РАЗДЕЛ 2
МЕТОДЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ процессов
в судовом ДВС при использовании
топлив широкого фракционного состава
2.1. Основные методы и общая методика исследования
Энергетические установки нефтеналивных и специализированных судов,
нефтедобывающих плавучих и стационарных платформ, а также ряда других объектов
транспортного, технологического и вспомогательного флота используют ДВС,
которые спроектированы и адаптированы к ряду стандартных топлив. Однако, как
было показано выше, существует экономическая целесообразность использования в
этих двигателях нестандартных топлив или топлив широкого фракционного состава,
получаемы из нефтяного сырья непосредственно на борту судна или платформы.
Наиболее высокие технико-экономические показатели таких объектов могут быть
реализованы в случае обеспечения экономичной, надежной и долговечной
эксплуатации ДВС на топливах такого рода.
Очевидно, что использование нестандартных топлив приведет к изменению рабочего
процесса в цилиндрах ДВС и это изменение может привести к нарушению режима
работы двигателя, снижению надежности и ресурса.
Для выработки схемных, конструктивных и технических решений, которые
обеспечивали бы экономичную и эффективную работу судового ДВС на нестандартном
топливе, необходимо экспериментально и теоретически исследовать особенности
рабочего процесса в цилиндрах ДВС при использовании таких топлив.
Прежде всего, эти особенности связаны с характером процессов смесеобразования
и сгорания нестандартного топлива, протекающих в двигателе. Несмотря на то, что
в литературе имеются сведения о рабочих процессах ДВС при использовании
нестандартных топлив, этот механизм недостаточно изучен.
Очевидно, что для исследования рабочего процесса в двигателе, работающем на
нестандартном топливе, необходимо проверить справедливость выдвинутых
предположений. Это можно сделать несколькими методами. Наиболее эффективный из
них – системный анализ, который позволяет проанализировать, с использованием
объективных критериев сравнительной эффективности, влияние действующих в
рабочем объеме двигателя факторов на показатели двигателя.
Метод сопоставления влияния на рабочие процессы в ДВС таких факторов, как
фракционный состав топлива, цетановое число, период задержки самовоспламенения,
плотность, вязкость, теплотворная способность и т.д., позволяет сделать
предположение о правомерности принятых допущений. Однако, основываясь только на
данных такого сопоставления, невозможно однозначно утверждать, что один и тот
же фактор будет одинаково влиять на процессы в ДВС, как при использовании
стандартных топлив, так и в случае использования топлив широкого фракционного
состава. Это следует из того, что имеются существенные различия в протекании
рабочих процессов в ДВС, использующих указанные выше виды топлив.
Как показал анализ литературных источников, приведенный в первом разделе,
рабочие процессы в ДВС изучены достаточно хорошо только в случае применения
традиционных стандартных топлив, в то время как в двигателях, работающих на
топливах широкого фракционного состава эти процессы изучены недостаточно.
Принятый метод сопоставления позволяет:
– проанализировать влияние на характер рабочих процессов в ДВС факторов,
связанных с использованием топлив широкого фракционного состава;
– систематизировать и проанализировать предлагаемые способы организации
рабочего процесса, определить наиболее рациональные параметры топливной
аппаратуры.
Анализ проблем, связанных с использованием топлив широкого фракционного состава
и альтернативных топлив в судовых ДВС, и сопоставление действующих факторов
показали, что эффективность эксплуатации двигателей зависит от следующего:
– соотношения между легкокипящими, средними и тяжелыми фракциями топлива, что
существенно влияет на характер протекания рабочего процесса в цилиндрах;
– соотношения между параметрами топливоподачи и фазами газораспределения ДВС;
– перераспределения составляющих теплового баланса вследствие изменения
характеристики подвода тепла;
– характера и закона подвода теплоты в термодинамическом цикле ДВС работающем
на топливах широкого фракционного состава.
Метод прямой аналогии между процессами в ДВС работающих на стандартных топливах
с рабочими процессами в ДВС в случае использования топлив широкого фракционного
состава дает возможность найти такие решения, которые позволяют обеспечить
приемлемые характеристики тепловыделения, сохранить или снизить
теплонапряженность элементов ДВС и улучшить экологические показатели.
метод физического моделирования рабочих процессов в ДВС при использовании
топлив широкого фракционного состава позволяет не только однозначно
определиться с правомерностью принятых допущений и адекватностью математической
модели, но и убедиться в работоспособности, топливной экономичности, надежности
и долговечности двигателя. Кроме этого результаты экспериментального
исследования позволяют получить достоверные данные о некоторых малоизученных
процессах, протекающих в ДВС при использовании топлив широкого фракционного
состава, которые затруднительно получить другими методами, например,
математическим моделированием.
Математическое моделирование рабочего процесса в ДВС в случае использования
топлив широкого фракционного состава позволит разработать методики расчетов
рабочего цикла двигателя, определить влияние параметров топлива на характер
протекания рабочих процессов в цилиндрах, термодинамическую эффективность
двигателя в целом.
При реализации математической модели используется широко известный и
распространенный модифицированный метод Эйлера, который имеет
удовлетво
- Київ+380960830922