WEB-ресурс научно-практических конференций

ПОВЫШЕНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ДВИГАТЕЛЕЙ ТРАНСПОРТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ

К.т.н. Назарец В.С. , к.т.н. Приходько А.М. , Загоруля М.О.

Национальная металлургическая академия Украины, Днепропетровск

Поршневые двигатели внутреннего сгорания (ДВС) занимают доминирующее положение в энергетике и по оценкам специалистов сохранят его в ближайшие 20-30 лет. На ДВС приходится и большая часть эмиссии вредных веществ, поступающих в атмосферу, воду и на сушу. Мировые запасы нефти – сырья для производства бензиновых и дизельных топлив, близки к истощению.

Затронутые выше проблемы мировой транспортной энергетики в ведущих странах намечено решать внедрением альтернативных синтетических топлив и энергоносителей, производимых на основе ненефтяных горючих ископаемых либо нетрадиционных энергоресурсов, а также обезвреживанием отработавших в ДВС газов путем фильтрации, нейтрализации и дожигания. Задача увеличения коэффициента полезного действия (КПД) двигателя при этом не ставится, поскольку резервы его повышения при традиционных способах осуществления рабочих циклов исчерпаны. Перспективным видом топлива-энергоносителя для ДВС является водород, обеспечивающий низкий уровень токсичности отработавших газов, однако высокая стоимость его производства в настоящее время приводит к использованию водорода только в качестве добавки к традиционным топливам [1].

Расчетные уравнения термического КПД ДВС, так же как и экспериментальные исследования действительных циклов, показывают, что он зависит от степени сжатия и состава рабочего тела. Последний в уравнении для отражается как показатель адиабаты , где и – изобарная и изохорная теплоемкости рабочего тела соответственно. Уравнения ДВС получены для идеализированных условий, предполагающих неизменный состав рабочего тела в цикле и постоянство значений его теплоемкости. В действительности, для ДВС разомкнутого цикла, использующего углеводородное горючее и кислород атмосферного воздуха как окислитель, в начале цикла, а затем для продуктов горения. Кроме того, теплоемкость рабочего тела растет с увеличением температуры, а уменьшается [2].

Радикальным способом повышения КПД поршневых ДВС может стать нетрадиционная организация осуществления рабочих циклов, а именно переход на замкнутый цикл с искусственным рабочим телом на основе одноатомных (инертных) газов, значение которых имеет наибольшую величину среди газообразных химических элементов, а теплоемкость мало меняется с изменением температуры.

Применительно к наземным транспортным и технологическим машинам поиск систем и средств, обеспечивающих работоспособность энергетических установок вне зависимости от атмосферного воздуха является актуальной проблемой с точки зрения решения вопроса их эксплуатации в условиях аномального состояния атмосферы. В ДВС замкнутого цикла нуждается инженерная техника, для которой выброс отработавших газов в окружающую среду и всасывание из нее воздуха невозможно или нецелесообразно по техническим, экономическим либо санитарно-гигиеническим соображениям, например, при преодолении водных преград в погруженном состоянии и работе в зонах крупных аварий, сопровож­дающихся пожаром и выбросами вредных, радиоактивных или отравляю­щих веществ [3; 4] .

Выполненные расчетные исследования рабочих процессов ДВС с использованием искусственного рабочего тела с балластным компонентом [5] показали повышение эффективного КПД рабочего цикла, что приводит к увеличению мощности ДВС и снижению расхода жидкого топлива на 17–23 % при некотором росте показателей цикла, характеризующих тепловую и механическую напряженность деталей двигателя.

Список использованных источников:

1. Мищенко А.И. Применение водорода для автомобильных двигателей. – К.: Наукова думка, 1984. – 143 с .

2. Двигатели внутреннего сгорания: Теория поршневых и комбинированных двигателей/ Учебник для вузов по специальности «Двигатели внутреннего сгорания»; Вырубов Д.Н., Иващенко Н.А., Ивин В.И. и др.; Под ред. А.С. Орлина, М.Г. Круглова. - 4-е изд., перераб . и доп. - М.: Машиностроение, 1983. - 372 с .

3. Кривов В.Г., Путятинский В.А., Дружинин П.В. Особенности работы дизелей при всасывании воздуха из зоны пожара // Двигателестроение. – 1982. – № 8. – С. 45-47.

4. Кривов В.Г., Путятинский В.А., Агафонов А.Н., Прутчиков И.О. Экспериментальные исследования работы дизеля на искусственных газовых смесях, отличающихся по составу от воздуха // Двигателестроение. – 1989. - № 12. – С. 3-4.

5. Назарец В.С., Приходько А.М., Загоруля М.О. Оптимизация состава рабочего тела поршневых двигателей внутреннего сгорания // Подъемно-транспортная техника. – 2007. - № 1. – С. 60–70.