Отправить статью по E-mail К вопросу вторичного использования эксергии выпускных газов в автотракторных силовых установках
- Авторы: Крохта Г.М.1, Хомченко Е.Н.1, Усатых Н.А.1, Иванников А.Б.2
-
Учреждения:
- Новосибирский государственный аграрный университет
- Сибирский научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства СФНЦА РАН
- Выпуск: Том 89, № 3 (2022)
- Страницы: 197-205
- Раздел: Теория, конструирование, испытания
- URL: https://journals.rcsi.science/0321-4443/article/view/125923
- DOI: https://doi.org/10.17816/0321-4443-106855
- ID: 125923
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Обоснование. Коэффициент полезного действия современных двигателей внутреннего сгорания не превышает 40%, при этом значительная часть эксергии, выделившейся при сгорании топлива, рассеивается в окружающую среду с отработавшими газами, охлаждающей жидкостью и нагретыми деталями. В то же время при эксплуатации тракторов в условиях низких температур окружающего воздуха очень остро стоит проблема поддержания оптимального теплового режима для снижения потерь, увеличения полноты сгорания топлива и как следствие повышения эксплуатационной экономичности.
Цель работы – оценка эффективности применения комплексной системы утилизации термомеханической эксергии выхлопных газов дизеля. Обоснование вида и количества ступеней утилизации эксергии выхлопных газов на автотракторных дизелях в широком диапазоне температур окружающей среды и нагрузочных режимов.
Материалы и методы. Для достижения поставленной цели были проведены теоретические и экспериментальные исследования для оценки эксергетического потенциала выпускных газов в зависимости от степени загрузки двигателя и температуры окружающей среды. Проведены сравнительные исследования двигателей Д-440 и СМД-62, позволяющие оценить влияние конструктивных особенностей системы выпуска отработавших газов на величину потерь эксергии.
Результаты. Потери работоспособности ВГ двигателя СМД-62 с ТКР-11Н-1 на номинальном режиме составили 0,8. При этом максимальные потери работоспособности ВГ на холостом ходу составляют 0,92. Авторами предложена частная методика анализа отдельных составляющих эксергии выпускных газов, позволяющая анализировать возможные пути ее вторичного использования. Полученные уравнения определяют количественное и качественное соотношения между составляющими эксергии выхлопных газов относительно их максимального эксергетического потенциала, подлежащего утилизации.
Заключение. На основании анализа экспериментальных данных и их статистической обработки можно сделать вывод, что двигатели средней мощности имеют ограниченные ресурсы бросовой теплоты. Теоретически ее должно хватить для обеспечения работы ТКР и поддержания теплового режима в коробке передач и в системе охлаждения двигателя в зимний период.
Ключевые слова
Полный текст
Открыть статью на сайте журналаОб авторах
Геннадий Михайлович Крохта
Новосибирский государственный аграрный университет
Автор, ответственный за переписку.
Email: mshipo@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5686-0876
SPIN-код: 3324-4788
д.т.н., профессор кафедры «Сельскохозяйственные машины»
Россия, НовосибирскЕгор Николаевич Хомченко
Новосибирский государственный аграрный университет
Email: mshipo@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-0805-9766
SPIN-код: 2632-5221
к.т.н., заведующий кафедрой «Сельскохозяйственные машины»
Россия, НовосибирскНиколай Александрович Усатых
Новосибирский государственный аграрный университет
Email: mshipo@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-8609-9627
SPIN-код: 9542-7408
старший преподаватель кафедры «Сельскохозяйственные машины»
Россия, НовосибирскАлексей Борисович Иванников
Сибирский научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства СФНЦА РАН
Email: alekc73@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0002-1216-0146
SPIN-код: 2305-9701
к.т.н., ведущий научный сотрудник
Россия, КраснообскСписок литературы
- Heywood J.B. Internal combustion engine fundamentals. Mc Graw Hill Education, 2018.
- Крохта Г.М., Хомченко Е.Н., Усатых Н.А. Основные результаты испытаний трактора ДТ-75Т, оборудованного двигателем с двумя уровнями постоянной мощности // XI региональная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых, посвященная 75-летию Инженерного института «Состояние и инновации технического сервиса машин и оборудования»; Ноябрь 11–12, 2019; Новосибирск. Издательский центр НГАУ «Золотой колос», 2019.
- Мирмов Н.И., Мирмов И.Н. Абсорбционные холодильные машины для получения отрицательных температур охлаждения // Труды БГТУ. Серия 1: Лесное хозяйство, природопользование и переработка возобновляемых ресурсов. 2017. № 2. С. 328–341.
- Гетман В.В., Лежнева Н.В. Методы утилизации теплоты уходящих газов от энергетических установок // Вестник Казанского технологического университета, 2013. Т. 16, № 12. С. 104–107.
- Ведрученко В.Р., Крайнов В.В., Жданов Н.В., и др. Выбор схемы утилизации тепла отработавших газов поршневых ДВС и оценка полезного теплоиспользования в составе когенерационной установки // Омский научный вестник. 2015. № 1. С. 114–119.
- Sayin Kul B., Kahraman A. Energy and Exergy Analyses of a Diesel Engine Fuelled with Biodiesel-Diesel Blends Containing 5% Bioethanol // Entropy. 2016. Vol. 18, N 11. doi: 10.3390/e18110387
- Белов П.Н. Бурячко В.Р., Акатов Е.И. Двигатели армейских машин, часть Ι. Теория. Москва: Воениздат, 1971.
- Архаров А.М., Исаев С.И., Кожинов И.А. Теплотехника: учебник для студентов втузов. Москва: Машиностроение, 1986.
- Патент СССР на изобретение № 1590588/ 07.09.1990. Бюл. № 33. Крохта Г.М., Усатых Н.А., Романов В.И. Способ работы двигателя внутреннего сгорания. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=40664264 Дата обращения: 20.08.2022.
- Крохта Г.М., Хомченко Е.Н. Эксергетическая оценка эффективности газотурбинного наддува тракторного двигателя // Вестник НГАУ. 2013. № 1. С. 135–140.
- Бродянский В.М. Эксергетический метод и перспективы его развития // Теплоэнергетика. 1988. № 2. С. 14–17.
- Крохта Г.М. Особенности эксплуатации тракторов в условиях низких температур: монография. Новосибирск: «Золотой колос», 2017.
Дополнительные файлы
