Экспериментальное исследование теплообмена при вынужденной конвекции воды через пористую структуру

Таким образом, разработанная методика позволяет при минимальных затратах времени оценивать относительную экономическую эффективность применения альтернативных топлив в ДВС и прогнозировать эффективность использования этих топлив в будущем, то есть определять момент, когда применять топливо экономически целесообразно. Кроме того с помощью данной методики можно выбирать способы использования топлива и законы регулирования подачи топлива в двигатель.

Оборудование дизеля системой питания испаренным метанолом требует выработки закона подачи метанола в зависимости от режима работы двигателя. Выбор закона подачи обусловливается: - типом двигателя (транспортный или стационарный); - условиями его эксплуатации; - особыми требованиями, предъявляемыми к двигателю (экономия дизельного топлива, высокий КПД, низкие выбросы оксидов азота и сажи и т.п.). Оптимальные законы регулирования должны обеспечивать решение одной из перечисленных ниже задач: - достижение максимального КПД двигателя; - обеспечение минимального приведенного выброса вредных веществ; - замена максимально возможного количества дизельного топлива. Реализация таких законов регулирования возможна при условии применения системы управления на основе микропроцессорной техники. Как первый шаг на пути использования метанола в дизельных двигателях, можно рассматривать системы питания с постоянной и ступенчатой подачей метанола. Такие системы будут простыми и относительно недорогими. Для дальнейшего анализа были выбраны следующие законы подачи метанола: - постоянная подача метанола на всех режимах; - двухступенчатая подача; - трехступенчатая подача; - подача, обеспечивающая максимальный КПД; - подача, обеспечивающая минимальный приведенный выброс вредных веществ; - подача, обеспечивающая максимальную долю заменяемого топлива (при условии, что максимальное давление сгорания не будет превышать этот показатель при использовании дизельного топлива более чем на 15 %).

Закон с постоянной подачей метанола является наиболее простым для реализации. После запуска и прогрева двигателя метанол начинает подаваться в испаритель, а затем во впускной трубопровод, причем подача не зависит от режима работы двигателя. Расход метанола подбирается из условия обеспечения устойчивой работы двигателя на холостом ходу, так как этот режим является критическим по запальной дозе дизельного топлива. В данной работе расход выбран таким, чтобы на холостом ходу доля метанола F в общем расходе топлив не превышала 0,6.

Законы с двумя и тремя ступенями регулирования являются модификациями закона с постоянной подачей. Поле рабочих режимов двигателя разделяется, соответственно, на две или три области по величине нагрузки. Для каждой из областей задается постоянная подача метанола, причем количество подаваемого метанола определяется по режиму с минимальной нагрузкой в данной области. На этом режиме подача метанола соответствует доле метанола F примерно равной 0,6. Оба закона подачи могут быть реализованы с помощью двух электромагнитных клапанов настроенных на различную пропускную способность.

Законы подачи для обеспечения максимального КПД, минимального приведенного выброса, максимальной доли заменяемого топлива направлены на удовлетворение требований по экологичности и экономичности двигателя. Подача метанола для реализации этих законов подбиралась на каждом режиме таким образом, чтобы удовлетворить сформулированные выше требования. Выбор осуществлялся с использованием аппроксимирующих зависимостей в виде: для КПД - re =J{F)9 для выбросов оксидов азота - е 0х = f{F), твердых частиц - ее -ДР) полученных в результате предварительных испытаний для каждого режима 13-й ступенчатого цикла для угла опережения впрыска топлива 28 град, п.к.в. Использованные в расчетах аппроксимирующие зависимости приведены в табл. 5.5. Для расчетов показателей двигателя при других углах опережения впрыска топлива значения, полученные по аппроксимирующим зависимостям, умножались на соответствующие коэффициенты, которые были определены по результатам описанных в 5.2. исследований.