РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ЦИКЛА ДВИГАТЕЛЯ, РАБОТАЮЩЕГО НА ГЕНЕРАТОРНОМ ГАЗЕ

Авторы
Файлы

Гуськов В.Ф. Сухов С.П. Козлов С.А. Статья в формате PDF 297 KB

Наиболее удобными и традиционно используемыми топливами для поршневого двигателя является жидкие (бензин или дизельное топливо) и газообразные (в основном высококалорийные природный и нефтяной газы). Однако, постоянный рост цен этих топлив, а также расходов на их трaнcпортировку в отдаленные районы все настоятельнее требует активизировать переход на альтернативные, более дешевые, местные топлива, в том числе твердые: уголь, древесина, торф и т.п.

Одним из известных и широко применяемых в 40...50-е годы прошлого столетия способов использования твердых топлив является их газификация [1, 2].

Процесс горения углерода топлива может протекать по следующим реакциям:

C + 1/2O₂ = CO.

В первом случае происходит полное горение, в результате которого образуется инертный углекислый газ и выделяется тепло.

Во втором случае в результате неполного окисления углерода образуется горючий газ - оксид углерода и выделяется соответственно меньшее количество теплоты.

Оксид углерода образуется также при восстановлении углекислого газа в раскалённом слое топлива:

C + CO₂ = 2CO.

Эта реакция эндотермическая, т.е. протекает с поглощением тепла.

Образовавшаяся окись углерода может быть использована в качестве моторного топлива.

Выделившийся в результате газификации генераторный газ, который может быть получен пpaктически из любых видов твердых топлив, а также из твердых отходов соответствующих производств, актуально использовать для энергоснабжения деревообpaбатывающих и с/х предприятий, мебельных фабрик, торфоразработок, а также частного сектора. Исходя из этого, целью исследования являлось расчетно-теоретическое исследование цикла двигателя работающего на генераторном газе и жидком топливе.

Объектом исследования являлся двигатель семейства ВАЗ.

Исследование цикла двигателя на номинальной частоте вращения коленчатого вала проводилось по методике Гриневецкого-Мазинга с использованием программного комплекса кафедры ТД и ЭУ ВлГУ. В результате расчетов были определены основные энергетические показатели и параметры теоретического цикла. Анализ результатов (таблица) показывает, что мощность газогенераторного двигателя по сравнению с бензиновым снизилась примерно в 2 раза, что объясняется меньшей теплотворной способностью генераторного газа по сравнению с бензином примерно в 8 раз. Для увеличения мощностных показателей двигателя работающего на генераторном газе, целесообразно повышение степени сжатия, применение наддува и охладителя топливовоздушной смеси.

Показатели цикла двигателя

№ п/п	Вычисленные параметры	Бензин	Генераторный газ
1	Коэффициент наполнения	0,840	0,817
2	Максимальная температура сгорания, К	2759,3	2017,4
3	Максимальное давление цикла, МПа	6,6818	3,8837
4	Эффективное среднее давление, МПа	1,0004	0,4996
5	Индикаторный КПД	0,395	0,327
6	Эффективный КПД	0,336	0,268
7	Часовой расход топлива	17,07 кг/ч	88,76 м³/ч
8	Индикаторная мощность, кВт	82,3	42,62
9	Эффективная мощность, кВт	70	34,95

Учитывая более высокое октановое число генераторного газа (110-140) по сравнению с бензином АИ-92 степень сжатия газового двигателя может быть повышена до 13, в результате мощность двигателя увеличится на 10,5%, а эффективный КПД на 9,7% (рис. 1).

　
Рис. 1. Зависимость показателей газового двигателя от степени сжатия

Применение наддува более существенно влияет на прирост мощности. Так, например, при степени повышения давления π_к = 2 мощность газового двигателя составляет N_e = 57,7 кВт, что соответствует 79% мощности бензинового двигателя, при росте эффективный КПД на 7% (рис. 2).

Рис. 2. Зависимость показателей газового двигателя от степени повышения давления

Использование охлаждения топливовоздушной смеси в газовом двигателе с наддувом, как видно из рис. 3, дополнительно позволит увеличить мощность до 63,8 кВт с одновременным понижением эффективного КПД до 0,278.

　
Рис. 3. Зависимость показателей двигателя от величины снижения температуры топливовоздушной смеси (π_к = 2)

Таким образом, на основе выполненных исследований установлено, что при прочих равных условиях мощность двигателя, работающего на генераторном газе, меньше бензинового двигателя на 50%, но применение наддува с одновременным использованием охлаждения топливовоздушной смеси в газовом двигателе, позволяет увеличить его мощность до значения, сопоставимого с мощностью двигателя работающего на жидком топливе.

Список литературы