Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Улучшение экономических и экологических показателей судовой энергетической установки за счет технологических и регулировочных показателей дизеля

Диссертация: Улучшение экономических и экологических показателей судовой энергетической установки за счет технологических и регулировочных показателей дизеля
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Методы исследования. Поставленная в работе цель достигается сочетанием теоретических и экспериментальных методов исследования. При проведении теоретических исследований использованы теория рабочих процессов двигателей, методы многокритериальной оптимизации эффективных и экологических параметров дизеля. Основные уравнения разработанной математической модели характеристики тепловыделения базируются… Читать ещё >

Улучшение экономических и экологических показателей судовой энергетической установки за счет технологических и регулировочных показателей дизеля (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • 1. Анализ технологических, регулировочных показателей и их влияние на рабочий процесс и экономические, экологические параметры дизеля ¦
    • 1. 1. Выбор технологических и регулировочных показателей дизеля
    • 1. 2. Влияние показателей на процесс распыливания топлива
    • 1. 3. Влияние показателей на рабочий процесс и экономические, экологические параметры дизеля
  • Выводы и задачи исследования
  • 2. Математическое описание рабочего процесса на основе характеристики тепловыделения и ее связь с экономическими и экологическими параметрами дизеля
    • 2. 1. Математическая модель топливной струи
    • 2. 2. Рабочий процесс и характеристика тепловыделения
    • 2. 3. Характеристика тепловыделения и эффективные параметры дизеля
    • 2. 4. Характеристика тепловыделения и токсичность газов в цилиндре дизеля
  • 3. Влияние технологических и регулировочных показателей на экономические и экологические параметры дизеля методами векторной оптимизации
    • 3. 1. Обоснование Парето — оптимальных решений при оценке векторного критерия качества
  • 3−2 Математическая формулировка Парето — оптимальных функций по технологическим и регулировочным показателям дизеля
  • 3−3 Парето — оптимальные функции экономических и экологических параметров дизеля по векторному критерию качества
  • 4. Экспериментальное исследование влияния технологических и регулировочных показателей на экономические и экологические параметры дизеля ЧН 16/
    • 4. 1. Пределы изменения технологических и регулировочных показателей дизеля
    • 4. 2. Влияние показателей на параметры струи топлива
    • 4. 3. Влияние отдельных технологических и регулировочных показателей на экономические и экологические параметры дизеля
  • 4−4 Влияние совокупности показателей на экономические и экологические параметры дизеля

Актуальность работы. Основным направлением развития судовых энергетических установок (СЭУ) являются: снижение токсичности отработанных газов (ОГ), в соответствии с их перспективными нормами, повышение топливной экономичности, удельной мощности, надежности двигателя. Величина эффективных и экологических параметров двигателя определяется его рабочим процессом, который зависит от совокупности различных факторов: конструкторско-технологических, регулированных, режимных и эксплутационных. Соответствие выходных параметров двигателя заданным нормам определяется во время заводских испытаний дизелей, при которых подразумевается идентичность конструктивных, эксплутационных и режимных факторов, так как они оговорены конструкторской документацией. Влияние атмосферных отклонений на параметры рабочего процесса учитываются поправочными коэффициентами. Таким образом, остается группа показателей, определяющих индивидуальные особенности двигателя: технологические и регулировочные. Изменение технологических и регулировочных показателей, в допускаемых технической документацией пределах, оказывают значительное влияние на рабочий процесс, и, как следствие, определяют эффективные и экологические параметры двигателя. Поэтому, выбор совокупности технологических и регулировочных показателей, и их уточнение в пределах допусков позволяет улучшить экологические и эффективные параметры дизеля. Колебания этих показателей определяются величинами технологических отклонений при сборке двигателя и при его регулировке. Технологические и регулировочные показатели предназначены для поддержания на заданном уровне эффективной мощности, удельного расхода топлива и экологических характеристик двигателя, однако их влияние недостаточно исследуется или носит справочный характер.

В связи с этим актуальной является задача поиска путей улучшения эффективных и экологических параметров двигателя по технологическим и регулировочным показателям. Для решения этой задачи необходимо выявить перечень этих показателей, определить влияние каждого из них на выходные параметры двигателя, разработать методику поиска значений этих показателей, обеспечивающих наилучшие эффективные и экологические параметры дизеля.

Цель работы. Улучшить экономические и экологические параметры дизеля ЧН 16/17 путем выбора совокупности технологических и регулировочных показателей в пределах их допусков.

Для достижения указанной цели необходимо решить следующие основные задачи исследования:

1. определить перечень и дать анализ технологических и регулировочных показателей двигателя, оказывающих влияние на эффективные и экологические параметры дизеля ЧН 16/17;

2. разработать методику и стенд для исследования влияния технологических и регулировочных показателей двигателя на параметры струи распыленного топлива;

3. обосновать методику векторной оптимизации совокупности технологических и регулировочных показателей для оценки эффективных и экологических параметров дизеля;

4. провести экспериментальную проверку правильности выбранных решений подтверждающих улучшение эффективных и экологических параметров дизеля ЧН 16/17 за счет технологических и регулировочных показателей двигателя.

Реализация результатов работы. Основные положения и результаты работы использованы в дизелях 56ЧН 16/17 и внедрены в производство ОАО «Звезда».

Апробация работы. Диссертационная работа заслушана и одобрена на. заседании кафедры «Судовые двигатели внутреннего сгорания и дизельные установки» Санкт-Петербургского Государственного морского технического университета (СПб ГМТУ) в сентябре 2003, основные положения и результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на «V международной конференции по судостроению, судоходству, деятельности портов, морской техники для освоения океана и шлейфа», Санкт — Петербург (СПб), сентябрь, 1999, на «VI международной конференции по судостроению, судоходству, оборудованию платформ и обеспечивающих их работу плавсредств, морской техники для освоения океана и шлейфа», СПб, сентябрь, 2001, на XIV научно-технической конференции Центрального конструкторского бюро по судам на подводных крыльях «Алексеевские чтения» г. Нижний Новгород, декабрь, 2001, на заседании СанктПетербургского Научного совета по горению и взрыву РАН (СевероЗападное отделение), СПб, март, 2003, на научно — технической конференции «Кораблестроительное образование и наука — 2003», СПб, май, 2003.

Методы исследования. Поставленная в работе цель достигается сочетанием теоретических и экспериментальных методов исследования. При проведении теоретических исследований использованы теория рабочих процессов двигателей, методы многокритериальной оптимизации эффективных и экологических параметров дизеля. Основные уравнения разработанной математической модели характеристики тепловыделения базируются на физических законах и решаются с использованием современных численных методов. Достоверность результатов, полученных при теоретических исследованиях, проверялись при испытаниях на моторных стендах. Экспериментальные исследования проводились на двигателях 1ЧН16/17, 8ЧН 16/17 и 56ЧН16/17, которые выполнены по стандартным методикам, с применением современных метрологически аттестованных измерительных средств и приборов.

Научная новизна заключается в следующем:

— установлена математическая зависимость влияния совокупности технологических и регулировочных показателей на параметры характеристики тепловыделения;

— разработана методика и оригинальный стенд для исследования влияния технологических и регулировочных показателей на параметры струи распыленного топлива;

— обоснована методика оптимизации расчетного исследования влияния совокупности технологических и регулировочных показателей на эффективные и экологические параметры дизеля на основе векторной оптимизации.

Практическая значимость. Полученные результаты экспериментальных исследований подтверждают изменение рабочего процесса в цилиндре двигателя и, как' следствие, улучшение экономических и экологических параметров дизеля за счет выбора наилучшей совокупности технологических и регулировочных показателей.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основным результатом выполненной работы является расчетные и экспериментальные исследования, включившие отработку расчетной методики исследования применительно к конструкции дизеля ЧН16/17, параметрические исследования двигателя, с помощью которых выбраны технологические и регулировочные показатели двигателя. Выполненные исследования позволяют сделать следующие основные выводы:

1. Определены технологические и регулировочные показатели и дан их анализ влияния на эффективные и экологические параметры дизеля ЧН 16/17.

2. Разработана методика и стенд для исследования влияния технологических и регулировочных показателей на параметры струи распыленного топлива.

3. Обоснована методика векторной оптимизации совокупности технологических и регулировочных показателей с целью улучшения экономических и экологических параметров дизеля.

4. Проведенные экспериментальные исследования дизеля 8ЧН 16/17 по совокупности технологических и регулировочных показателей, в допустимых техническими условиями пределах, позволили уменьшить удельный расход топлива на режимах по винтовой характеристике на 3,5 -ИОг/кВт'ч и дымность ОГ на 16%.

Показать весь текст

Список литературы

  1. A.C. Процесс распыливания топлива дизельными форсунками. М.: Машгиз. — 1963 — 180 с.
  2. A.C. Распыливание топлива в судовых дизелях.- Л.: Судостроение, 1971. 248 с.
  3. Г. М. Процессы тепломассообмена и испарение при смесеобразовании в дизелях. М.: Высшая школа, 1974. — 144 с
  4. В.А. Впрыск топлива в дизелях.- М.: Машиностроение, 1981, 119 с.
  5. И.Е. Влияние дальнобойности топливной струи на процесс смесеобразования и сгорания в дизеле. — Энергомашиностроение, 1968.
  6. С.А., Романов С. А., Свиридов Ю. Б. Экспериментальное исследование скоростей движения жидкости и газообразной фазы в дизельном топливном факеле. Двигателестроение, 1980, № 7, с 5−8.
  7. Р.В. Конструкция и расчёт дизельной топливной аппаратуры. М,-Л.: Машиностроение, 1965, 148 с.
  8. Е.К. Тепловой процесс двигателей внутреннего сгорания. М.-Л.: ОНТИ, 1937.- 124 с.
  9. А.Д. Испытание, исследование и расчет авиационного дизеля. -М.: ОНТИ, 1934.- 118 с.
  10. Н.В. Исследование и расчет рабочего процесса авиационного дизеля. М.: Оборонгиз, 1941. — 192 с.
  11. А.И. Индикаторный период задержки воспламенения и динамика цикла быстроходного двигателя с воспламенением от сжатия /Исследование рабочего процесса и подачи топлива в быстроходных дизелях Труды НИЛД. — 1955. —№ 1. С.56−62.
  12. Т.М. Теория быстроходного двигателя с самовоспламенением. — М.: Оборонгиз, 1953, 407 с.
  13. Н.Р. Исследование рабочего процесса и теплопередачи в двигателе дизеля. М.: АНТИ, 1931. — 123 с.
  14. Н.В., Кошкин В. К. Процессы сгорания в двигателях. -М.: Машгиз, 1949. 344 с.
  15. Двигатели внутреннего сгорания: Теория поршневых и комбинированных двигателей. Учебник для вузов /Д.И. Вырубов, H.A. Иващенко, В. И. Ивин и др.- Под ред. А. С. Орлина, М. Г. Круглова.-М.: Машиностроение. 1963.-472 с.
  16. Теория двигателей внутреннего сгорания / Н. Х. Дьяченко, А. К. Костин, • Г. В. Мельников и др.- M.-JL: Машиностроение, 1965. -460 с.
  17. Индикаторная диаграмма, динамика тепловыделения и рабочий цикл быстроходного поршневого дизеля /Б.С.Стечкин, К. И. Генкин, В. С. Золотаревский и др. М.: АН СССР, 1960 — 199 с.
  18. A.C. Самовоспламенение, пламя и детонация в газах. М.: АН СССР, 1960.-427 с.
  19. А.И. Сгорание в быстроходных поршневых двигателях.: Машиностроение, 1977. — 278 с.
  20. В.А. Судовые двигатели внутреннего сгорания. -JL: Судпромиздат, 1962. 544 с.
  21. Автомобильные двигатели / В. М. Архангельский, М. М. Вихерт, А. Н. Воинов и др. Под ред. М. С. Ховаха. М.: Машиностроение, 1977. -591 с.
  22. H.H., Семенов Б. Н., Соколов B.C. Рабочий процесс дизелей с камерой в поршне. JL: Машиностроение, 1972. — 232 с.
  23. Г. Д., Хачиян A.C., Пикус В. И. Рабочий процесс и теплонапряженность автомобильных дизелей / Под ред. Г. Д. Чернышева. -М.: Машиностроение, 1986. 216 с.
  24. Ю.Б. Смесеобразование и сгорание в дизелях. JL: Машиностроение, 1972. 224 с.
  25. Ю.Б., Малявинский Л. Б., Вихерт М. М. Топливо и топливоподача автотракторных дизелей. JL: Машиностроение, 1979.-248 с.
  26. Д.Д. Сгорание в поршневых двигателях. М.: Машиностроение 1969.-552 с.
  27. Теория двигателей внутреннего сгорания /Н.Х.Дьяченко, А. К. Костин, Б. П. Пугачев и др. Под ред. Н. Х. Дьяченко. JI.: Машиностроение, 1974. — 552 с.
  28. Н.Ф. Моделирование и оптимизация процесса сгорания в дизелях. Харьков: Высшая школа. Издательство при Харьковском университете. — 1980. — 169 с.
  29. Основы горения углеводородных топлив. -М.: Иностр. лит., 1960. 664с.
  30. В.М., Мальцев М И., Кашпоров Л. Я. Основные характеристики горения. М.: Химия, 1977. — 320 с.
  31. Ф.А. Теория горения. М.: Наука, 1971. — 616 с.
  32. Основы практической теории горения. Под ред. В. В. Померанцева. Л.: Энергия, 1973. — 264 с.
  33. H.H. Развитие теории цепных реакций теплового воспламенения. М.: Знание, 1969. — 94 с.
  34. Я.Б., Садовников П. Я., Франк-Каменский Д.А. Окисление азота при горении.- М.: Наука, 1974.- 146 с.
  35. В.И. Малотоксичные дизели.- Л.: Машиностроение, 1972.128 с.
  36. В.А. Токсичность двигателей внутреннего сгорания.- 2-е изд., перераб. М.: Машиностроение, 1981.- 160 с.
  37. Автомобильный транспорт и защита окружающей среды / Р. В. Малов,
  38. B.И. Ерохов, В. А. Щетина, В. Б. Белеев. М.: Транспорт, 1982.200 с.
  39. В.А., Сайкин A.M. Снижение токсичности автотракторных дизелей,— М.: Колос, 1994.- 224 с.
  40. О.И., Лупачев П. Д. Снижение токсичности автомобильных двигателей. М.: Транспорт, 1985.— 120 с.
  41. A.C., Гальговский В. Р., Никитин С. Е. Доводка рабочего процесса автомобильных дизелей.- М.: Машиностроение, 1976.- 104 с.
  42. Т.Р., Крятко А. П., Мазинг М. В. Методы снижения вредных выбросов с отработавшими газами автомобильных двигателей.
  43. Н.С. Состояние вопроса фильтрации отработавших газов дизелей. Харьков: Машиностроение, 1977. — 123 с.
  44. М.М., Кратко А. П., Рафалькес И. С. Влияние типа рабочего процесса и режимов быстроходных дизелей на свойства сажи отработавших газов//Автомобильная промышленность. 1977. -№ 6. — С. 12−15.
  45. В.Г.Воронин. Теория оценки параметров токсичности транспортных газотурбинных двигателей//Двигателестроение. -1988. № 7.1. C. 55−58.
  46. Подача и распыливание топлива в дизелях. И. В. Астахов и др. М.: Машиностроение, 1971, 359 с.
  47. Моделирование развития топливной струи в открытой камере сгорания дизеля. К. Н. Коптев, В. А. Плотников, В. В. Гаврилов, Г. В. Яковлев. Тр. ЛКИ, вып. 110 1975, С. 55−61.
  48. О кумулятивном механизме развития высоконапорной топливной струи.
  49. B.К. Баев, A.A. Бузуков, А. Н. Бажайкин, В. П. Тимошенко. -Двигателестроение, 1981, № 2, С. 8−12.
  50. ДА. Быстроходные турбопоршневые двигатели с воспламенением от сжатия. М.: Машгиз, 1963, 640 с.
  51. О.Н., Сисин В. Д. О влиянии стенок камеры сгорания на движение струи распыленного топлива. Тр. НИИВТА. вып., 121, 1976,1. C. 8−13
  52. О.Н. Численный метод расчёта некотрых параметров круглой, осесимметричной, нестационарной, изометрической струи топлива. Тр. НИИВТА, вып. 34,1975, С. 3−15.
  53. В.В., Захаренко Б. А. Эксперементальный метод исследования структуры струи дизельной фарсунки. -Двгателестроение, 1979, № 9, С. 55−81.
  54. О. Процесс распада струи в зависимости от формы сопла и пртиводавления, В кн.: Двигатели внутреннего сгорания, Т.1, ОНТИ 1936, С. 55−81.
  55. А.З., Романов С. А., Свиридов Ю. Б. Аналитическая модель развития факела распылённого жидкого топлива в неподвижной газовой среде. Тр. ЦНИТА, вып. 64, Л., с.17−23
  56. С.А., Романов С. А., Свиридов С. Ю. Распыление жидкого топлива в объёме дизельного факела. Двигателестроение, 1980, № 8,С.6−8.
  57. М.А. Кумулятивный заряд и принцип его работы. — Успехи математических наук. 1957. т. ХН, вып. 4(76), С. 41−56.
  58. Г. Д., Садовский С. С., Ершов В. В. Распределение топлива и воздуха в камере сгорания дизеля. Изб. Вузов. Машиностроение, 1979. № 1, С. 88−92.
  59. Исследование оптической плотности факела тепловозного дизеля. Н. Ф. Разлейцев, С. С. Жилин, M. JL Копылов, В. А. Жуланов. Двигатели внутреннего сгорания, Харьков 1980, вып.31, С.15−19.
  60. Исследование динамики топливного факела при моделировании впрыска в тепловозном дизеле. Н. Ф. Разлейцев, С. С Жилин, M.JI. Копылов, В. А. Жуланов. Двигатели внутреннего сгорания, Харьков, 1980, вып. 31, С 8−15.
  61. А.Д. Движение факела распыленного топлива в камере сгорания дизеля.-Изв. Вузов. Машиностроение, 1970, № 8, С. 126−130.
  62. В.И., Гальговский В. Р., Иванов JI.JI. Влияние противодавления и числа сопловых отверстий на распределение топлива в факеле дизеля. — Тр. МАДИ, вып. 49, 1972, С. 53−59.
  63. В.И., Младенов М. Б. К определению коэффициентов истечения для сопловых отверстий распылителей форсунок. -В кн.: Топливная аппаратура дизелей, вып.4, 1978, С. 24−28.
  64. Ю.А., Власов Н. Х., Паюсов В. И. Влияние распыливающих отверстий форсунки на развитие топливного факела в форсированном быстроходном дизеле / Совершенствование и создание форсированных двигателей. 1982, С.73−78.
  65. В.И. Вывод и анализ модельных уравнений течение топлива через сопло распылителя / Повышение уровня технической эксплуатации судовых дизелей. НИИВТ, 1987.- С. 110−114.
  66. В.И. Моделирование течения топлива в распыливающем отверстии форсунки / Повышение уровня технической эксплуатации судовых дизелей. НИИВТ. 1987, С. 60−65
  67. Г. И., Паюсов В. И., Ерохин И. А. Сравнительный анализ индикаторной диаграммы и тепловыделения дизеля: С-Пб. Изд. СПбГМТУ. 2003.-С. 67−69.
  68. Р.И., Кириллова Ф. К. Качественная теория оптимальных процессов. М.: Наука, 1971. — 508 с.
  69. М.В., Литвак Б. Л. Оптимизация систем много связанного управления электроприводами. Л.: Энергия, 1975. — 160с.
  70. В.В., Нотин В. Д. Парето оптимальные решения многокритериальных задач. — М.: Наука, 1982. — 256 с.
  71. М.Е. Задачи векторной оптимизации в теории управления. -Тбилиси: Мецниераба, 1975. 201 с.
  72. Шаров Г. И. Основы теории управления турбопоршневыми дизельными двигателями по арето-оптимальным функциям /Вологод. политехн. ин-т. -Вологда, 1988. 14 с. — Деп. в ЦНИИТЭ Итяжмаш, № 55-ТМ 88.
  73. В.И. Управление турбопоршневым двигателями по Парето оптимальным функциям. Двигателестроение. -1989.Д № 9. — С. 19−21
  74. Дизели: Справочник / Б. П. Байков, В. А. Ваншейдт, И. П. Воронов и др. Под ред. Ваншейдта В. А., H.H. Иванченко, Л. К. Коллерова.- Л.: Машиностроение, 1971−480 с.
  75. Испытание двигателей внутреннего сгорания / Б. С. Стефановский, Е. А. Скобцов, Е. К. Кореи и др. — М.: Машиностроение, 1972.-346 с.
  76. И.Я. Испытание двигателя внутреннего сгорания. Высшая школа, 1975,320 с.
  77. A.c. № 961 705 СССР, MICH F02 17/00 Двигатели внутреннего сгорания / В. И. Паюсов, В. М. Горохов // Изобретение. 1981. — № 33. — с.132
  78. A.c. № 1 052 700 СССР, МКИ Р02М65/00Стенд для исследования топливной струи / В. П. Лазурко, В.И. Паюсов//Изобретение-1982-№ 41.
  79. Hempel W., Seidi Т. Statistische Erhelung uber Dieselmotorengerausche, CIMAC-Arbeitsgruppe «Gerausch'7/Motortechn. Z.-1990-*94, -S. 153−156.
  80. Garvey D.C. a digital control algorithm for engine goverting// SAE Tech. Pop/Ser/- 1995/-N 85 174/-Р/12−22.
  81. Titolo A. Dia variable Ventilsteurung von Fiat//MTZ. 1996. — 47. N5. — pp. 185−188.
  82. Hauer AJ Zur Berechnung und Messung dez 5t romung durch Dieselmotor-Einspritzdusen.-Wiss.Z. Techn. Hochsch. O. Queriche Magdeburg 23(1979), Helf 1 S. 21−27.
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!