализацияобобщеннойматематическоймоделитеплофизических процессов, протекающих в цилиндре и выпускнойсистеме, оснащенном ТЭГ, среднеоборотного дизеля ЧН26,5/31(Д500).2. Анализ влияния конструктивных параметров дизеля (вихревое число,число сопловых отверстий распылителя, форма камеры сгорания) наэкологические и эффективные показатели дизеля ЧН26,5/31(Д500).3.

ПроведениерасчётнойоценкивихревогочисладвигателяЧН26,5/31(Д500) на разных режимах по нагрузочной характеристике.4. Совершенствование конструктивных параметров дизеля (вихревогочисла, числа сопловых отверстий распылителя, формы камеры сгорания).5. Моделирование процессов течения газа и теплообмена в проточной частитермоэлектрического генератора и оценка возможности использованиятермоэлектрическогогенераторапоказателей среднеоборотного дизеля.дляповышенияэффективных34ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОЧЕГОПРОЦЕССА СРЕДНЕОБОРОТНОГО ДИЗЕЛЯ ИТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ГЕНЕРАТОРА2.1.Обобщенная система уравнений переносаТечение жидкости описывается уравнениями сохранения количествадвижения (Навье-Стокса), сохранения энергии (Фурье-Кирхгофа), диффузии(Фика) и сохранения массы (неразрывности) [39]:78G:8789:=8=; −HH>?H<=+<>:HJ<<>?<9@A B <> : +H?<9?<>:−C<9D<>DEF,BI H> E + H + H> KL M N + ; M + O P +?8ST8<Y<<=+<>?<<>??<STBUV <> E + WX,<QR?<>?,(2.1)?K7 ∙ M N = 0,[[[\ – вектор скорости, м/с; WX – интенсивностьгде ρ – плотность кг/м3; Mисточника массы (скорость изменения массы химической компоненты вединице объема, кг·м-3·с-1); p – давление, Па; ; – проекция вектора плотностиобъемных сил (Н/м3) на ось Oxi прямоугольной декартовой системы координат;λ – теплопроводность, Вт.м-1.К-1;энтальпия;<QR?<>?– символ Кронекера;=ℎ+9; ℎ = ^= –– радиационный тепловой поток, Вт/м2, τij – касательныенапряжения трения, Па; Qr – количество выделяемой теплоты на единицумассы, Дж/кг, в результате химической реакции, идущей со скоростью wr, кг·м3·с-1; µ – динамическая вязкость, Па·с;88– субстациональная производная; _V –концентрация компонента l, кг/м3; Dl – коэффициент диффузии компонентаl, м2/с;L = AB<9:<>?+<9?<>:−C<9D<>DE–тензорвязких(турбулентных)напряжений, определенный по осредненным значениям компонент скорости.35Уравнения (1.1) можно также записать в виде обобщённого законасохранения [39]:[[[\ ΦN = ab Γd efg Φ + Sd ,7 ∙ Φ + abK7M<<(2.2)где Φ – произвольная зависимая переменная, Γd – коэффициент обмена(диффузии), Sd – источниковый член, равный разности генерации Sdi ианнигиляции Sdj потоков, т.е.

Sd = Sdi − Sdj . Конкретный вид Γd и Sd зависит отсмысла переменной Φ и представлен в Таблице 7.Значения Φ, Γd и Sd в (2.2)ΓdТаблица 7.SdУравнениеΦколичествадвижения (НавьеСтокса)Wiэнергии (ФурьеКирхгофа)HI^=сохранения массы(неразрывности)klk+KL M N + 7; M + O PkL kmkno+km100_V7DlρWXVдиффузии (Фика); −µ<=<>:[[[\ N+ A ∙ efg K abMCДля решения уравнений переноса используется метод контрольныхобъёмов, основы которого были заложены Патанкаром и Сполдингом [9, 91],реализованный в программном комплексе FIRE [10]. Метод основан на том, чтодля каждого контрольного объёма, на которые разбивается расчётная область,записывается интегральная форма решаемого дифференциального уравнения (вданном случае система уравнений Навье-Стокса в форме Рейнольдса,замыкаемаямодельютурбулентности).Спомощьюинтегрированиядифференциальных уравнений по контрольным объёмам записываютсядискретные аналоги, которые составляют систему линейных алгебраических36уравнений.

Важным свойством МКО является консервативность, то естьвыполнение законов сохранения массы, энергии и количества движения налюбом участке расчётной области. Как было отмечено в главе 1, на основеМКО создано большое количество коммерческих программных пакетов.2.2. Моделирование турбулентности2.2.1. Подходы к моделированию турбулентных теченийСуществует три основных подхода к моделированию турбулентныхтечений:- Прямое численное моделирование (Direct numerical simulation,DNS) [92]. Подразумевает прямое решение уравнений Навье-Стокса внестационарной постановке. Наиболее точный метод.

Однако для вычислениятурбулентных пульсаций нуждается в чрезвычайно мелкой расчётной сетке ииспользованиималогошагаповремени,чтотребуетогромныхвычислительных ресурсов [8]. Поэтому этот метод используется только внаучных исследованиях.- Метод решения уравнений Навье-Стокса в форме Рейнольдса(Reynolds-averaged Navier-Stokes, RANS) [39, 53, 54]. Мгновенное значениепараметра Φ представляется в виде суммы пульсационного и среднего значенийΦ = Φ + Φ′.Φ= rqs -qsΦ LL,(2.3)где t – период осреднения. При стационарной постановке задачи (Steady RANS)t → ∞.

При нестационарной постановке задачи (Unsteady RANS) периодосреднения t должен быть достаточно большим по сравнению с периодомтурбулентных пульсаций, чтобы осредненное значение Φ от него не зависело ив то же время достаточно малым для описания нестационарности течения.Для сжимаемого газа используется осреднение по Фавру (осреднение сучётом плотности):37Φ=Связьмеждуwqrs -qρ L Φ Lsвеличинами,Рейнольдсу Φz [39]:L.(2.4)осреднённымиΦy = Φo +{ d{YRRw|поΦyФавруи(2.5).ρ} = ρo , p} = po , а при небольших пульсациях плотности Φ} = Φo .В результате получается система уравнений в форме Рейнольдса:••••€• 89Y78G88= ;•‚ −=;M +<=<<=̅<>:+<−<>?•••T8S8<<>?••••<9@A B <> € +?<••••„<9<>:<−C•••••<9D<>DKL M N + <> BI <> − ^= 7=<<>?•<Y<•••T<S??…M …EBUV <> − _V … M … E + WX,+<<>?… ••••…••••E − 7̅ M‚ M† F,+O P +<QR?<>?,(2.6)?•••† N = 0,K7̅ ∙ M… ••••…••••где 7̅ M‚ M† – тензор рейнольдсовых турбулентных напряжений, определенныйпопульсационнымсоставляющимскорости;CV … M …–турбулентныйдиффузионный перенос массы компонента l, посредством флуктуации скоростиM … ; cp – теплоемкость при постоянном давлении, Дж·кг-1·К-1.

Свежие статьи
Популярно сейчас
А знаете ли Вы, что из года в год задания практически не меняются? Математика, преподаваемая в учебных заведениях, никак не менялась минимум 30 лет. Найдите нужный учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Нашёл ошибку?
Или хочешь предложить что-то улучшить на этой странице? Напиши об этом и получи бонус!
Бонус рассчитывается индивидуально в каждом случае и может быть в виде баллов или бесплатной услуги от студизбы.
Предложить исправление
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
5119
Авторов
на СтудИзбе
445
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее