Содержание
Введение
1 Биодизель
1.1 Введение
1.2 История вопроса.
1.3 Технологический процесс и производство биодизеля.
1.4 Мировой опыт применения биодизеля.
1.5 Информация о керосине
2 Расчет влияния добавки рапсового масла на ДВС.
2.1 Тепловой расчет двигателя
2.2. Расчет процессов рабочего цикла с учетом добавки растительного масла
2.3 Проверка правильности выбора принятых ранее ориентировочно параметров двигателя.
2.4 Анализ исследования влияния добавки рапсового масла и керосина на рабочий процесс и теплообмен двигателя
3 Тепловой баланс
3.1 Теплота, передаваемая охлаждающей среде (q охл., +q масл).
3.2 Теплота, теряемая с отработавшими газами.
4 Методика испытаний
4.1 Анализ способов получения растительных масел.
4.2 Способы очистки рафинированных растительных масел.
4.2.1 Способы очистки масел для производства биотоплива.
4.3 Методика стендовых испытаний
4.3.1 Оборудование экспериментального стенда.
4.3.2 Условия испытаний
4.4 Методика проведения исследований
4.4.1 Устойчивость топливных смесей на основе минерального и растительного масла.
4.4.2 Исследование влияния концентрации рапсового масла в топливной смеси на характеристики работы дизельного двигателя.
4.5 Оценка погрешностей измерений
4.5.1 Погрешность измерений на экспериментальном стенде
4.5.2 Погрешности измерений газоанализатором
4.6 Результаты исследования устойчивости топливных смесей на основе минерального и растительного масла.
4.7 Методика полевых испытаний.
4.8 Исследование мощности двигателя, в зависимости от % содержания масла.
4.8.1 Расчет эффективной мощности.
4.8.2 Результаты исследования мощности, в зависимости от % содержания рапсового масла
5 Безопасность жизнедеятельности
5.1 Безопасность жизнедеятельности на производстве
5.1.1 Анализ состояния безопасности жизнедеятельности на сельскохозяйственных предприятиях
5.1.2 Безопасность труда при обращении с нефтепродуктами
5.1.3 Инструкция по технике безопасности при работе по испытанию ДВС на испытательном стенде
5.1.4 План мероприятий по охране труда предприятия.
5.2 Безопасность жизнедеятельности в чрезвычайных ситуациях.
6 Охрана окружающей среды.
6.1 Законодательное обеспечение охраны окружающей среды
6.2 Влияние автомобильного транспорта на окружающую среду.
6.3 Оценка экологичности предложенных маслодизельных и маслокеросинных смесей
7 Экономическая эффективность
7.1 Технико-экономическое обоснование работы
7.2 Экономические показатели топливных смесей.
Заключение
Список использованных источников
Приложения
Состав чертежей
- Схема стенда для испытаний двигателей – 1 лист;
- Свойства различных растительных масел и сравнение топлива с биотопливом – 1 лист;
- Сравнительная физико-химическая характеристика – 1 лист;
- Схемы фильтраций- 1 лист;
- Крутящий момент – 1 лист;
- Эффективная мощность – 1 лист;
- Часовой расход топлива – 1 лист;
- Удельный расход топлива – 1 лист;
- Рабочие чертежи деталей + общий вид конструкции (6 деталей) – 1 лист.
- Проход трактора с плугом на различных смесях– 1 лист;
- Технико-экономические показатели – 1 лист.
Описание
Данная дипломная работа имеет своей целью решение задачи первого этапа стратегии развития энергетической базы автомобильного транспорта, а именно, технология получения и использования растительного масла и керосина.
Добавка рапсового масла в целом положительно влияет на эффективные показатели двигателя Д-144. После испытаний получены опытные данные, свидетельствующие о том, что добавка рапсового масла и керосина (70-30%%) в систему питания дизельного двигателя дает незначительное повышение мощности и наблюдается снижение расхода топлива.
Установлено, что использование топливной смеси с 70% содержанием рапсового масла и 30% керосина + H2, уменьшает выбросы загрязняющих веществ в окружающую среду при незначительном увеличении расхода топлива с 8,07 до 8,28 л, но при этом затраты сокращаются в целом на 1 л. топливной смеси на 5,3 рубля рапсовое масло 70%+ водород, и 5,6 рубля рапсовое масло 70%.
Таким образом, результаты выполнения дипломной работы заключаются в следующем:
1. Проведены испытания двигателя Д-144 на стенде КИ-13630 в лаборатории ДВС по адресу ул. Белинского, 112/6.
2. Исследовано влияние добавки растительного масла и керосина на эффективные и индикаторные показатели двигателя Д-144. После испытаний были получены опытные данные, свидетельствующие о том, что добавка растительного масла и керосина (70-30%), а так же с добавкой водорода в систему питания дизельного двигателя дает незначительное уменьшение мощности на 0,33 кВт и 1,57 кВт соответственно, наблюдается увеличение расхода топлива на 1,413 кг/час и на 0,43 кг/час, но при этом данная смесь по стоимости экономически выгоднее чистого дизельного топлива.
3. Проведен анализ существующих альтернативных топлив, которые используются как самостоятельно, так и в качестве добавки к традиционному топливу путем ознакомления с ними по литературным источникам.
4. В рамках дипломной работы проведен анализ и разработаны мероприятия по безопасности жизнедеятельности при проведении работ по испытанию двигателей внутреннего сгорания на испытательном стенде, а также рассмотрены разделы по безопасности жизнедеятельности в чрезвычайных ситуациях и по охране природы.
5. Дана оценка экономической эффективности от внедрения, предложенного устройства. Срок окупаемости составил около 4 лет. Минимальный срок окупаемости наблюдается при использовании топливной смеси с 70% рапсового масла и 30% керосина.
Анализ исследования влияния добавки рапсового масла и керосина на рабочий процесс и теплообмен двигателя
Исследования строятся так, что осуществляется постоянное замещение традиционных топлив альтернативными. В этой последовательности можно выделить три основных этапа:
-применение к традиционному топливу альтернативных в виде присадок;
- частичное замещение традиционных топлив альтернативными;
-применение альтернативных топлив в чистом виде.
Проблема использования растительного масла в качестве топлива для поршневых двигателей внутреннего сгорания (ДВС) включает обширный круг вопросов:
- изучение возможности перевода на растительное масло двигателей с
внутренним процессом смесеобразования и с внешним с искровым зажиганием;
- исследование параметров рабочего процесса двигателей при работе на водороде;
- определение оптимальных способов регулирования рабочего процесса;
- разработку систем топливоподачи и большой ряд других вопросов.
Исследования, направленные на использование растительного масла в качестве топлива для ДВС, проводились и проводятся при его использовании в качестве добавки (присадки), частичного замещения традиционных и альтернативных топлив на базе двигателей с искровым зажиганием, и для двигателей с воспламенением от сжатия. Это исследования многих отечественных и зарубежных авторов.
Результаты исследований параметров рабочего процесса двигателей с использованием растительного масла в качестве топлива для ДВС с внешним процессом смесеобразования, с искровым зажиганием показывают, что при определенных достоинствах имеются трудности организации нормальной работы двигателя, в частности всеми авторами отмечается наличие обратных вспышек в систему впуска, что нарушает нормальную работу двигателя.
Для кардинального исключения обратных вспышек на впуск, с целью сохранения уровня мощности ДВС, рекомендуется организация рабочего процесса с применением внутреннего процесса смесеобразования характерного для дизелей.
В ходе экспериментальных исследований работы тракторного дизеля Д-144 с добавками растительного масла двумя способами изучались качественное и количественное изменения протекания внутрицилиндровых процессов, определяющих мощностные, экономические и экологические показатели.
Добавка рапсового масла и керосина в соотношении 60%-70% привела к резкому снижению концентрации сажи и некоторому уменьшению температуры излучателя. При использовании топливной смеси концентрацией 60%-70% рапсового масла и керосина замечено некоторое увеличение эффективной мощности по некоторым частотам вращения коленчатого вала. Так при испытании двигателя, работающего на рапсовом масле, замечена тенденция к снижению содержания Ог в выхлопных газах. Практически во всех режимах работы двигателя, содержание в выхлопных газах окиси углерода соответствует уровню Евро-3, несмотря на явно выраженный тренд на увеличение содержания СО в выхлопных газах по мере увеличения концентрации растительного масла в топливной смеси.
Анализ влияния присадки рапсового масла и керосина на индикаторный КПД показывает, что вместе с интенсификацией процесса сгорания происходит увеличение полноты сгорания. Уменьшается конвективный и радиационный теплообмен, конвективный - за счет снижения температуры газов, радиационный - как следствие уменьшения концентрации сажи, температуры пламени. Все это способствует уменьшению составляющих не использования теплоты в цикле от несвоевременности и неполноты сгорания, теплообмена, изменения температуры и состава РТ, в результате индикаторный КПД несколько увеличивается.
Результатом увеличения конвективного и уменьшения радиационного тепловых потоков является соответственное изменение суммарного коэффициента не использования теплоты от теплообмена, этот факт является одной из причин увеличения индикаторного КПД дизеля.
