Введение к работе
Актуальность темы исследования. Задача рационального расходования природных ископаемых энергоресурсов год от года становятся вое актуальней. Основным потребителем тошшв нефтяного прозо-хоадения являются ДВС, в том числе поршневые. Несмотря на ддатвг» вый период развития поршневых ДВС и достижение ими высокого технического уровня, их КОД невысок. Одна из причин этого - значительные потери теплоты с отработавшими, уходящими газами (УГ) двигателей. Доля этих потерь у различных двигателей колеблется в диапазоне 25-55 % от введенной в цилиндры теплоты. Поэтому весь» ыа перспективный направлением работ по повышению эффективного КПД поршневых ДВС является использование теплоты УГ с целью получения из нее дополнительной мощности, что в итоге приведет к повышению топливной экономичности.
Исследования, выполненные проф. В.С.Кукисом, показали, что одним из перспективных путей решения задача получения работы из теплоты УГ может быть использование утилизационной системы на база двигателя Стирлинга.
При создании такой системы возникает проблема обеспечения эффективной передачи теплоты УГ от ДВС к утилизатору. Решение это2 проблемы моает быть обеспечено применением в утилизационной системе тепловых труб в сочетании с аккумуляторами теплоты, .
Цель настоящего исследования заключается в разработке а создании системы передачи теплоты для утилизационной установки на база двигателя Стирлинга с использованием тепловой трубы и тепловых аккумуляторов при утилизации теплоты силовых установок автомобильной техники, а таняз,в исследовании термодинамических процессов, происходящих в такой системе.
Достижение указанной цели предполагало постановку и решение следующих задач:
оценку возілогзлости использования теплоты, теряемой с УГ сило
вых установок автомобильной техники при помощи двигателя Стирлин
га; v
разработку термодинамических основ исследования и оценки процессов использования энергии, теряемой силовыми установками автомобильной техники, при утилизации ее с помощью двигателя Стирлинга;
определение оптимальной температури процесса передачи теплоти при ав утилизации о поиойшо двигателя Стирлинга;
обеспечение оптимальной температуры процесса передачи теплоты при ее утилизации от легочника к рабочему телу утшшзацнон-ного двигателя Стирлиига;
создание экспериментальной установки, позволяющей исследовать систему передачи теплоти от УГ дизеля к рабочему телу двигателя Стирлинга, предназначенного для утилизации термической внаргЕИ этой теплоти>
проведение экспериментальных исследований процесса передача теплоты от УГ дизеля во внутренний контур утилизационного двигателя Стврлшіга.
Методы исследования и достоверность результатов. В работе использовались расчетйо-аиадитичеекдв, теоретические и экспери-иеитальние методы, привлекалась специальная измерительная и ре-гастрирущая аппаратура. Достоверность результатов обеспечивелась подборок современной измерительной аппаратура, контролем погрешностей а систематической ее проверкой, а такаа выполнением рекомендаций соответствуших стандартов на испытания.
Научная новизна. 3 диссертации впервые:
на базе эхеергетическсто метода термодинамического анализа установлен принцип определения оптимальной температури процесса передачи теплоты от источника к рабочему телу при ее утилизации о помоідьв двигателя Стирлинга;
предложено принципиальное решение, позволяющее обеспечить оптимальную температуру процесса передачи теплоты от источника ц рабочему телу утилизационного двигателя Стирлинга для ее утилизации;
экспериментально оценены потери термической эксергии с УГ дизеля ЯМЗ-2381 при его работе на различных нагрузках и частотах врашония коленчатого вала;
разработана и создана экспериментальная установка, позволяющая передавать термическую эксергию УГ дизеля к награвателю утилизационного стирлинга .с минимальными потеряна и демпфированием колебаний температуры нагревателя при работе дазеля на переменных режимах;
экспериментально исследоздп процесс передачи теплоти в термической эксоргид от УГ длзеля ЯІЗ-238Л во внутренний контур утилизационного двигателя Стврлг.чга по схоне: ТГ—торюоккумуля-тор — тепловая труба -— тарлоаккуиулятор-** пагр&вэтв ль—чаутрао-иий контур атирлинга"'.
Практическая ценность. Результаты работы могут быть использованы при созаанив высокоэффективных светел передача утилизируемой теплоты от ее источника во внутренний контур утилизационного двигателя Стирлинга. Представленные в диссертации материалы могут найти применение в научяо-исслеаоватзльских и проектно-коя-структорских организациях, зангмаюсихся разработкой в созданием систем упр^изацил теплоты на база двигателя Стирлинга,
Реализация результатов работы. Результаты работы ясполъ-!у-ггя и внедрены при чтении некоторых разделов ряда дисциплин и расчетах слетом утилизации теплоты с псыэаьв двигателя Стирлинга в ходе выполнения курсовых и дипломных проектов в Челябинском высшей военном автомобильном инженерном учдлиае им. П.Л.Ротмистрова, а таете при разработке перспективных систем утилизации теплоты, выбрасываемой в атмосферу с продуктами сгорания силовых и тепло-геверирупаих установок о помоаьв двигателя Стирлинга в Центро научно-технических инноваций "Эиерго" (г. Обнинск) я научно-исследовательском институте тепловых процессов ЕИ/ЯП-Т2ШІ03Я (г. Москва).
Апробация работы. Материалы диссертация докладывались в обсуждались на Всесовзнцх и мвхвузовских научно-технических конференциях в семинарах: "Диагностика, повкаенио эф}ектвваости, эхе-ноылчяоети я долговечности двигателей", г. Левяиград-Пузквн, Ленинградский государственны!! аграрный университет, 19Э1 г.} "Проблемы {ормлрования рациональных эксплуатационных характеристик двигателей военной автоаобильной техники", г» Ленинград, ВАТТ* I93G-Ї99І гг.; "Соверсенствовааие ионаостанх, экономических и экологических показателей ДЗС", г. Владиьшр, Владимирский Ш^ 19Э1 г.; "Повышение эффективности силовых установок колесных я гусеничных машин", г. Челябинск, ЧВЗАИУ, 1991. 1992, 1933 гг.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 работ.
Объем диссертации. Диссертация содержит 122 страницы маши- , нописного текста, 75 рисунков, 17 таблиц и состоит из введения, пяти глав, заклиненая, списка литературы, вклоташаго 97 наименований, и приложения.