ПЗ_Тюфтин (1229833), страница 2

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

Текст из файла (страница 2)

- ГОСТ Р 52709-2007 настоящий стандарт устанавливает метод определения характеристики воспламеняемости дизельного топлива в единицах условной шкалы цетановых чисел, с использованием стандартного одноцилиндрового двигателя с переменной степенью сжатия, за счет использования дополнительной камеры сгорания. Это испытание проводиться по отсчетам, полученным на маховике двигателя, для образца и двух эталонных топлив, с цетановыми числами большим и меньшим чем у образца;

- ГОСТ 3122-67 устанавливает метод определения самовоспламеняемости топлив в дизельных двигателях при различных степенях сжатия в сравнении их с эталонными топливами с уже известными цетановыми числами в условиях испытания. Для проведения испытания используют установку ИТД-90.

Приведенные методы являются схожими и могут выполняться на одной установке (ИТД-90), но ГОСТ 52709-2007 является более точным и современным. Данный метод применяется при возникновении спорных ситуаций, так как выполнение анализа топлива по ГОСТ 3122-67 является менее доработанным и может дать неправильную характеристику топлива. При определении цетанового числа по ГОСТ 52709-2007 возможно применение двигателей зарубежного производства (CFR F-5) и отечественного модели ИТД.

1.2 Влияние цетанового числа на рабочий процесс дизеля

Оптимальное цетановое число дизельного топлива (ДТ) находится в интервале 40-50. Если применять топливо с цетановым числом менее 40, то двигатель будет работать жестко. Если применять топливо с цетановым числом более 50, то это приведет к увеличению удельного расхода топлива, и оно будет сгорать не полностью. Для работы дизельных двигателей в нормальном режиме требуется топливо, у которого цетановые числа будут: летом – не менее 45 (если будет ниже, то будет жесткая работа двигателя); зимой – 50 [8].

Если использовать ДТ с цетановым числом выше 60, то такое топливо будет нерентабельным, т.к. жесткость работы двигателя будет изменяться незначительно, но удельный расход топлива возрастет. Это объясняется тем, что при повышении цетанового числа выше 55, период задержки самовоспламенения будет настолько коротким, что топливо воспламениться вблизи впрыска из форсунки. Оно не успеет перемешаться с воздухом, и часть воздуха, находящегося дальше от места впрыска не будет участвовать в процессе сгорания. В результате топливо сгорает не полностью и экономичность двигателя снизится [8].

Самовоспламеняемость первого углерода цетана (С16Н34) условно принята за 100 ед., а второго (С16Н7СН) за 0 ед. Смешивая их, можно получить смесь с самовоспламеняемостью от 0 до 100 ед.

Период от начала впрыска до момента начала горения называется периодом задержки воспламенения.

Возгорание большого количества смеси и как следствие быстрого нарастания давления подразумевает, что показатель периода задержки воспламенения в камере сгорания очень высок.

При малом периоде задержки воспламенения топливо начинает воспламеняться и сгорать не по всему объему камеры сгорания, а вблизи форсунки. Исходя из этого, следующие порции будут поступать не в атмосферу, а уже в воздух, смешанный с предыдущими продуктами горения двигателя. Что приводит к неполному сгоранию топлива, задымлению и потере мощности из-за неправильного смесеобразования в камере сгорания.

На продолжительность периода задержки воспламенения топлива влияют следующие факторы:

• Физические и химические свойства топлива;

• Температура и давление воздуха в период впрыска топлива;

• Характер и интенсивность вихревого движения воздуха в камере сгорания;

• Конструкция камеры сгорания;

• Работа топливоподающей аппаратуры.

В общем виде, исходя из диффузионной теории, продолжительность задержки воспламенения записывается уравнением [3]

, (1.1)

где и – физическая и химическая составляющие задержки воспламенения.

Исходя из этого, состоит из двух слагаемых

, (1.2)

где и – продолжительность испарения и процесса смесеобразования, сек.

Условия протекания процесса описываются следующей системой уравнений

, (1.3)

где – длина топливного факела, мм;

– распределение скоростей частиц в топливном факеле, отсюда, рассчитывается по формуле

, (1.4)

где , – показатели топлива;

– давление окружающей среды, бар;

– энергия активации топлива, кДж/моль.

Анализируя особенности горения распыленных топлив, можно сделать вывод о том, что в условиях дизеля допустимо принимать цикл с мгновенным сгоранием подготовленной смеси, что позволяет [4] рекомендовать следующие решения представленных уравнений (1.5, 1.6, 1.7 и 1.8)

; (1.5)

; (1.6)

; (1.7)

, (1.8)

где – теплоемкость топлива, Дж;

– диаметр капли топлива, мм;

, и – плотность топлива, воздуха в камере сгорания приведенная плотность смеси паров топлива с воздухом, ;

– концентрационная плотность смеси воздуха с топливом, ;

– температура воздуха начальная, К;

– критическая перед воспламенением топлива, К;

– приведенная температура смеси топлива и воздуха, К;

– коэффициент теплоотдачи воздуха к капле топлива;

– коэффициент теплопроводности воздуха;

– комплексный показатель;

, – молекулярные массы топлива и смеси, г/моль;

– критическое давление топлива в смеси, бар;

– температура топлива в смеси, К;

– толщина поверхностного слоя топливной струи, в которой идет смешение топлива с воздухом, мм;

– число парных столкновений молекул кислорода с молекулами углеводородов;

– переходный коэффициент от логарифмов к реальным скоростям химических реакций;

– показатель скорости химических реакций, зависящий от физико-химических свойств топлива, определяемый по формуле (7);

ЦЧ – цетановое число.

Представленные уравнения (5), (6) и (7) являются исходными для расчета продолжительности периода задержки воспламенения ( ) различных топлив в современных дизелях, но расчет представлен без учета продолжительности подачи топлива в цилиндр [4].

Данный метод в совокупности с современными вычислительными средствами дает большую возможность для оперативной оценки влияния различных внешних факторов (температура надувочного воздуха, физических и химических свойств топлива и др.) на период задержки воспламенения топлива, также позволяет определить наиболее благоприятные параметры работы дизеля.

Уточнив данную модель конкретных условий, то появиться возможность анализировать взаимное влияние различных методов оптимизации рабочего процесса.

1.3 Моторные методы определения цетанового числа

Существует различные способы моторных методов определения цетанового числа дизельных топлив.

В настоящее время в соответствии с ГОСТ 32508 цетановое число дизельного топлива определяют сравнением характеристик его сгорания в двигателе с характеристиками сгорания смесей эталонных топлив с известными значениями цетановых чисел при испытании в стандартных рабочих условиях. Сравнение проводят по показаниям, полученным на маховике для образца и двух испытуемых эталонных топлив со значениями цетановых чисел большим и меньшим, чем у образца (процедура “взятия в вилку”), путем изменения степени сжатия для получения цетанового числа в единицы показаний маховика.

Метод испытания необходим для использования изготовителями двигателей, специалистами в области нефтепереработки и поставщиками, а также в оптовой торговле в качестве одной из основных характеристик топлив для дизельных двигателей.

Испытания проводят на двигателе форкамерного типа, работающем при постоянной частоте вращения и постоянной нагрузке. Взаимосвязь результатов, полученных на испытательном двигателе и полноразмерных двигателях, работающих с переменной частотой вращения и переменной нагрузкой, до конца не определена [5].

Также для определения цетанового числа моторным методом существует ГОСТ ISO 5165. Для испытания данным методом используется установка стандартного одноцилиндрового форкамерного четырехтактного двигателя с постоянной скоростью вращения, переменной степенью сжатия и непрямым впрыском топлива. Стандарт охватывает шкалу цетановых чисел от 0 до 100.

Таким образом из всего сказанного следует, что определение цетанового числа моторными методами является наиболее эффективным и дает более точные результаты измерений, по сравнению с не моторными методами. Также существуют свои минусы, например, время определения около 20 минут, клапанные зазоры, изменение условий подвода топлива, эффективность подготовки эталонных смесей, нагар в двигателе, износ непосредственно самой установки, имеют большой габарит и требуют много места для их расположения. Все это может привести к появлению ошибок, и как следствие, неточным измерениям.

1.4 Безмоторные методы определения цетанового числа

Если моторный методы являются более точными с любым фракционным составом дизельного топлива, то безмоторные методы определения цетанового числа в основном опираются на анализ состава топлива, необходима постоянная перекалибровка экспресс-анализаторов при переходе с одного вида дизельного топлива на другой. Существует два метода для определения цетанового числа:

- количественные методы определения суммарного содержания различных компонентов, и вычисление их по процентному содержанию отдельных показателей;

• качественные способы определения присутствия компонентов.

Качественные методы, которые позволяют определить только пороговое содержание определяемого компонента, не дает возможности для продвижения как у самих производителей, так и потребителей нефтепродуктов, так как дают неправильную характеристику топлив.

Характеристики

Список файлов ВКР