Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние вопроса и задачи исследований 14
1.1 Причины применения биотоплива в качестве моторного топлива автотракторной техники 14
1.2 Опыт использования биотоплива в авиационных и автотракторных двигателях 20
1.3 Обзор и анализ систем питания тракторного дизеля при работе на дизельном смесевом топливе 27
1.4 Обзор и анализ конструкций смесителей растительных и минеральных компонентов смесевого топлива 32
1.5 Обоснование темы и задачи исследований 37
2 Обоснование выбора масличной культуры в качестве биологического компонента смесевого топлива 39
2.1 Сурепица - перспективная масличная культура для производства биотоплива 39
2.2 Результаты хроматографического анализа натурального и обработанного ультразвуком сурепного масла и смесевого сурепно-минерального топлива 43
2.3 Элементарный состав и расчет низшей теплоты сгорания смесевого сурепно-минерального топлива 47
выводы 50
3 Расчетно-теоретическое обоснование показателей дизеля и эксплуатационных показателей сельскохозяйственного трактора в составе мта при работе на смесевом сурепно-минеральном топливе
3.1 Теоретическое обоснование показателей дизеля при работе на сурепно-минеральном топливе 52
3.2 Теоретическое обоснование эксплуатационных показателей трактора в составе мта при работе на сурепно-минеральном топливе 60
выводы 69
4. Конструктивная адаптация колесных тракторов класса 14 кн к работе на смесевом сурепно-минеральном топливе 71
Выводы 78
5 Программа и методика экспериментальных исследований 79
5.1 Программа и объекты экспериментальных исследований 79
5.2 Методика лабораторных исследований по определению физических и теплотворных свойств сурепного масла и смесевого сурепно-минерального топлива 81
5.2.1 Оборудование и приборное обеспечение 81
5.2.2 Методика определения кинематической вязкости сурепного масла и сурепно-минерального топлива 84
5.2.3 Методика определения динамической вязкости сурепного масла и сурепно-минерального топлива 84
5.2.4 Методика определения плотности сурепного масла и сурепно-минерального топлива 85
5.2.5 Методика определения температуры вспышки сурепного масла в открытом тигле 86
5.3 Методика оценки влияния ультразвуковой обработки на физические и химические показатели сурепного масла и смесевого сурепно-минерального топлива 88
5.3.1 Объект и аппаратура для исследований 88
5.3.2 Методика ультразвуковой обработки сурепного масла и сурепно-минерального топлива 88
5.4 Методика лабораторных исследований предлагаемого смесителя растительного масла и минерального топлива 90
5.4.1 Объект и аппаратура для исследований 90
5.4.2 Методика лабораторных исследований смесителя растительного масла и минерального топлива 92
5.4.3 Методика оценки качества смешивания сурепного масла
и минерального топлива предлагаемым смесителем 93
5.5 Тарировка измерительной аппаратуры 95
5.6 Методика стендовых исследований тракторного дизеля при работе на смесевом сурепно-минеральном топливе 97
5.6.1 Оборудование и приборное обеспечение 97
5.6.2 Методика экспериментальной оценки дизеля Д-243-648 при работе на минеральном и смесевом сурепно-минеральном топливе 102
5.6.3 Методика снятия и обработки индикаторных диаграмм рабочего процесса дизеля Д-243-648 105
5.7 Методика тяговых испытаний сельскохозяйственного трактора тягового класса 14 кн на тормозном стенде с беговыми барабанами 108
5.8 Методика эксплуатационных исследований сельскохозяйственного трактора тягового класса 14 кн в составе мта при работе на смесевом сурепно-минеральном топливе 111
выводы 113
6 Результаты экспериментальных исследований и их анализ 115
6.1 результаты определения качества смешивания сурепного масла и минерального дизельного топлива смесителем 115
6.2 Результаты моторных исследований дизеля д-243-648
при работе на сурепно-минеральном топливе и их анализ 117
6.3 Результаты исследований сельскохозяйственного трактора тягового класса 14 кн (мтз-80) на тормозном стенде с беговыми барабанами при работе на сурепно-минеральном топливе 139
6.4 Результаты эксплуатационных исследований трактора при работе на минеральном и смесевом сурепно-минеральном топливе и их анализ 141
Выводы 144
7 Экономическое обоснование использования смесевого сурепно-минерального топлива CLASS 8 Дизелях тракторных агрегатов CLASS
7.1 Расчет затрат на модернизацию топливной системы питания дизеля 146
7.2 Экономическая эффективность использования смесевого сурепно-минерального топлива в дизелях тракторных агрегатов 150
Выводы 154
Общие выводы 155
Список использованной литературы 158
Приложение
- Обзор и анализ конструкций смесителей растительных и минеральных компонентов смесевого топлива
- Теоретическое обоснование эксплуатационных показателей трактора в составе мта при работе на сурепно-минеральном топливе
- Методика определения кинематической вязкости сурепного масла и сурепно-минерального топлива
- Методика лабораторных исследований смесителя растительного масла и минерального топлива
Обзор и анализ конструкций смесителей растительных и минеральных компонентов смесевого топлива
С каждым годом авиационная отрасль испытывает возрастающий прессинг со стороны общественности и экологов, которые отмечают, что увеличение объема перевозок и количества эксплуатируемых самолетов наносит серьезный ущерб окружающей среде, к тому же авиация является одним из самых крупных потребителей горюче-смазочных материалов. Такие настроения уже нашли свое отражения в действиях Евросоюза, правительственные органы которого решили включить авиацию в Систему торговли квотами на выбросы (ETS). Кроме того, Международная организация гражданской авиации (ICAO) решила ускорить работы над созданием подобной системы в мировых масштабах [31,32].
В 2008 г. ведущие представители авиационной отрасли пришли к единому мнению о необходимости повышения топливной эффективности эксплуатируемых самолетов на 1,5% до 2020 г. С начала 2020 г. в авиации будет введено ограничение на выбросы вредных веществ, а к 2050 г. планируется сократить выбросы углекислого газа на 50% по сравнению с показателями 2005 г. Кроме того, Европейская комиссия настаивает на том, чтобы к 2020 г. в авиационной отрасли использовалось около 4% топлива, полученного из биологических источников.
Как отмечают ведущие эксперты, существует множество способов повышения топливной эффективности современных авиалайнеров, начиная от использование специальных законцовок крыла и более легких композитных материалов и заканчивая применением новых, более экономичных и экологичных двигателей. Однако самым эффективным способом является использование биотоплива, получаемое на основе возобновляемых природных ресурсов. Именно использование биотоплива способно обеспечить достижение поставленной цели по сокращению выбросов С02 в ближайшее время. К сожалению, пока промышленность не готова к производству большого объема биотоплива, необходимо для всей авиационной отрасли, и это, как считает руководство концерна EADS, является одним из главных препятствий на пути к широкомасштабному использованию биотоплива. В целом, как считают эксперты, применение биотоплива может обеспечить 80-процентное сокращение выбросов С02 по сравнению с обычным авиакеросином [33].
Как отмечают эксперты, производство биотоплива находится еще в зачатке, и для освоения коммерческих масштабов потребуются значительные инвестиции, но уже точно можно сказать, что будущее авиации без альтернативных видов топлива немыслимо.
Британская компания Virgin Atlantic на самолете Boeing 747 одной из первых, в феврале 2008 года, произвела полет, в котором помимо традиционного керосина использовалось и биологическое топливо. Вслед за ней последовали и другие компании, такие как Air New Zealand, Continental, Japan Airlines, KLM и др. Испытательные полеты проводили на различных видах воздушных судов с различными видами биологического топлива. Так, например, на самолете Boeing 747, оснащенного двигателями General Electric CF6-80C2, авиакомпания Virgin Atlantic использовала биотопливо, производимое из кокосового масла и бразильских орехов бабасу. Boeing 747 был использован и другой авиакомпанией Air New Zealand, но уже с двигателями Rolls-Royce RB211 которые работали на биотопливе, приготовленном из масла ятрофы. Компания Continental, используя биотопливо из водорослей, совершила полет на самолете CFM56. Во всех вышеуказанных полетах биотопливо дополнял традиционный керосин в пропорции 50:50.
Процент авиакомпаний, которые начинают использовать биотопливо, постоянно увеличивается. Такие авиакомпании как британская Thomson Airways, финская Finnair, французская Air France, испанская Iberia уже совершили свои первые полеты. В Южной Америке первым кто использовал биотопливо была компания ТАМ на самолете Airbus А320, после нее последовали мексиканские Aeromexico и Interjet.
Первые коммерческие рейсы с использованием биологического топлива были выполнены авиакомпанией KLM летом 2011 года. Пассажиров из Амстердама в Париж доставил самолет Boeing 737-800, баки которго были заполнены смесью авиакеросина и биотоплива [33,34].
Немецкая авиакомпания Lufthansa уделяет достаточно пристальное внимание использованию биотоплива в авиации. В 2011 г. Lufthansa использовала новый авиалайнер Airbus А321 на рейсах между Гамбургом и Франк-фуртов-на-Майне, один из двигателей IAE V2500 которого работал на обычном авиакеросине, а второй - на смеси керосина с биотопливом в пропорции 50:50. Приблизительно лайнер выполнял до восьми одночасовых рейсов в день, а за время проведения испытаний было израсходовано 1556 тонн биотоплива.
Целью испытаний, в первую очередь, была проверка влияния биотоплива на характеристики двигателей и состояние топливной системы. Как отмечает руководство авиакомпании, было бы бессмысленно использовать биокеросин в том случае, если бы он негативно влиял на техническое состояние двигателей и приводил бы к увеличению затрат на обслуживание самолетов. Но опасения были напрасными. Проведенные испытания подтвердили, что биотопливо не только безопасно для авиационных двигателей, но и приводит к сокращению расхода топлива на 1% по сравнению с традиционным керосином.
Руководители Lufthansa подчеркивают, что биотопливо может обеспечить сокращение выбросов С02 в атмосферу на 60%, кроме того, в долгосрочной перспективе авиационная отрасль сможет не обращать внимания на колебания нефтяных котировок, осталось только освоить промышленные масштабы производства биотоплива.
Примечательно, что Lufthansa рассматривает Россию, как одно из мест для выращивания рыжиков, необходимых для производства биотоплива. В 2012 году специалисты авиакомпании приезжали в Россию для того, чтобы проинспектировать поля с рыжиками в приволжском регионе. Сообщается, что местные фермеры пробовали выращивать на этих полях различные виды пшеницы, но многие поля за последние 10-15 лет были выведены из сельхо-зоборота по причине частых неурожаев. Для освоения выращиваемых рыжиков потребуется строительство перерабатывающих заводов, но руководство Lufthansa несмотря ни на что возлагает большие надежды на этот регион.
Выращивание рыжиков в этом регионе может дать определенный стимул местной экономике, кроме того, использование бывших сельскохозяйственных земель идеально вписывается в стратегию производства биотоплива, поскольку нет необходимости в вырубке леса для создания новых полей и не затрагивается продовольственная проблема.
Теоретическое обоснование эксплуатационных показателей трактора в составе мта при работе на сурепно-минеральном топливе
Анализ данных таблицы 3.1 показывает, что по мере увеличения сурепного масла в смесевом топливе происходит изменение показателей рабочего процесса дизеля, его индикаторных и эффективных показателей. Так, например, при работе дизеля на смесевом топливе 90%СурМ+10%ДТ происходит возрастание коэффициента избытка воздуха с 1,469 до 1,521 (на 3,5%), снижение среднего индикаторного давления (Р{) с 0,823 до 0,777 МПа (на 5,6 %), индикаторного КПД (//г) с 0,421 до 0,401 (на 4,7 %), индикаторной мощности (Щ с 72,4 до 67,7 кВт (на 6,5 %). При работе на данном смесевом топливе происходит уменьшение среднего эффективного давления (Ре) с 0,701 до 0,648 МПа (на 7,5 %) и эффективного КПД (т/е) с 0,351 до 0,341 (на 2,8 %). Однако обработка ДСТ (на примере 50% СурМ +50% ДТ) ультразвуком способствует улучшению показателей дизеля по сравнению с его работой на необработанном (натуральном) смесевом топливе аналогичного состава.
Эффективность функционирования с.-х. трактора при работе на суреп-но-минеральном топливе оценивалась часовой производительностью, погектарным расходом топлива и энергозатратами МТА (общими удельными, удельными эффективными, технологическими, полезными удельными).
Дальнейший теоретический расчет будем производить с учетом выполнения тракторным агрегатом вспашки, так как данная операция является одной из самых трудоемких.
Тяговое удельное сопротивление почвы при вспашке в справочной литературе дается при скорости 5 км/ч. Так как тяговое удельное сопротивление агрегата зависит от скорости, необходимо произвести уточняющий расчет в соответствии с рабочей скоростью выбранной передачи. (3.41) где К0- удельное сопротивление почвы, Н/м ; П - процент увеличения сопротивления агрегата при возрастании скорости на 1 км/ч; АЗг - разность скоростей на выбранной передаче, км/ч. Разность скоростей определяется по формуле (км/ч) где SlT - теоретическая скорость тракторного агрегата на выбранной передаче, км/ч; зтр - скорость, соответствующая справочному значению коэффициента удельного сопротивления почвы при вспашке, км/ч.
Часовая производительность (теоретическая) тракторного агрегата (га/ч) [101-103]: W4 = ОД -Bk-3T= 0,377 -n-rk-Bk/iTP,. (3.43) где Bk - конструктивная ширина агрегатируемои машины, м; зт - теоретическая скорость трактора, км/ч; п - частота вращения коленчатого вала двигателя, мин"1; гк - радиус качения ведущих колес трактора, м; ІТР - передаточное число трансмиссии трактора.
Для равномерного движения МТА на горизонтальном участке поля нужно образовать силу тяги на крюке (тяговое усилие) трактора, необходимую для преодоления тягового сопротивления агрегатируемои машины, т.е. [103-105]
Расчет производительности МТА выполнялся при допущении, что конструктивная ширина захвата агрегатируемого плуга Вк примерно равна рабочей ширине захвата Вр, т.к. расхождение их значений составляет не более 1-2 %. Скорость трактора определялась с учетом допустимого коэффициента буксования 5 = 0,08...0,12, т.е. ир = ит(1 -5) [106]. где д - коэффициент буксования ведущих колес трактора. Из выражения (3.51) следует, что для повышения рабочей скорости трактора при движении на заданной передаче (tTP = const) необходимо увеличить частоту вращения к.в. дизеля (и), вследствие того, что остальные параметры (гк ид) зависят от конструктивных факторов и почвенных условий.
Повысит частоту вращения к.в. (п) на определенной передаче можно увеличением цикловой подачи топлива (g4). Для этого установим функциональную связь цикловой подачи топлива с индикаторными (Nt и г/,.) и конструктивными (г и z) показателями двигателя и показателями используемого топлива (//„). где г - тактность двигателя; Mt - индикаторный крутящий момент, Н-м; ЦІ - индикаторный КПД двигателя; z - число цилиндров двигателя; НЫдг 5 я„с м - низшая теплота сгорания минерального ДТ и сурепного масла, которая рассчитывалась по известной формуле Д. И. Менделеева, МДж; Кь К2 - массовая доля минерального дизельного топлива и сурепного масла. Выразим из формулы (3.58) индикаторный момент двигателя (Н-м) чЗ \0J-gu-riVz.(Kl.Hu+K1.HUn ) М.= п— -Ж- - -. (3.55) 1 тг-т Эффективный крутящий момент двигателя (Н-м) [107,108] Ме=М.-Ммп, (3.56) где Ммп - момент механических потерь, Н-м. Подставив выражение (3.55) в формулу (3.56) получим (Н-м): ю3 -g -щ-z-H м = м -ммп = --ммп = l03-g1rz-(K1-Hu +К2Ни ) ,_ ггг. = — -Л———" —2 " м -ммп. (3.57) Момент механических потерь рассчитывался по формуле (Н-м) Ммп = --103(0,38 + 0,8-10"3-«). (3.58) 71 -Т Выразим цикловую подачу смесевого сурепно-минерального топлива через часовой расход топлива.
Результаты расчетов эксплуатационных показателей трактора показывают, что максимальное изменение показателей наблюдается при работе на смесевом топливе 90% СурМ + 10 % ДТ. При его работе на VI рабочей передаче наблюдается уменьшение рабочей скорости трактора с 11,07 до 10,6 км/ч (на 4,2 %), что приводит к снижению производительности тракторного агрегата за час чистой работы с 0,818 до 0,766 га/ч (на 9,8 %). Погектарный расход топлива увеличивается с 16,75 до 20,2 га/ч (на 19 %) по сравнению с работой на минеральном ДТ. При содержании в ДСТ сурепного масла не более 25 % показатели дизеля и трактора существенно улучшаются: наблюдается снижение рабочей скорости трактора с 11,07 до 10,9 км/ч (на 1,5 %), й производительности тракторного агрегата за час чистой работы с 0,818 до 0,797 га/ч (на 2,6 %), увеличение погектарного расхода топлива с 16,75 до 17,7 га/ч (на 5,6 %).
Энергетические показатели при применении смесевого топлива также изменились по сравнению с работой трактора на минеральном ДТ. Так, например, при работе на смесевом топливе 25% СурМ + 90 % ДТ общие удельные и полезные энергозатраты увеличились соответственно с 710,2 до 728,4 МДж/га (на 2,6 %) и с 250,7 до 253,5 МДж/га (на 1,1 %).
Выполнено расчетно-теоретическое обоснование показателей тракторного дизеля при работе на минеральном и смесевом сурепно-минеральном топливе 25% СурМ + 75% ДТ, 50% СурМ + 50% ДТ; 75% СурМ + 25% ДТ, 90% СурМ + 10% ДТ. Работа на смесевом топливе вносит изменения в организацию рабочего процесса дизеля, поэтому для повышения достоверности полученных результатов были использованы полученные данные по элементарному составу и низшей теплоте сгорания смесевого сурепно-минерального топлива, а также заранее определенные (экспериментальным путем) значения действительного расхода воздуха (Овд, кг/ч) дизеля. Расчетно-теоретическое обоснование позволило выявить влияние физических, химических и теплотворных свойств сурепно-минерального топлива на показатели рабочего процесса, индикаторные и эффективные показатели дизеля, а также на эксплуатационные показатели трактора в составе пахотного агрегата. Анализ теоретических расчетов свидетельствует, что с увеличением содержания сурепного масла в смесевом топливе происходит незначительное ухудшение показателей рабочего процесса, индикаторных и эффективных показателей дизеля. Так, например, при работе дизеля на смесевом топливе 90%СурМ+10% происходит возрастание коэффициента избытка воздуха на 3,5% (с 1,469 до 1,521), снижение среднего индикаторного давления (Рі) на 5,6 % (с 0,823 МПа до 0,777 МПа), индикаторного КПД (ц{) на 4,7% (с 0,421 до 0,401), индикаторной мощности (Ni) на 6,5% (с 72,4 кВт до 67,7 кВт). При работе на данном смесевом топливе наблюдается уменьшение среднего эффективного давления на 7,5 % (с 0,701 МПа до 0,648 МПа) и эффективного КПД (ге) на 2,8% (с 0,351 до 0,341), снижение эффективной мощности с 61,7 кВт до 57,3 кВт (на 7,1 %) и возрастание удельного эффективного расхода топлива с 238,9 г/кВтч до 279,1 г/кВтч (на 16,4 %).
Методика определения кинематической вязкости сурепного масла и сурепно-минерального топлива
За оценочные эксплуатационные показатели трактора в составе МТА были приняты: рабочая скорость, производительность тракторного агрегата за час чистой работы, погектарный расход топлива, эксплуатационная мощность, энергозатраты (общие удельные, удельные эффективные, технологические, полезные удельные) и дымность отработавших газов.
Все механизмы и системы двигателя у исследуемого трактора были проверены и отрегулированы в соответствии с инструкцией по эксплуатации трактора.
Определение погектарного расхода топлива. Для определения погектарного расхода топлива трактор агрегатировался с трехкорпусным плугом ПЛН-3-35 на вспашке опытных загонок с глубиной обработки почвы 22-25 см и удельным сопротивлением черноземной почвы среднего механического состава 48-53 кПа. Длина опытных загонок отмечалась вешками. Состав сурепно-минерального топлива устанавливался при помощи органа управления подачей смесевого топлива. Объем израсходованного моторного топлива измерялся при помощи баков растительного масла и минерального ДТ, установленных на внешней поверхности кабины трактора. где УТДГ и vTc и - расход минерального ДТ и сурепного масла, л; рГдт и рТс м - плотность минерального ДТ и сурепного масла, кг/м ; S - площадь загонки, га.
Определение эксплуатационной мощности. Эксплуатационная мощность дизеля определялась по выражению (кВт) Ne3=Ne-K, (5.24) где Ыеэ - эксплуатационная мощность дизеля, кВт; ые - эффективная мощность дизеля, кВт; К - коэффициент использования эксплуатационной мощности. Для данных условий (глубина вспашки 22-25 см и удельное сопротивление почвы 48-53 кПа) с достаточной точностью коэффициент использования эксплуатационной мощности можно принять равным 0,92.
Эффективная мощность дизеля (ые) определялась при помощи измерительного устройства ИМД-ЦМ. Индуктивный преобразователь частоты вращения устанавливался на выходной конец вала отбора мощности трактора.
Данный преобразователь соединялся электрическим кабелем с электронным блоком устройства, который подключен к бортовой сети трактора.
Перед замером устройство было откалибровано по частоте вращения и угловому ускорению коленчатого вала, при которых выполнялся замер, согласно инструкции по эксплуатации.
Для измерения ускорения разгона [142]: нажимали клавиши «ВОМ» и п «8», устанавливали максимальную частоту вращения коленчатого вала (п 2200 мин"1); резко выключали подачу топлива и при достижении минимальной частоты вращения коленчатого вала; быстро переводили рычаг регулятора частоты вращения в положение максимальной подачи и при этом записывали показания цифрового табло устройства. Эффективную мощность дизеля определяли по соотношению (кВт)
1. Разработана общая программа исследований, которая включает лабораторные и моторные исследования, исследования трактора на стенде с беговыми барабанами и в эксплуатационных условиях для сравнительной оценки работы дизеля на товарном минеральном ДТ и сурепно-минеральном топливе.
2. Лабораторные исследования предлагаемого смесителя проводились на стенде для испытания и регулировки дизельной топливной аппаратуры КИ-15711М-01-ГОСНИТИ, укомплектованного приборами для снятия необходимых параметров.
3. Качество смешивания растительного и минерального компонентов смесевого топлива оценивали по характеру изменения спектограмм смесево-го топлива от спектограммы минерального ДТ, принятой за эталон. Анализ смесевого топлива проводили на спектрофотометре UV-3400.
4. Сравнительные моторные исследования дизеля при работе на минеральном ДТ и смесевом сурепно-минеральном топливе проводились на тормозной установке, оснащенной контрольно-измерительными приборами, позволяющими снимать индикаторные диаграммы рабочего процесса дизеля, производить замер мощностных, топливно-экономических и экологических показателей дизеля на основных нагрузочно-скоростных режимах, характерных для условий эксплуатации.
5. Сравнительные исследования колесного трактора МТЗ-82 в составе пахотного агрегата (МТЗ-82 + ПЛН-3-35) проводились при его работе на товарном минеральном ДТ и смесевом сурепно-минеральном топливе 25% СурМ + 75% ДТ.
Результаты спектрофотометричсекого анализа (рисунок 6.1) минерального ДТ, сурепного масла и смесевого сурепно-минерального топлива показывают, что для минерального ДТ наблюдается монотонное возрастание поглощения спектра на всей длине излучаемого спектра. Такое поглощение называется сплошным (непрерывным). Для сурепного масла непрерывное поглощение спектра наблюдается в диапазонах длин волн 400-650 нм и 700-800 нм. U 1,2
На некоторых участках спектра имеются максимумы и минимумы. В этом случае поглощение называют избирательным. Часть спектра, в которой поглощение проходит через максимум, называется полосой поглощения. Положение полосы поглощения определяют длиной волны, при которой наблюдается максимум поглощения - Хтах. Интенсивность полосы в максимуме поглощения определяется значением оптической плотности.
Из анализа спектров сурепно-минерального топлива следует, что сме-севое топливо характеризуется значительно меньшим поглощением по сравнению с натуральным сурепным маслом, т. е. оно обладает меньшей поглощающей способностью (спектры смесевого топлива расположены ниже спектра натурального масла). В диапазонах длин волн 500-600 нм и 700-800 нм на спектрах смесевого топлива наблюдается сплошное поглощение. При длине волны Х=670 нм на спектрах смесевого топлива наблюдаются пики поглощения. В диапазоне длин волн 400-500 нм на спектрах смесевого топлива имеются максимумы и минимумы. Такое поглощение называется избирательным [130]. Часть спектра, в которой поглощение проходит через максимум, называется полосой поглощения. Для смесевого топлива максимальная величина поглощения (максимальное значение оптической плотности А) наблюдается при длине волны Х=421 нм и составляет для смесевого топлива: 90%СурМ+10%ДТ А=0,883; 75%СурМ+25%ДТ А=0,736; 50%СурМ+50%ДТ А=0,488; 25%СурМ+75%ДТ А=0,279.
Методика лабораторных исследований смесителя растительного масла и минерального топлива
Результаты исследований трактора на тормозном стенде с беговыми барабанами (таблица 3) показывают, что при добавлении в минеральное ДТ сурепного масла происходит изменение тягово-экономических показателей трактора. Так, при увеличении доли сурепного масла в смесевом топливе до 50 % тяговое усилие и тяговая мощность (n = 1800 мин"1) снижаются с 14,9 до 14,3 кН (на 4,1 %) и с 39 до 37 кВт (на 5,1%) соответственно. Происходит увеличение часового и удельного расходов топлива соответственно с 11,8 до 12,5 кг/ч (на 5,9 %) и с 295,9 до 337,8 г/кВт- ч (на 14,1 %).
Минимальное изменение показателей наблюдается при работе трактора на смесевом топливе 25:75. Так тяговое усилие и тяговая мощность (n = 1800 мин"1) снижаются с 14,9 до 14,5 кН (на 2,7 %) и с 39 до 38 кВт (на 2,6 %). Часовой и удельный расходы топлива увеличиваются с 11,8 до 12,0 кг/ч (на 1,7 %) и с 295,9 до 315,8 г/кВтч (на 6,7 %) соответственно.
Таким образом, анализ полученных результатов по показателям физических и теплотворных свойств, показателям рабочего процесса, мощност-ным, топливно-экономическим и экологическим показателям дизеля, а так же по тягово-экономическим показателям трактора показывает, что наилучшим сурепно-минеральным топливом является смесевое топливо состава 25:75, близко к этому топливу по аналогичным показателям и смесевое топливо 50:50. Поэтому в летний период рекомендуется применять смесевое топливо с содержанием в нем до 50 % сурепного масла, в весенний и осенний периоды - до 25 %.
Проведены сравнительные исследования трактора МТЗ-82 в составе пахотного агрегата в производственных условиях ОАО «Вазерское», Пензенской области, работающего на минеральном дизельном топливе и смесевом сурепно-минеральном топливе 25% СурМ+75% ДТ.
Во время проведения эксплуатационных исследований показатели трактора в штатной комплектации сравнивались с показателями трактора в комплектации, оснащенной топливной системой питания, обеспечивающей изменение величины соотношения компонентов смесевого топлива в процессе работы трактора. Эксплуатационные показатели регистрировались при работе трактора на VI рабочей передаче.
Результаты эксплуатационных исследований трактора в составе пахотного агрегата показывают, что при работе на смесевом топливе 25:75 по сравнению с работой на минеральном топливе погектарный расход топлива (рисунок 6 в) возрастает с 17,32 до 18,2 кг/ч (на 5,6 %), рабочая скорость (рисунок 6 а) и производительность МТА за час чистой работы (рисунок 6 б) на VI рабочей передаче снижаются незначительно с 11,4 до 11,1 км/ч (на 1,5 %) и с 0,834 до 0,817 га/ч (на 2,6 %) соответственно. Эксплуатационная мощность дизеля (рисунок 6 г) при работе трактора на сурепно-минеральном топливе снижается с 54,4 до 53,1 кВт (на 2,5 %). Происходит увеличение общих удельных энергозатрат (рисунок 6 д) с 728,7 до 746,6 МДж/га (на 2,6 %). Дымность ОГ (рисунок 6 е) снижается с 47 до 36 %.
Рост общих удельных энергозатрат, при работе на смесевом топливе, является следствием увеличения погектарного расхода топлива и снижения низшей теплоты сгорания данного смесевого топлива, причем, таким образом, при котором процент возрастания погектарного расхода топлива больше чем процент снижения низшей теплоты сгорания.
1. Характер изменения полученных спектрограмм смесевого топлива свидетельствует о качественном смешивании сурепного масла и минерально го ДТ в смесителе. 2. Экспериментально определены мощностные, топливно экономические и экологические показатели тракторного дизеля при работе на сурепно-минеральном топливе. По результатам моторных исследований установлено, что на нагрузочно-скоростных режимах дизеля, характерных для условий эксплуатации, по мере увеличения доли сурепного масла в сме севом топливе, по сравнению с работой на минеральном топливе, наблюдает ся снижение эффективной мощности на 0,8 - 4,1 кВт (1,3 - 6,7 %), увеличе ние часового и удельного эффективного расходов топлива соответственно на 0,8 - 1,5 кг/ч (5,4 - 10,3 %) и на 10,9 - 39,9 г/кВтч (4,5 - 16,7 %) при практи чески неизменном эффективном КПД двигателя (0,353 - 0,340). Максималь ное давление цикла и средняя скорость нарастания давления газов снижаются соответственно на 0,25 - 0,68 МПа (3,5 - 9,5 %) и на 0,09-0,2 МПа/град (14,5 % - 32,3 %), что обеспечивает более «мягкую» работу дизеля на смесе вом топливе.
Работа дизеля на смесевом топливе 25% СурМ + 75% ДТ и 50% СурМ + 50% ДТ, обеспечивает снижение дымности ОГ на 20 - 31 % по сравнению с работой на минеральном ДТ. При дальнейшем повышении доли сурепного масла в смесевом топливе (75 % и 90 %) наблюдается возрастание дымности ОГ. Ультразвуковая обработка смесевого топлива 50% СурМ+75% ДТ (УЗ) приводит к росту эффективной мощности и снижению удельного эффективного расхода топлива по сравнению с работой дизеля на необработанном топливе одноименного соотношения его компонентов.
При работе трактора в стендовых условиях на смесевом топливе 25%СурМ+75%ДТ и 50%СурМ+50%ДТ происходит небольшое снижение тягового усилия на 0,4 - 0,6 кН (2,7 - 4,1%) и тяговой мощности на 2,0 - 3,5 кВт (2,6 - 5,1 %), а так же возрастание удельного расхода топлива на 19,9 -41,9 г/кВтч (6,7 - 14,2 %) по сравнению с работой на минеральном ДТ.
Анализ полученных результатов по показателям физических и теплотворных свойств, показателям рабочего процесса, мощностным, топливно-экономическим и экологическим показателям дизеля, а так же по тягово-экономическим показателям трактора показывает, что наилучшим сурепно-минеральным топливом является смесевое топливо состава 25%СурМ+75%ДТ, близко к этому топливу по аналогичным показателям и смесевое топливо 50 % СурМ + 50 % ДТ. Поэтому в летний период рекомендуется применять смесевое топливо с содержанием в нем до 50 % сурепного масла, в весенний и осенний периоды - до 25 %.
Эксплуатационные исследования трактора МТЗ-82 в составе пахотного агрегата, работающего на сурепно-минеральном топливе 25 % СурМ + 75 % ДТ свидетельствуют, что погектарный расход топлива возрастает с 17,32 кг/ч до 18,2 кг/ч (на 5,6 %), производительность за час чистой работы, эксплуатационная мощность и дымность отработавших газов снижаются с 0,834 до 0,817 га/ч (на 1,5 %), с 54,4 до 53,1 кВт (на 2,5 %) и с 47 до 36 % соответственно, а общие удельные энергозатраты увеличиваются с 728,7 до 746,6 МДж/га (на 2,6 %), по сравнению с работой на минеральном топливе.
