ПРИМЕНЕНИЕ ВОДОТОПЛИВНОЙ ЭМУЛЬСИИ В АВТОТРАКТОРНОМ ДИЗЕЛЕ

Экологизация ДВС
Bibliography (transliterated):
1. Gladkov O.A. Sozdanie malotoksichnyh dizelej rechnyh sudov /
O.A. Gladkov, E.Ju. Lerman – L.: Sudostroenie, 1990. – 112 s. 2.
Somov V.A. O primenenii vodotoplivnyh jemul’sij v dizeljah / V.A.
Somov, Dvigatelestroenie.–1988.– No 3.– S. 35–37. 3. Parsadanov
I.V. Povyshenie kachestva i konkurentosposobnosti dizelej na osnove
kompleksnogo toplivno-jekologicheskogo kriterija. / I.V. Parsadanov
– Harkov: izdat. centr NTU “HPI”, 2003.– 244 s. 4. Ceccarelli
Ulderico. Metti l’emulsistem nel tuo motor // Tecnol. Serv. Pubbl.–
1987.– 7.– No 5.– Р 52 –54, 58 – 59. 5. Zhang T. Experimental study
on water particles in the combustion of marine four-stroke diesel
engine operated with emulsified fuels. / T. Zhang, H. Okada, T. Tsu-
kamoto, K. Ohe – Paper No 193. – CIMAC 2007. – Vienna.
УДК 621.433:621.436.068
И.В. Парсаданов, д-р техн. наук, А.А. Теплицкий, инж., И.Н. Карягин, инж.,
B.B. Солодовников, канд. техн. наук, С.А. Кравченко, канд. техн. наук,
П.Г. Ходак, инж.
ПРИМЕНЕНИЕ ВОДОТОПЛИВНОЙ ЭМУЛЬСИИ В АВТОТРАКТОРНОМ ДИЗЕЛЕ.
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ И ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ. (ЧАСТЬ II)
Введение. В первой части статьи приведены
результаты экспериментальных исследований по
оценке влияния водотопливных эмульсий, изго-
товленных научно-инвестиционной компанией
«Корал Инвест Технологии» на основе стандартно-
го дизельного топлива производства Кременчуг-
ского НПЗ (ДСТУ 4840-2007) с добавками эмуль-
гатора, на показатели токсичности и дымности от-
работавших газов автотракторного дизеля. Изгото-
витель дал название этому топливу – ТЭД (топливо
экологическое дизельное). Основным преимущест-
вом ТЭД перед другими водотопливными эмуль-
сиями является высокая стабильность при хране-
нии. Например, проба ТЭД12,3-0, полученного на
основе дизельного топлива с добавкой 2,3 % по
массе эмульгатора, сохранила свою стабильность
на протяжении проведения исследований в научно-
исследовательской лаборатории кафедры ДВС
НТУ «ХПИ» в течение более 2000 часов.
Во второй части статьи приведены данные о
влиянии ТЭД на энергетические и экономические
показатели дизеля.
Цель исследований оценить расхода топлива
и мощность автотракторного дизеля при работе на
ТЭД с различными концентрациями воды и уров-
нем диспергации.
Объект и методика исследований. Исследо-
вания проведены на дизеле 4ЧН 12/14 (СМД-19Т).
Методика исследований приведена в первой части
статьи, там же даны сведения об основных харак-
теристиках топлив.
Результаты исследований. Влияние ТЭД на
экономические показатели дизеля.
Зависимости часовых расходов ДТ и ТЭД от
содержания воды в ТЭД на режимах максимальной
мощности дизеля по внешней характеристике при
ДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ 2’2011
частотах вращения коленчатого вала n = 2000, 1500
и 1000 мин -1 приведены на графиках (рис.1 и 2).
Приведенные данные свидетельствуют о том,
что с увеличением состава воды часовой расход
ТЭД возрастает. Для обеспечения номинальной
мощности (n = 2000 мин -1 ) при роботе на ТЭД19,4-
0 необходимо увеличить часовой расход эмульсии
на 4,8 кг/ч в сравнении с ДТ. При работе на
ТЭД31,2-0 – на 9,6 кг/ч. Для обеспечения макси-
мального крутящего момента (n = 1500 мин -1 ) при
роботе на ТЭД19,4-0 необходимо увеличить часо-
вой расход эмульсии на 3,6 кг/ч в сравнении с ДТ.
При роботе на ТЭД31,2-0 – на 7,5 кг/ч.
Рис. 1 Зависимости часовых расходов ДТ и ТЭД от
содержания воды в ТЭД
Одновременно, как это видно из рис. 2, рас-
ход ДТ в ТЭД при увеличении содержания воды
уменьшается. Наиболее эффективно с точки зрения
экономии ДТ использование ТЭД с содержанием
воды 15…25 %. При роботе дизеля на ТЭД19,4-0 на
режиме номинальной мощности расход ДТ умень-
121Экологизация ДВС
шился на 2,12 кг/ч, на режиме максимального кру-
тящего момента – на 1,4 кг/ч.
21,44 кг/ч до 20,62 кг/ч (на 3,8 %), на режиме мак-
симального крутящего момента с 16,93 кг/ч до
16,42 кг/ч (на 4,3 %).
Рис. 2. Зависимости часового расхода ДТ от
содержания воды в ТЭД
Положительное влияние воды на сгорание ДТ
подтверждается зависимостями эффективного КПД
при максимальной мощности от содержания воды в
ТЭД (рис.3).
В определенной мере на топливную эконо-
мичность дизеля влияет уровень диспергации водо-
топливной эмульсии. Для оценки влияния диспер-
гации на расход топлива проведены исследования
дизеля при работе на ТЭД23,2 с тремя уровнями
диспергации. Влияние уровня диспергации на рас-
ход топлива при работе дизеля на максимальной
мощности показано на рис. 4.
Рис. 4. Зависимости часового расхода ТЭД от
уровня диспергации
Влияние ТЭД на мощность дизеля
Из данных нагрузочных характеристик дизе-
ля, при равных значениях объемных цикловых
подачах топлива, близких к максимальной мощно-
сти получены зависимости влияния содержания
воды в ТЭД на мощность дизеля (Рис. 5).
Рис. 5. Изменение мощности дизеля от
содержания воды в ТЭД
Рис. 3. Зависимости эффективного КПД от
содержания воды в ТЭД
Анализируя полученные данные можно отме-
тить, что 1 и 2 диспергации (средний диаметр ка-
пель воды в ТЭД 4…8 мкм) практически не влияют
на расход топлива. С диспергацией 3 (средний
диаметр капель воды 2 мкм) на режиме номиналь-
ной мощности дизеля расход ТЭД снижается с
122
Из приведенных данных можно установить,
что с учетом равных объемных расходов топлива
номинальная мощность дизеля при работе на
ТЭД19,4-0 уменьшилась на 16,9 %, а при работе на
ТЭД31,2-0 – на 28,5 %. Мощность дизеля на скоро-
стном режиме максимального крутящего момента
при работе на ТЭД19,4-0 уменьшилась на 15,2 %, а
при работе на ТЭД31,2-0 – на 27,5 %. При частоте
вращения дизеля n = 1000 мин -1 при работе на
ДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ 2’2011Экологизация ДВС
ТЭД19,4-0 мощность уменьшилась на 16,3 %, а при
работе на ТЭД31,2-0 – на 28,4 %.
Если учитывать расход только ДТ (без учета
воды и эмульгатора), то можно отметить увеличе-
ние мощности дизеля на 5…7 %.
Выводы
1. Расход ДТ в ТЭД уменьшается по мере
роста содержания воды в ТЭД, что обеспечивает
увеличение эффективного КПД дизеля при его ра-
боте на ТЭД. При одинаковых расходах ДТ мощ-
ность дизеля при работе на ТЭД возрастает на 5…7
%.
2. Наиболее значительное снижение расхода
ДТ в ТЭД отмечается при 15-25% содержании во-
ды.
3. Для обеспечения заданной мощности при
работе дизеля на ТЭД в сравнении с ДТ необходи-
мо увеличивать расход топлива.
4. Дополнительная диспергация позволяет
уменьшить расход ДТ в ТЭД.
С учетом экологической эффективности и
снижения расхода потребляемого ДТ целесообраз-
но проведение испытаний ТЭД в условиях эксплуа-
тации на городском автомобильном транспорте
УДК 629.4.018
А.П. Поливянчук, канд. техн. наук
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО И
КОМПЕНСАЦИОННОГО СПОСОБОВ ИЗМЕРЕНИЯ МАССОВОГО РАСХОДА
ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ ДИЗЕЛЯ В МИКРОТУННЕЛЕ
Введение
Для измерения одного из основных норми-
руемых экологических показателей дизелей – мас-
сового выброса твердых частиц (ТЧ) с отработав-
шими газами (ОГ) используется микротуннель
(МКТ). Это сложное, дорогое оборудование, со-
стоящее из отдельных функциональных узлов [1].
Одним из наиболее дорогостоящих узлов совре-
менных МКТ является измеритель массового рас-
хода ОГ, поступающих в МКТ – параметра G огт .
Особенность данного узла состоит в том, что вели-
чина G огт измеряется косвенным путем (прямое
измерение не может быть выполнено по причине
высоких температур, загрязненности и химической
агрессивности потока ОГ). Сегодня в измерителях
G огт наиболее часто используется дифференциаль-
ный способ определения данной величины, осо-
бенностью которого является применение дорогих
высокоточных измерителей газового потока [2]. В
ходе выполнения научной темы ДН-64-08 сотруд-
никами кафедры экологии СНУ им. В. Даля пред-
ложен альтернативный – компенсационный способ
измерения G огт , который предусматривает исполь-
зование менее точного и более дешевого измери-
тельного оборудования. В данной работе оценена
эффективность предложенного способа по крите-
рию точности применяемого оборудования.
ДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ 2’2011
Постановка задачи
Целью исследований являлось сравнение
дифференциального и компенсационного способов
измерения G огт по критерию точности используе-
мого измерительного оборудования, определяющей
его стоимость. Для достижения данной цели реше-
ны следующие задачи: 1) изучение условий изме-
рения массового расхода G огт в МКТ; 2) анализ
дифференциального и компенсационного способов
измерения G огт ; 3) разработка методики определе-
ния допустимых погрешностей расходомеров в
измерителях G огт ; 4) сравнение обоих способов из-
мерения G огт по критерию точности применяемого
оборудования и анализ полученных результатов.
Изучение условий измерения массового
расхода G огт в МКТ
Контроль величины G огт в МКТ является од-
ним из элементов процесса определения экологи-
ческого параметра – массового выброса ТЧ с ОГ
дизеля — PT m (рис. 1):
 
P f
PT m    
   G рг   sam


 a


  q   G ,
ог


 b   c
(1)
где P f – масса ТЧ, собранная на фильтрах, мг; G рг –
массовый расход ОГ, разбавленных воздухом в
МКТ, г/ч;  sam — продолжительность прохождения
пробы разбавленных ОГ через патрон с фильтрами,
ч; q – коэффициент разбавления ОГ; G ог – массо-
вый расход ОГ в выхлопной трубе дизеля, кг/ч.
123