ПЗ_Тюфтин (1229833), страница 3

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

Текст из файла (страница 3)

Количественные методы определения качества, такие как электрофизический основаны на пропускании электрических, электромагнитных и акустических сигналов через исследуемые образцы.

Методы, связанные с пропусканием через пробу электромагнитных излучений различных частот, считаются наиболее удачными. К таким можно отнести: рентгеноскопические, радиоактивные и магнитно-резонансные, но и они имеют ряд недостатков, высокая цена, экологическая безопасность и большие габариты.

Спектрометрические методы, основанные на анализе спектров поглощения или пропускания топлив в широком диапазоне частот, такой метод позволяет уменьшить влияние состава сырья на измерение воспламеняемости топлив. Этот метод наблюдения использует принцип слежения за интенсивностями большого числа полос поглощения в инфракрасных спектрах углеводородов, и вычисляют цетановое число по множеству факторов. Это позволяет в значительной степени уменьшить ошибки измерения при определении других видов сырья. Для еще большего повышения точности каждого вида сырья строится отдельная калибровочная модель, и на основании анализа спектральной характеристики осуществляется выбор модели с наилучшим отражением зависимости спектрального поглощения от цетанового числа дизельного топлива.

Еще один наиболее известный метод, связан с применением серной кислоты, или метод прямого титрования. В ходе процесса реакции топлива с испытуемой фракцией изменяется приращение температуры кислоты. Анализируется путем обработки трех одинаковых проб серной кислотой с разной концентрацией с последующим изменением увеличения температуры реакционных смесей, по которым и идет определение продукта. Такие условия позволяют определить марки топлива.

Также для определения цетанового числа существует ГОСТ EN 15195-2014 [6]. Его суть заключается в определении задержки воспламенения средних дистиллятных топлив, для двигателей, работающих с воспламенением от сжатия с использованием камеры сгорания имеющей постоянный объем, при вводе топлива в сжатый воздух при заданных значениях давления и температуры. По полученным данным измерения задержки воспламенения вычисляют получаемое цетановое число.

Испытания для данного метода проводят на установке с постоянным объемом камеры сгорания, порцию топлива вводят в камеру сгорания с сжатым воздухом. Установленные датчики определяют начало впрыска и начало воспламенения в каждом однократном цикле. Полная процедура испытания состоит из 15 подготовительных циклов, обеспечивающих калибровку аппаратуры, и 32 последующих циклов необходимых для получения задержки воспламенения. Значения средней задержки воспламенения (ID) 32 циклов используют для вычисления, получаемого цетанового числа (DCN).

Все вышеперечисленные методы определения цетанового числа дизельного топлива не позволяют создать прибор для оперативного, быстродействующего контроля качества топлива. Но создание такого прибора повлечет за собой неточность измерений, а, следовательно, еще более низкое качество.

1.5 Выводы по обзору

Таким образом, цетановое число – характеристика воспламеняемости дизельных топлив, определяющая период задержки воспламенения смеси (промежуток времени от впрыска топлива до начала его горения). Чем выше цетановое число, тем меньше задержка воспламенения тем спокойнее и плавно горит топливная смесь.

Для двигателей стандартного назначения используют дизельные топлива с цетановым числом 40-55 [8]. Если это число составляет меньше 40, то период задержки воспламенения и скорость нарастания давления резко возрастает, что приводит к скорейшему износу двигателя.

На рынке продукции представлено большое количество оборудования для определения цетанового числа – как от различных оперативных, портативных и переносных (ИК-спектрометры, октано-цетанометры и т.д.) определяющих какой-либо физический или химический параметр, до промышленных агрегатов, требующих тщательного обслуживания для качественного анализа топлива.

Процесс измерения на двигателе является одним из самых длительных и дорогостоящих, но наиболее качественный и обеспечивающий прямое измерение цетанового числа и не зависит от состава смеси, нежели не моторные методы, для которых необходима постоянная перекалибровка при переходе, например, от классического топлива к биодизельному. Данные методы не приемлемы с точки зрения регламента [9] в первую очередь из-за их нечувствительности к цетаноповышающим присадкам. Современные присадки добавляются в тысячных долях процента, при этом могут изменить цетановое число на несколько единиц. Тем не менее, приборы, использующие эти методы, так называемые портативные экспресс-анализаторы, широко распространены благодаря тому, что стоимость такого анализатора в разы дешевле, чем стоимость тестового двигателя.

Из всего вышесказанного следует что цетановое число – важнейший параметр дизельного топлива, определяющий эксплуатационные характеристики дизеля. Чем выше цетановое число тем больше необходимы затраты на его производство. Но, на сегодняшний день, потребители не имеют возможностей для контроля данного показателя качества топлива на любом его этапе эксплуатации самостоятельно из-за отсутствия допустимых мобильных установок для точного анализа топлива. Появляется необходимость для усовершенствования существующих моторных методов оценки качества топлива [9].

2 УСТАНОВКА ИТ9-3

1. Назначение установки и требования к размещению

Установка ИТД-9-3 предназначена для определения значения цетанового числа по методу совпадения вспышек, данный метод принят в России в качестве стандартного метода. Установка ИТ9-3 представляет собой одноцилиндровый четырехтактный дизель с вихревой камерой и переменной степенью сжатия, его основные технические характеристики:

- диаметр цилиндра – 85 мм

- ход поршня – 115 мм

- рабочий объем цилиндра – 0,652 л

- степень сжатия – от 7 до 23

- число оборотов – 900 10 об/мин

Также на установке находится привод асинхронного электродвигателя переменного тока, пульт управления с контрольно-измерительными приборами, систем двигателя, вспомогательного оборудования и образцов топлив.

Установлены следующие требования к помещению для установки ИТ9-3 [18]. Установку следует располагать на специальном фундаменте в отдельной светлой комнате, площадью не менее 20 м2на первом этаже здания. Размещение фундамента необходимо выполнять таким образом, чтобы к двигателю был свободный подход со всех сторон, и хорошее освещение. Пол в помещении необходимо применять керамический или цементный. В помещении необходима установка приточно-вытяжной вентиляции, обеспечивающей 15-20 кратный обмен воздуха в час. Рядом с помещением где располагается установка, должно быть дополнительное помещение для хранения разливки, и приготовления образцов топлив, оборудованное вытяжной вентиляцией (18-20 кратный объем воздуха) и вытяжным шкафом. В это помещение должна быть подведена горячая и холодная вода.

Установка ИТ9-3 имеет жидкостное охлаждение термосифонно-испарительного типа, в которую подается вода из водопровода. Систему охлаждения монтируют из обычных водопроводных труб: она состоит из магистрали, подводящей воду из водопроводной сети к фундаменту установки, и магистрали, отводящей воду из системы охлаждения двигателя в канализацию. Обе магистрали соединены с системой охлаждения двигателя медными трубками, диаметр которых определяется из расчета часового расхода воды для нормального охлаждения двигателя. Для установки ИТ9-3 расход воды равен 250 литров в час, необходимый диаметр труб подводящей системы равен 13 мм.

Напряжение в сети должно быть постоянным. Для асинхронного электродвигателя необходим ток напряжением 220 и 380 В, для электронагревательных приборов 127 В. Если в помещении нет электроэнергии напряжением 127 В, то необходимо установить понижающий трансформатор мощностью 3-5 кВт (для одной установки). Всю электропроводку целесообразно выполнять во взрывобезопасном исполнении. В лаборатории где размещена установка, должен быть расположен электрощит с оборудованием и приборами, рассчитанными на соответствующее напряжение (амперметры вольтметры, рубильники, плавкие предохранители и т.д.). Приборы и оборудование электрощита необходимо монтировать на мраморной панели.

Комнату для приготовления топлив оборудуют вытяжным шкафом и вентиляцией с 18-20 кратным обменом воздуха. Стены комнаты должны быть окрашены белой масляной краской.

После расположения установки на фундаменте, монтируют выхлопную систему, так как в этом возникает необходимость из-за работы самой установки. Систему отвода отработанных газов (ОГ) для установки ИТ9-3 монтируют из железных труб внутренним диаметром не менее 52 мм. Длина всех труб не должна превышать 6 метров, и они должны иметь не более двух изгибов (колен). Изгибы необходимо делать плавными (радиусом 150-200 мм).

Все помещения где располагается установка и где смешиваются образцы топлив, должны быть оборудованы по всем стандартам противопожарной безопасности, обеспечены сигнализацией и всеми необходимыми противопожарными средствами [18].

2.2 Методы отбора топлив

Эталонные топлива, необходимые для проведения опытов, делятся на две группы: первичные и вторичные. К первичным относятся цетан гептаметилнонан (ГМН) или альфаметилнафталин (АМН) и смеси данных материалов с подобранным по объему составом. Используя в качестве первичного эталона гептаметилнонан, цетановое число эталонной смеси определяют согласно зависимости

. (2.1)

Замена АМН на ГМН в качестве низкоцетанового компонента была проведена в 1962 году из-за того, что, он охарактеризовал себя лучшей устойчивостью при хранении и доступностью. Для ГМП было определено цетановое число равное 15 на основании определения его цетанового числа с использованием смесей цетана и АМН в качестве первичных эталонных смесей.

К вторичным эталонным топливам относятся смеси, составленные в объемном соотношении из двух отобранных партий смесей углеводородных смесей, обозначаемые:

- В-топливо (высокоцетановое);

- Н-топливо (низкоцетановое).

Смазывающая способность дизельного топлива.

Показатель, оценивающий изнашивание трущихся пар топливной системы, работающих в среде данного топлива. Величина изнашивания деталей зависит от наличия и свойств смазывающей пленки на поверхности металла, образованной составом топлива. Гидроочищенные, низкосернистые дизельные топлива содержат относительно стабильные сернистые соединения, которые не обладают достаточной адсорбционной активностью, для образования смазывающей пленки. Из-за этого снижение содержания серы в дизельном топливе является определяющим фактором в ухудшении его смазывающей способности.

Смазывающая способность топлива зависит не только от содержания серы, но и от вязкости и фракционного состава. При снижении вязкости и облегчении фракционного состава смазывающая способность топлива также ухудшается. Смазывающая способность низкосернистых зимних и арктических дизельных топлив значительно хуже, чем летних.

2.3 Исследование процессов дизеля установки ИТ9-3 в программе “Дизель-РК”

Общие сведения о программе.

Компьютерная программа “Дизель-РК” разработана на кафедре поршневых двигателей МГТУ им. Н.Э. Баумана, её разработчиком является профессор Кулешов А.С. Программа предназначена для расчета и оптимизации двухтактных и четырехтактных двигателей внутреннего сгорания. На ней существует возможность проводить тепловые расчеты, анализ и исследования типов двигателей внутреннего сгорания, таких как: дизельные, бензиновые (карбюраторные и с впрыском бензина), газовые (обычные, форкамерные).

“Дизель-РК” – это та программа, которая принадлежит к классу термодинамических программ, поэтому позволяет исследовать двигатели с различными системами наддува, возможность подбирать агрегаты наддува к поршневой части, исследовать процессы газообмена, включая оптимизацию фаз газораспределения.

В программе выполнена РК-модель: модель смесеобразования и сгорания в дизеле которая позволяет рассчитывать скорость тепловыделения с учетом:

- диаметра, количества и направленности сопловых отверстий;

- формы характеристики впрыска, включая многофазный (многоразовый) впрыск;

- формы камеры сгорания;

- интенсивности вихря

- системы рециркуляции отработавших газов.

2.4 Настройка и расчет данных в программе

Настройку программы необходимо начать с ввода данных в зависимости от типа выбранного двигателя, условий эксплуатации, и окружающей среды. Для создания проекта необходимо воспользоваться “Мастером создания проекта”, с помощью которого можно создать файл с данными исследуемого двигателя (таблицы 2.1, 2.2, 2.3, 2.4).

Таблица 2.1 – Исходные данные двигателя установки ИТ9-3

Параметр	Значение
Тактность	4
Тип рабочего процесса	дизельный
Число цилиндров	1
Система охлаждения, жидкостная/воздушная	жидкостная
Диаметр цилиндра, мм	85
Ход поршня, мм	115
Номинальная частота вращения, мин-1	900
Степень сжатия	Переменная от 7 до 23
Параметры окружающей среды давление, бар температура, К	1 288
Область применения	на суше и на море
Конструкция головки цилиндра, 2-х/4-х клапанная	2

Окончание таблицы 2.1

Таблица 2.2 – Дополнительные параметры по цилиндропоршневой группе

Параметр	Значение
Материал поршня (головки поршня)	чугун
Количество компрессионных колец в зоне I (в головке поршня, выше оси пальца)	4
Количество компрессионных колец в зоне II (в тронковой части ниже оси пальца)	1

Таблица 2.3 – Дополнительные параметры в топливной аппаратуре

Параметр	Значение
Количество форсунок (в одном цилиндре)	1
Диаметр сопловых отверстий, мм	0,3
Количество струй (количество сопловых отверстий)	7
Угол опережения подачи топлива, град. относительно ВМТ	13
Форма камеры сгорания	с предкамерой

Таблица 2.4 – Дополнительные параметры по системе газообмена

Параметр	Значение
Длина впускного трубопровода, мм	250
Диаметр впускного трубопровода, мм	250
Периметр впускного трубопровода (для некруглых трубопроводов), мм	53
Число цилиндров, объединенных общим впускным трубопроводом	1
Длина выпускного трубопровода, мм	250
Диаметр выпускного трубопровода, мм	250
Число цилиндров, объединенных общим выпускным коллектором	1
Число выпускных каналов на цилиндр,	1
Схема выпускных каналов, тандемная / разветвленная / одиночная	одиночная
Длинна выпускных каналов, мм	210
Число впускных каналов на цилиндр,	1
Схема впускных каналов, тандемная / разветвленная / одиночная	одиночная
Длина впускных каналов	250

Окончание таблицы 2.4

Параметр	Значение
Окончание выпуска, гр. угла ПКВ после ВМТ	50
Начало впуска, гр. угла ПКВ до ВМТ	13
Окончание впуска, гр. угла ПКВ после НМТ	190

Характеристики

Список файлов ВКР