Четверг, 27.06.2019, 00:57
Высшее образование
Приветствую Вас Гость | RSS
Поиск по сайту



Главная » Статьи » Техника. Технические науки

ОЦЕНКА ВРЕМЕНИ НАХОЖДЕНИЯ ТОПЛИВА В ЗОНЕ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ОБРАБОТКИ

Р.В. Пуков
С.В. Колупаев, кандидат технических наук, доцент А.С. Колотов, кандидат технических наук, доцент
С.А. Кожин
ФГБОУ ВО «Рязанский государственный агротехнический университет им. П.А. Костычева»

ОЦЕНКА ВРЕМЕНИ НАХОЖДЕНИЯ ТОПЛИВА В ЗОНЕ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ОБРАБОТКИ

Рассмотрены результаты исследований оптимизации размещения штуцеров топливопо- дачи в теле емкости небольшого объема, размещаемой в топливопроводе двигателя, с жестко закрепленным на ней высокочастотным излучателем, формирующим зону ультразвуковой обработки. Эксперименты по выявлению зависимости изменения эффективности работы устройства для энергонасыщения топлива дизельных двигателей в зависимости от времени нахождения топлива в камере обработки, которое зависит от способа его подачи, проводились с использованием дизельного двигателя YANMAR 4TNV88-BGGE. Выход обработанного топлива из камеры обработки в топливный насос двигателя для последующей его подачи в камеру сгорания на протяжении всего эксперимента осуществлялся через штуцер №1. Подача топлива в камеру обработки осуществлялась через штуцера № 9, 7 и 2. Кратность измерений составляла 7 минут, количество контрольных сессий - 6. Опытным путём установлено, что существует прямая зависимость повышения эффективности работы устройства при различных вариантах подачи топлива в камеру обработки: результаты показывают, что эффективность работы устройства меняется в зависимости от времени нахождения топлива в камере обработки, которое зависит от способа его подачи.

Ключевые слова: двигатель, кавитация, расход, топливо, ультразвуковая обработка.

Введение. Сложившаяся в мире неблагоприятная экологическая обстановка, постепенное истощение мировых запасов нефти, обусловленное ограниченностью геологических запасов основных видов энергоносителей (таблица 1) [1], постоянное повышение цен на традиционные моторные топлива говорят об актуальности работ, направленных на поиск более рационального и эффективного использования существующих энергоресурсов.

Повышенное внимание мировой общественности к проблемам рациональности и эффективности использования существующих энергоресурсов, повсеместного внедрения технологий энергосбережения и поиска возобновляемых источников энергии в настоящее время, безусловно, является одной из важнейших особенностей развития современного общества [9, 2, 7].

Таблица 1 - Мировые запасы ископаемых энергоносителей (в млрд т)

Учитывая насколько велика доля дизельной автотракторной техники в АПК России, данная проблема становится актуальной практически для всех предприятий, чья деятельность связана с сельским хозяйством.

Для повышения экономии топлива в области топливосбережения изучаются различные возможности улучшения эксплуатационных характеристик автотракторных дизелей: за счет применения смесевого топлива [10], внесения в топливо присадок, которые (в подавляющем большинстве случаев) хоть и недостаточно снижают мощность, но, тем не менее, хорошо влияют на получение определенного состава и процентного соотношения выхлопных газов двигателя за счёт энергонасыщения топлива внешним комбинированным воздействием [8].

Материалы и методы. В настоящее время разработан опытный образец устройства (рисунок 1) для энергонасыщения топлива дизельных двигателей, имеющих достаточно высокий коэффициент полезного действия (КПД). Данный тип устройств достаточно компактен и потребляет, как правило, относительно небольшое количество энергии, имея при этом достаточно высокий коэффициент полезного действия [6].

Устройство отличается довольно низким потреблением энергии при работе, единственным требованием является необходимость его подключения к бортовой сети сельскохозяйственной техники [4].

Состоит устройство из двух частей: блока управления и камеры ультразвуковой обработки топлива, которые соединены друг с другом электрическим кабелем. Камера ультразвуковой обработки топлива монтируется в моторном отсеке, в разрыве топливопровода, между топливным баком и насосом высокого давления. Для расположения камеры ультразвуковой обработки топлива не существует каких-либо специальных требований, её работа осуществляется в тех же внешних условиях, что и работа двигателя.

Рисунок 1 - Устройство для ультразвуковой обработки топлива

Блок управления камеры ультразвуковой обработки топлива размещается в кабине сельскохозяйственной техники, в любом удобном для оператора месте.

При работе устройство использует энергию бортовой электрической сети сельскохозяйственной техники и потребляет от 30 до 60 Вт, в зависимости от режима его работы. Естественно, столь низкое дополнительное потребление не требует никаких изменений или дополнений к бортовой электрической сети единицы сельскохозяйственной техники, на которой будет установлено данное устройство. Монтаж и демонтаж устройства достаточно прост и может быть произведён как при плановом техническом обслуживании, так и, при необходимости, в полевых условиях.

Принцип работы устройства достаточно прост и понятен. При включении устройства блок управления активирует ультразвуковой излучатель, закреплённый на днище камеры обработки топлива, при этом во время нахождения топлива в камере обработки, вследствие генерируемых излучателем высокочастотных колебаний (43-45 кГц), в нем происходят интенсивные кавитационные процессы (так называемый «разрыв сплошности жидкости») [3], что при попадании топлива в камеру сгорания двигателя способствует его лучшему испарению и сгоранию, уменьшая при этом потребление топлива [4].

Испытания устройства были проведены на базе Института механики и энергетики ФГБОУ ВПО «Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва» [7] и показали его эффективность. Кроме подтверждения эффективности работы устройства в области экономии топлива, в программу эксперимента также входила проверка изменения расхода дизельного топлива ДТ ГОСТ 305-2013 при работе на дизельном двигателе YANMAR 4TNV88-BGGE, до и после обработки его в устройстве для ультразвуковой обработки топлива, в зависимости от способа подачи и времени нахождения в камере ультразвуковой обработки топлива.

Второй вариант (рисунок 4) предусматривал подачу топлива через штуцер №7, выход обработанного топлива осуществлялся через штуцер №1.

Так как опытный образец (рисунок 2) предусматривает возможность различных вариантов подачи топлива в камеру устройства для ультразвуковой обработки топлива, были опробованы три варианта, каждый из которых отличался результатом от предыдущего [4].

Рисунок 2 - Камера ультразвуковой обработки топлива

Проведя анализ результатов эксперимента [5], мы сделали вывод о прямой зависимости повышения эффективности работы устройства при различных вариантах подачи топлива в камеру обработки: результаты показывают, что эффективность работы устройства меняется в зависимости от времени нахождения топлива в камере обработки, которое зависит от способа его подачи.

Топливо подавалось в камеру ультразвуковой обработки через штуцера 9, 7 и 2, а выходило через штуцер 1.

Была произведена макетная визуализация процесса прохождения топлива через камеру ультразвуковой обработки в зависимости от способа его подачи.

Первый вариант (рисунок 3) предусматривал подачу топлива через штуцер №9, выход обработанного топлива осуществлялся через штуцер № 1.

Рисунок 3 - Первый вариант подачи топлива в камеру ультразвуковой обработки топлива

Второй вариант (рисунок 4) предусматривал подачу топлива через штуцер №7, выход обработанного топлива осуществлялся через штуцер №1.

Рисунок 4 - Второй вариант подачи топлива в камеру ультразвуковой обработки топлива

Третий вариант (рисунок 5) предусматривал подачу топлива через штуцер №2, выход обработанного топлива осуществлялся через штуцер № 1.

Рисунок 5 - Третий вариант подачи топлива в камеру ультразвуковой обработки топлива

Результаты и обсуждение. Результаты макетной визуализации подтвердили предположение о влиянии времени нахождения топлива в камере ультразвуковой обработки топлива на показатели его экономии. В зависимости от времени заполнения камеры ультразвуковой обработки топлива, время нахождения топлива в ней до выхода через штуцер №1 увеличивалось.

Так, время заполнения камеры ультразвуковой обработки топлива при первом варианте подачи топлива (рисунок 3) составило более 12 секунд, при втором - 9 секунд (рисунок 4), при третьем - 7 секунд (рисунок 5).

Учитывая, что при подаче топлива через штуцер №2 (рисунок 5) дополнительно создавался эффект завихрения потока, обеспечивая циркуляцию топлива внутри камеры ультразвуковой обработки, в данном случае топливо находилось в камере ультразвуковой обработки топлива дольше, чем при подаче через штуцера №9 и 7.

Заключение. Таким образом, результаты проведения эксперимента [5], составляющие следующие показатели:
- при подаче через штуцер №9 экономия топлива составила 3 %;
- при подаче через штуцер №7 экономия топлива составила 6 %;
- при подаче через штуцер №2 экономия топлива составила 7,5 % - можно считать вполне объяснимыми.

 

Библиографический список

1. Инновационное развитие альтернативной энергетики [Текст]: науч. изд. - М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2010. - Ч. 1. - 348 с.
2. Кокорев, Г.Д. Тенденции развития системы технической эксплуатации автомобильного транспорта [Текст] / Г.Д. Кокорев, И.А. Успенский, И.Н. Николотов // Перспективные направления развития автотранспортного комплекса: сборник статей II Международной научно-производственной конференции. - Пенза, 2009. - С. 135-138.
3. Пирсол, И. Кавитация [Текст] / И. Пирсол. - М.: «МИР», 1975. - 69 c.
4. Пуков, Р.В. Испытания дизеля YANMAR 4TNV88-BGGE, укомплектованного устройством для энергонасыщения топлива [Текст] / Р.В. Пуков // Энергоэффективные и ресурсосберегающие технологии и системы: межвузовский сборник научных трудов. - Саранск: Издательство Мордовского университета, 2017. - С. 59-64.
5. Пуков, Р.В. Оценка топливопотребления двигателей при ультразвуковой обработке топлива [Текст] / Р.В. Пуков // Техника и оборудование для села. - 2017. - № 11. - С. 12-18.
6. Результат экспериментального исследования устройства для энергонасыщения топлива на дизеле Д-243 [Электронный ресурс]/ Г.З. Кайкацишвили, А.А. Симдянкин, Н.В. Бышов, С.Н. Борычев, И.А. Успенский, И.А. Юхин // Научный журнал КубГАУ. - №100(06). - 2014. - Режим доступа: http://ej.kubagro.ru/2014/06/pdf/106.pdf (дата обращения: 08.12.2017).
7. Сбережение энергозатрат и ресурсов при использовании мобильной техники [Текст] / Н.В.Бышов, С.Н. Борычев, И.А. Успенский [и др.]. - Рязань: ФГОУ ВПО РГАТУ, 2010. - 186 с.
8. Симдянкин, А.А. Смешивание многокомпонентного топлива [Текст] / А.А. Симдянкин, Г.З. Кайкацишвили // Вестник РГАТУ им. П.А. Костычева. - 2013. - № 1(17). - С. 68-71.
9. Успенский, И.А. Основы совершенствования технологического процесса и снижения энергозатрат картофелеуборочных машин [Текст] : дис. ...докт. техн. наук /И.А. Успенский. - М., 1997. - 396 с.
10. Уханов, А.П. Дизельное смесевое топливо [Текст] /А.П. Уханов, Д.А. Уханов, Д.С. Шеменев. - Пенза, 2012. - С. 22.

Источник: "Известия нижневолжского агроуниверситетского комплекса" № 2 (50), 2018


Категория: Техника. Технические науки | Добавил: x5443 (08.06.2019)
Просмотров: 17 | Теги: двигатель, топливо | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
...




Copyright MyCorp © 2019 Обратная связь