Лекция 12. Вода (1037687)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Московский государственный технический университет им. Н.Э. БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Использование воды в рабочемпроцессе поршневых двигателейк.т.н. Зеленцов А.А.Москва, 2016Московский государственный технический университет им. Н.Э. БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Использование воды в рабочем процессепоршневых двигателейВопросы, рассматриваемые на лекцииИсторическая справкаОсобенности использования воды в рабочем процессе ПД.Преимущества и недостаткиФизико-химические свойства воды, водяного пара иводотопливных эмульсийВпрыскивание воды в цилиндры двигателяРабота двигателя на водотопливных эмульсияхПодача воды на впуск в ПДПримеры двигателей, использующих воду в рабочемпроцессеЛитература:1.

Газовые двигатели поршневого типа. Коллеров Л.К. М.: Машиностроение,1968. 248 с.2Московский государственный технический университет им. Н.Э. БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Использование воды в рабочем процессепоршневых двигателейИсторическая справка Впрыск водно-метаноловой смеси впервые был предложен H. Ricardo в 1930году. Первое широкое применение впрыск воды получил во время второй мировойвойны: в 1942 г. германские ВВС увеличили мощность двигателяистребителя Focke-Wulf 190D-9 с 1776 до 2240 л.с., используя 50/50 воднометаноловый впрыск.Двигатель Daimler-Benzсерии 605 (1435 л.с.)3Московский государственный технический университет им.

Н.Э. БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Использование воды в рабочем процессепоршневых двигателейИсторическая справка Во время Второй мировой войны в радиальных авиационных двигателяхамериканских и немецких самолетов для кратковременного форсажасистемой впрыска воды оснащались авиамоторы Daimler Benz серии 605 иBMW 801D для Messerschmitt Bf 109, Junkers Jumo 213 A1 для FockeWulf190D, Pratt & Whitney J57 для американского B-29 Stratofortress и многиедругие. Предварительное охлаждение топливовоздушной смеси позволялоувеличить коэффициент наполнения и повышало эффективность сгораниятоплива. Впоследствии воду заменили специальной смесью MW-50, состоящей изравных частей воды и метанола, тем самым увеличив мощность двигателейна 25–30%. Авто производители, в частности Chrysler, также применяли этот метод дляувеличения мощности и снижения детонации на моделях с моторамибольшого объема.

Saab, компания с авиационными корнями, устанавливаласистему впрыска воды на скоростном Saab 99 Turbo S вплоть до начала 1980х годов. С появлением интеркулеров, охлаждающих воздух перед подачей вцилиндры, применение воды в автомобильных моторах потерялоактуальность.4Московский государственный технический университет им. Н.Э. БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Использование воды в рабочем процессепоршневых двигателейИсторическая справка Так же системы впрыска воды использовали в 80-90 годы в Formula 1 иWRC, где в последствии были запрещены регламентом. Renault внедрил впрыск воды в 1977 г.

В 1983 для болидов Formula 1 Renaultустанавливает баки на 12 литров воды, электрический насос и регулятордавления, в результате мощность двигателя составила около 600 л.с., а в1986г. мощность была повышена до 870 л.с. В 1983 г. Феррари также внедрили впрыск воды: они использовали смесьспирта с водой.

Позже, Porsche тоже применил впрыск воды в Формуле 1 дляувеличения мощности.5Московский государственный технический университет им. Н.Э. БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Использование воды в рабочем процессепоршневых двигателейОсобенности использования воды в рабочемпроцессе ПДОсобенности: Вода не рассматривается как топливо, поскольку сама является продуктомокисления водорода. Возможно расщепление молекулы воды H2O при ее электролизе для полученияводорода H2 и его сжигания в цилиндрах ПД, однако эффективность данногопроцесса невысока (КПД электролиза – до 35%). Возможно использование воды в качестве добавки к различным топливам дляулучшения рабочих процессов ПД (вода даже в незначительных количествахдействует как катализатор, ускоряющий многие процессы в ДВС). Вода хорошо смешивается с рядом органических соединений: снизкомолекулярными спиртами (метанол, этанол) и эфирами (диметоксиметан,метил-трет-бутиловый эфир); с повышением температуры их растворимостьводой повышается. Вода практически не растворяет нефтепродукты и ряд другихвысокомолекулярных органических соединений, однако возможноиспользование воды в смеси (суспензии или эмульсии) с различнымиуглеводородными топливами (угольной пылью, нефтяными ДТ, высоковязкиминефтепродуктами, растительными маслами, спиртами, эфирами).6Московский государственный технический университет им.

Н.Э. БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Использование воды в рабочем процессепоршневых двигателейОсобенности использования воды в рабочемпроцессе ПДПри повышенной температуре вода может окисляться атомарным кислородом пореакцииH2O + O ↔ H2O2,взаимодействует с монооксидом углерода CO и углеводородами CHxH2O + CO ↔ CO2 + H2,H2O + CH4 ↔ CO + 3H2,и образует химически активные радикалы, участвующие в окислении топлива.HCCI (Homogeneous Charge Compression Ignition) – процесс При подаче воды в цилиндры двигателя она также играет роль инертногоразбавителя рабочей смеси и снижает динамику сгорания газового топлива. Регулирование момента воспламенения основного газового топлива ипоказателей динамики процесса его сгорания может осуществлятьсяизменением как соотношения подач газового топлива (ДМЭ и пропана), так иколичества воды, впрыскиваемой в КС, и угла ОВТ.7Московский государственный технический университет им.

Н.Э. БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Использование воды в рабочем процессепоршневых двигателейОсобенности использования воды в рабочемпроцессе ПДПреимущества: Улучшение процессов смесеобразования и сгорания набольшинстве эксплуатационных режимов. Уменьшение выбросов оксидов азота. В дизелях подача воды в цилиндры дает снижение дымности ОГ. Снижение теплонапряженности деталей двигателя. Возможность работы на вязких сортах топлива прииспользовании водотопливных эмульсий (ВТЭ) в дизелях.Недостатки:При подаче воды в цилиндры ПД может наблюдатьсяснижение его показателей: на режимах с частичной нагрузкой чрезмерноеохлаждение рабочей смеси приводит к недостаточнойгомогенизации смеси, ухудшение качества рабочего процесса, увеличение продолжительности разгона автомобиля.8Московский государственный технический университет им.

Н.Э. БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Использование воды в рабочем процессепоршневых двигателейОсобенности использования воды в рабочемпроцессе ПДПодача воды в двигательВ видеэмульсииВ жидкомвидеНепосредственно вцилиндрыСтандартнойфорсункойДополнительнойфорсункойВ видепараВо впускнойтрубопроводКарбюраторомФорсункой9Московский государственный технический университет им. Н.Э. БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Использование воды в рабочем процессепоршневых двигателейФизико-химические свойства воды, водяногопара и водотопливных эмульсийСвойствоПлотность при 20 °С, кг/м3Вязкость кинематическая при 20 °С,мм2/сКоэффициент поверхностногонатяжения σ при 20 °С, мН/мТеплота сгорания низшая, МДж/кгЦетановое числоКоличество воздуха, необходимоедля сгорания 1 кг вещества, кгМассовое содержание, %СНОН2ООбщее массовое содержание серы, %Топливо92,5% ДТ +7,5% воды85% ДТ +15% водыДТВода830998,2842,6855,23,81,006--27,172,7--42,545-39,3-36,1-14,3-11,5110,898712,60,400,2100080,511,60,47,50,1857410,70,3150,1710Московский государственный технический университет им.

Н.Э. БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Использование воды в рабочем процессепоршневых двигателейВпрыскивание воды в цилиндры двигателяСанкт-Петербургский государственный аграрный университет (2000)Объект испытаний: дизель Д-242 (4 Ч 11/12,5)Топливо: ДТ, ДТ + впрыск водыОсобенности исследований: двойная система топливоподачи, предварительное определение характеристик впрыскивания воды набезмоторном стенде; изменяемые параметры (моторные испытания) – количество подаваемой водыGВ и угол начала ее впрыскивания φвпрИсточник: Снижение выбросов оксидов азота тракторных дизелей путеморганизации рабочего процесса на водотопливной смеси / А.В.

Николаенко [и др.]// Двигателестроение. 2000. №1. С. 35-37.11Московский государственный технический университет им. Н.Э. БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Использование воды в рабочем процессепоршневых двигателейВпрыскивание воды в цилиндры двигателя1 – цилиндр;2 – поршень;3 – топливная форсунка;4 – выпускнойтрубопровод;5 – выпускной клапан;6 – водяная форсунка;7,9 – топливопровод;8 – блок цилиндров;10 – штатный ТНВД;11 – ТНВД для подачиводы;12 – головка блокаКонструктивная схема системы раздельнойподачи ДТ и воды в цилиндры дизеля(двигатель Д-242)12Московский государственный технический университет им. Н.Э.

БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Использование воды в рабочем процессепоршневых двигателейВпрыскивание воды в цилиндры двигателяУгол началавпрыскивания воды:1 – 6° до ВМТ;2 – 3° до ВМТ;3 – ВМТ;4 – 6° после ВМТ;5 – 9° после ВМТ;6 – 12° после ВМТ;7 – 15° после ВМТЗависимость удельных выбросов оксидов азота дизеляД-242 (n = 1800 мин-1) от количества подаваемой водыGВ/GТ и угла начала ее впрыскивания (° ПКВ)13Московский государственный технический университет им. Н.Э. БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Использование воды в рабочем процессепоршневых двигателейВпрыскивание воды в цилиндры двигателяРезультаты исследований: Безмоторные исследования показали увеличение объемной цикловой подачиводы (на 4-6 %) в сравнении с работой ТНВД на ДТ вследствие уменьшения еедросселирования при истечении из распыливающих отверстий форсунки. При моторных испытаниях отмечено снижение температуры рабочей смесивследствие траты энергии на нагрев впрыснутой воды, ее испарение иперегрев пара. Чем больше количество воды и чем раньше она подается в КС, темзначительнее снижается температура по сравнению с обычным дизельнымциклом.

Сокращается продолжительность периода температур,соответствующая интенсивному образованию оксидов азота (T > 1900 К) – с32° ПКВ до 23 °ПКВ (впрыск воды в количестве 50% от подачи топлива). Подтверждена возможность значительного снижения выбросов оксидов азотапри подаче в КС порции воды (при GВ = 30-40% от GТ – снижение NOx более,чем в 6 раз) при небольшом увеличении удельного эффективного расходатоплива (на 1-6%), которое может быть частично скомпенсировано придоводке системы подачи воды.14Московский государственный технический университет им. Н.Э. БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Использование воды в рабочем процессепоршневых двигателейВпрыскивание воды в цилиндры двигателяМюнхенский институт двигателестроения (1984)Цель исследований: определение влияния добавки воды и метанола на эффективныемощность и удельный расход топлива, период задержки воспламенения, дымностьОГ и эмиссию оксидов азотаОбъект испытаний: одноцилиндровый дизель (Vh = 1,58 л, ε = 19)Особенности исследований: Цилиндрическая КС в поршне Топливная форсунка (односопловая) расположена горизонтально по радиусу КС В одном варианте струя топлива впрыскивалась под углом 50° относительно осифорсунки, в другом – по оси форсунки в направлении центра Вода или метанол подавались форсункой, установленной на противоположнойстороне относительно основнойИсточник: Heinrich, G.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов лекций