Двигатели внутреннего сгорания. 2010. №2 PDF (Size:7770 МБ)

Гипотезы, предложенияизбыточного СО 2 , однозначно связанный с содержаниемуглерода в топливе. Например, для дизельноготоплива количество СО 2 составляет при полномсгорании 3,19 G T , а для бензина – 3,135 G T (G T– расход топлива кг/ч). Выбор типа двигателя итоплива для него связан с экономическими вопросамиэксплуатации КГУ и стоимостью единицымассы вырабатываемого СО 2 .Рис.1. Принципиальная схема когенерационнойустановки1 – ДВС, 2 – генератор, 3 – выпускной коллектор,4 – подогреватель ИГС, 5 – охладительОГ, 6 – сепаратор влаги, 7 – сборник конденсата,8 – регулятор давления ИГС, 9 – компрессор,10 – блок управления, 11 – кислородныйсмеситель, 12 – регулятор расхода кислорода,13 – блок управления, 14 – емкость с кислородом,15 – внешний контур охлаждения, 16– впускной коллектор, 17 – датчик давленияИГСОсновная частьПеревод ДВС на работу по ЗЦ накладываетощутимый отпечаток на протекание термодинамическогоцикла и имеет определенные особенности.В первую очередь они обусловлены заменойинертной части рабочего тела: азот постепенносменяется СО 2 – газом, термодинамические свойствакоторого отличаются от традиционно используемогогаза. Например такой важный показателькак истинная теплоемкость (для сравнения – припостоянном давлении) у СО 2 при 100ºС в 1,38 разавыше, чем у азота (40,3 кДж/моль·град против 29,1кДж/моль·град). И разница эта растет с ростомтемпературы.142Для оценки степени изменения показателейбыли проведены теоретические расчеты термодинамическихциклов ДВС с рабочими телами на основевоздуха и смеси СО 2 с кислородом. В качествеобъекта исследования выбран бензиновый двигательМЕМЗ-307. Результаты расчетов позволилиоценить изменение эффективности протекания отдельныхпроцессов действительного цикла ДВСпри переходе на ИГС СО 2 с кислородом. В частностииспользование таких ИГС приводит к снижениютемпературы конца сжатия и для восстановленияее значения, соответствующего работе навоздухе, необходим предварительный подогревИГС на впуске в ДВС. Для двигателя МЕМЗ-307при использовании ИГС состава СО 2 – 64%, Н 2 О –13%, О 2 – 23% по объему необходим предварительныйподогрев ее до 110ºС. В дизелях подогревнеобходим также для обеспечения нормальногосамовоспламенения поданного в цилиндр топлива.Введение предварительного подогрева ИТСна впуске приводит к уменьшению коэффициентанаполнения и одним из путей увеличения его значенияявляется повышение давления циркулирующейв контуре смеси.Влияние высокой теплоемкости рабочего телана протекание процессов сгорания и расширенияпроявляется через уменьшение максимальной температурыT Z и давления цикла p Z и снижение среднегопоказателя политропы расширения. Максимальнаятемпература цикла для исследуемого объектауменьшилась с 2900 К при работе на воздухедо 2160 К с КГС, соответственно максимальноедавление сгорания – с 6,6 МПа до 4,9 МПа. Однакоодновременное снижение T Z и среднего показателяполитропы расширения способствовали тому, чтотемпература ОГ в конце процесса мало различаласьдля рассматриваемых рабочих тел: 1476 К – длявоздуха и 1508 К – для ИГС. Результатом отрицательноговлияния высокой теплоемкости рабочеготела на все процессы действительного цикла явилосьснижение мощности двигателя с 47 кВт до36,7 кВт и увеличение удельного эффективногорасхода топлива с 285,5 г/кВт·ч до 405 г/кВт·ч. Соответственновыросли количества избыточныхпродуктов от сгорания топлива: СО 2 с 42,07 до46,6 кг/ч и водяного пара с 17,51 до 19,39 кг/ч.В общем представлении изменение характерапротекания действительного цикла ДВС при переходена рабочее тело с более высокой теплоемкостьювыражается через перераспределение полезноДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ 2'2010