Диплом_Жилин (1210948), страница 6

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

Текст из файла (страница 6)

C₁ – изобарная теплоемкость холодного теплоносителя, Дж/(кг∙К);

t_1к, t_1н – конечная и начальная температуры, ^оС.

Так как нам известен часовой расход топлива который равен G_T = 4,39 кг/ч, то можно найти G₁ = 4,39/3600 = 0,00122 кг/c.

C₁ = 358 Дж/кг∙К – это значение было рассчитано ранее.

Принимаем t_1к = 100 ^оС, так как нам необходимо нагревать биотопливо до такой температуры чтобы уменьшить его вязкость.

t_1н = 20 ^оС – предварительно топливо будет подогрето в топливном баке.

Найдем значение теплового потока:

Далее найдем необходимую для передачи теплового потока Ф поверхность теплообмена А, м²:

(3.47)

где К - коэффициент теплопередачи, Вт/(м²∙К);

∆t_cp – средняя по поверхности теплообмена разность температур теплоносителей, ^оС.

Коэффициент теплопередачи К равен количеству теплоты, передаваемого через единицу площади перегородки от одной подвижной среды к другой за единицу времени, при разности температур в один градус и находится по формуле:

(3.48)

где α₁ α₂ – коэффициенты теплопередачи, от горячей среды к стенке и от стенки к холодной среде, Вт/(м²∙К);

1/α₁ и 1/α₂ – термическое сопротивление теплоотдачи R_α1 и R_α2;

δ/λ – термическое сопротивление теплопроводности R_λ;

В данном случае рассмотрим теплопередачу через дюралюминиевую стенку толщиной 4,5 мм от выхлопных газов к биотопливу при котором коэффициенты имеют следующие значения:

- теплопередача от газов к стенке α₁=35 Вт/(м²∙К);

- теплопроводность стенки λ=50 Вт/(м²∙К);

- теплоотдача от стенки к биотопливу α₂=2000 Вт/(м²∙К);

Подставив эти значения найдем коэффициент теплопередачи:

Для случаев прямотока и противотока ∆t_cp в ^оС находят как среднюю логарифмическую разность по формуле:

(3.49)

где ∆t_б, ∆t_м – наибольшая и наименьшая разность температур теплоносителей в теплообменном аппарате, ^оС.

Для данного случая ∆t_б = 75 ^оС , ∆t_м = 10 ^оС.

Теперь найдем ∆t_cp:

Определив все значения найдем А:

Поверхность теплообмена можно расписать как:

(3.50)

где l – длина поверхности теплообмена, м;

d – диаметр поверхности теплообмена, м.

Учитывая, что размеры подогреватель должен быть небольшим и компактным мы задавшись его длиной l = 0,0186 м и найдем его диаметр d в м из формулы:

(3.51)

Рисунок 3.4 – Схема теплопередающего элемента

3.6 Выбор позистора

Перед запуском двигателя нам необходимо подавать нагретое топливо, а так как выхлопные газы не имеют достаточной теплоты для этого, то нам необходимо выбрать нагревательный элемент (позистор), для предварительного нагрева биотоплива.

Позисторы – изделия электронной техники, основное свойство которых, заключается в способности изменять свое электрическое сопротивление под действием управ­ляющих факторов: температуры, напряжения, магнитного поля и др.

Позисторы - полу­проводниковые резисторы с нелинейной ВАХ, отличительной особенностью которых является резко выраженная зависимость электрического сопротивления от температуры.

Позисторы характеризуют следующими основными параметрами:

- номинальное сопротивление R_H - электричес­кое сопротивление;

- температурный коэффициент сопротивления ТКС – характеризует обратимое изменение сопротивле­ния на один градус Кельвина или Цельсия;

- максимально допустимая мощность рассеяния Р_т – наибольшая мощность, которую длитель­ное время может рассеивать позистор, не вызывая необратимых изменений характеристик, при этом его температура не должна превышать макси­мальную рабочую температуру;

- коэффициент температурной чувствитель­ности В – определяет характер температурной за­висимости данного типа позистора;

- постоянная времени t – характеризует тепло­вую инерционность.

Зная температуру, на которую нам необходимо нагреть биотопливо, можно выбрать позистор из стандартного ряда, который будет отвечать необходимым требованиям.

Выбираем позистор модели СТ6-5Б, у которого следующие характеристики:

- диапазон номинальных сопротивлений 3…20 Ом;

- максимальная мощность 2,5 Вт;

- диапазон рабочих температур -60…125 ^оС;

- диапазон температур положительного ТКС 20…125 ^оС;

- кратность изменения сопротивления в области положительного ТКС 1000;

- постоянная времени 10 с.

3.7 Расчет ТЭНа

Теперь необходимо рассчитать основные параметры ТЭНа.

ТЭН можно рассматривать как нагретое тело, участвующее в теплообмене с окружающей средой. В стационарном режиме мощность Р_н полностью передается окружающей среде.

Рассчитываем мощность ТЭНа Р_н, Вт:

(3.52)

где λ – коэффициент теплопроводности, Вт/м∙ ^оС;

t₁ и t₂ – температуры нагреваемой среды и нагревателя, ^оС;

F_t – площадь поверхности, участвующая в теплообмене теплопроводностью, м²;

l – длина ТЭНа, м;

Для данных условий:

- температуры нагреваемой среды t₁ = 5 ^оС

- температуры нагревателя t₂ = 40 ^оС

- коэффициент теплопроводности λ = 10∙0,6 Вт/м∙ ^оС;

- зададимся длиной ТЭНа равной l = 0,7 м;

- площадь поверхности F_t = 0,022 м².

Найдем необходимую мощность ТЭНа:

Из стандартного ряда значений примем Р_н=7 Вт.

Теперь можно найти диаметр ТЭНа d, м:

(3.53)

где ρ – удельное сопротивление материала нагревателя, Ом∙м;

U – напряжение подведенное к ТЭНу, В;

ω_н – удельная поверхностная мощность нагревателя, Вт/м²;

Удельное сопротивление материала нагревателя ρ = 1,3 Ом∙м;

Напряжение подведенное к ТЭНу U = 12 В;

Удельная поверхностную мощность нагревателя ω_н:

(3.54)

Зная мощность и площадь поверхности найдем ω_н:

Вт / м²

Теперь найдем диаметр ТЭНа:

Из стандартных значений выбираем ближайшее d = 0,025 м.

4 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПРОЕКТА

Целью изобретения является разработка топливной системы тракторного дизеля для работы на биотопливе. Предлагаемая разработка позволяет переоборудовать топливную систему так, чтобы она работала на биотопливе. На данный момент дизельное топливо стоит в среднем 37 руб./л, а у биотоплива, основанного на рапсовом масле, себестоимость составляет 4 - 5 руб./л, что в 4 раза меньше чем у дизельного топлива. Это позволит мне снизить затраты на топливо. Также у биотоплива есть еще рад преимуществ в сравнении с дизельным топливом.

Основные затраты составляют: закупка нагревателя топлива, закупка нагревательной камеры и затраты на переоборудование топливной системы.

Закупать нагреватель топливной системы и нагревательную камеру приходится потому, что в условиях предприятия изготовить такие устройства невозможно, так как отсутствует специальное оборудование для изготовления этих устройств, и также отсутствуют специалисты, которые смогли бы сделать такое оборудование.

4.1 Расчет затрат на переоборудование трактора

Затраты на переоборудование трактора, рассчитываются по формуле:

С_сбв = С_сб + С_д.сб + С_соц.сб, (4.1)

где С_сб и С_д.сб – основная и дополнительная заработные платы рабочих, занятых на сборке, руб.;

С_соц.сб – начисления по социальному страхованию на заработную плату этих рабочих, руб.

Основную заработную плату найдем по формуле:

С_сб = Т_сб ∙ С_ч ∙ С_соц, (4.2)

где Т_сб – средняя трудоемкость переоборудования трактора, чел. – час.;

С_ч – часовая ставка для слесаря 6-го разряда, руб.;

С_соц – начисления по социальному страхованию, руб.

Средняя трудоемкость переоборудования трактора равна Т_сб = 54 чел.- час.;

Часовая ставка для слесаря 9-го разряда равна С_ч = 31,34 руб.

Начисления по социальному страхованию равна С_соц = 1,26 руб.

Зная все необходимые затраты найдем затраты на переоборудование топливной системы трактора:

С_сб = 54 ∙ 31,34 ∙ 1,26 = 2134,3 руб.

Теперь найдем затраты на дополнительную заработную плату.

Дополнительная заработная плата находится по формуле:

С_д.сб = (5…12) ∙ С_сб / 100 (4.3)

Подставив значение затрат на переоборудование С_сб, найдем дополнительную заработанную плату:

С_д.сб = 7 ∙2134,3 / 100 = 149,4 руб.

Начисления по социальному страхованию С_соц.сб в руб. найдем по формуле:

С_соц.сб = 26,30 ∙ (С_сб + С_д.сб)/100 (4.4)

Найдем значение начислений по социальному страхованию:

С_соц.сб = 26,30 ∙ (2134,3 + 149,4)/100 = 600,6 руб.

Тогда стоимость полной заработной платы рабочих, занятых на переоборудование трактора, составит:

С_сбв = 2134,3 + 149,4 + 600,6 = 2884,3 руб.

Общие затраты на закупку и переоборудование трактора в руб. найдем по формуле:

С_об = С_пт + С_сбв + С_нк,(4.5)

где С_пт – себестоимость подогревателя топлива, руб.;

C_нк – себестоимость нагревательной камеры, установленной в топливном баке, руб.

Себестоимость подогревателя топлива равна С_пт = 40500 руб.

Себестоимость нагревательной камеры равна C_нк = 1647 руб.

Найдем численное значение общих затрат:

С_об = 40500 + 2884,3+1647=45031,3 руб.

Общие затраты на закупку оборудования и его установку составят С_об = 45031,3 руб.

4.2 Расчет экономического эффекта от внедрения конструкции

Экономический эффект основан на том, что до переоборудования трактор Т-25 ездил на дизельном топливе, а после стал работать на биотопливе. Цена дизельного топлива на сегодняшнее время 35 руб./л, а цена биотоплива равняется 4 - 5 руб./л, что в 4 раза меньше чем у дизельного топлива.

Экономический эффект можно найти по формуле:

Эф = (Сд∙Р_д –С р∙Р_б)∙Vпер., (4.6)

где Сд – себестоимость 1 л дизельного топлива, руб./л;

Ср – себестоимость 1 л биотоплива, руб./л;

Р_д – расход дизельного топлива на 100 км работ, л/100км;

Р_б – расход биотоплива на 100 км работ, л/100км;

Vр – общий объем перевозок за год, км.

Себестоимость 1 л дизельного топлива Сд =16 руб./л

Себестоимость 1 л биотоплива Ср = 4 руб./л

Расход дизельного топлива на 100 км работ Р_д= 7 л/100км;

Расход биотоплива на 100 км работ Р_б= 8,5 л/100км;

Общий объем перевозок за год Vр = 652 км.

Эф = (16∙7 – 4∙8,5) ∙ 652 = 50856 руб.

Экономический эффект от внедрения конструкции на 1 трактор составит 50856 руб., а при наличии в хозяйстве 2 автомобилей составит 101712 руб.

4.3 Расчет срока окупаемости

Срока окупаемости Ог в годах можно подсчитать по формуле:

Ог = С_об / Эф, (4.7)

Подставив значения, найдем срок окупаемости:

Ог =45031,3 / 50856= 0,88 года.

5 БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ПРОЕКТА

5.1 Обеспечение условий безопасности труда

Администрация предприятия в деятельности по охране труда руководствуется законодательными и нормативными актами РФ, приказами и распоряжениями вышестоящих органов.

Ответственность за обеспечение здоровых и безопасных условий труда в соответствии с Положением об организации работы по охране труда возлагается на директора предприятия, главных специалистов, которые несут ответственность за состояние охраны труда на вверенном производстве в соответствии с должностными инструкциями.

Руководители производственных участков и цехов несут ответственность за состояние охраны труда на руководимых работах. Штат укомплектован инженером по охране труда. Он назначается и освобождается от должности приказом директора по согласованию с вышестоящим органом из числа лиц имеющих высшее или среднее специальное образование и работает под руководством директора.

Координация деятельности подразделений предприятия по вопросам охраны труда, контроля за работой, связанной с созданием здоровых и безопасных условий труда работающим, организация обучения, аттестации, консультаций возлагаются на инженера по охране труда.

Характеристики

Список файлов ВКР