Білоусов Євген Вікторович. Підвищення економічності суднових енергетичних установок шляхом використання твердих палів у двигунах внутрішнього згорання

brief description

Білоусов Євген Вікторович. Підвищення економічності суднових енергетичних установок шляхом використання твердих палів у двигунах внутрішнього згорання : Дис... канд. наук: 05.08.05 - 2002.

Білоусов Є.В.Підвищення економічності суднових енергетичних установок шляхом використання твердих палив в двигунах внутрішнього згоряння Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.08.05. Суднові енергетичні установки. Український державний морський технічний університет. Миколаїв, 2002 р.
Дисертація присвячена питанням підвищення економічності СЕУ за рахунок використання твердих палив в двигунах внутрішнього згоряння. Актуальність теми зумовлена зростанням цін на нафту і продукти її переробки при практично незмінних цінах на тверде паливо. Оскільки паливна складова займає значне місце у вартості морських перевезень, перехід на дешевше паливо дозволить скоротити вартість однієї тонно-милі.
На основі проведеного аналізу різних шляхів вирішення проблеми, як найбільш перспективний метод використання твердих палив в робочому об'ємі двигуна розглядається шаровий метод спалювання з циклічним примусовим продуванням шару. При цьому паливо заздалегідь розігрівається для активації процесів горіння.
У роботі дається докладний опис шляхів реалізації шарового методу спалювання, розглядаються особливості протікання термодинамічних процесів і процесів вигоряння палива в шарі. Приводяться результати аналітичного і експериментального дослідження процесу стиснення, аналітичного дослідження процесів вигоряння шару, експериментального процесу підведення теплоти в термодинамічному циклі. У ході проведеного дослідження підтверджені можливість і ефективність шарового спалювання палива в двигуні внутрішнього згоряння

Результати роботи дають підставу зробити таки висновки:

На основі теоретичних і експериментальних досліджень показана принципова можливість роботи суднових ДВЗ на твердих паливах, зокрема, на вугіллі, що дозволяє в 2...4,7 рази знизити витрати на паливо і відповідно скоротити вартість морських перевезень.
Встановлено, що найбільш ефективним є використання в складі суднової енергетичної установки з ДВЗ зовнішнього реактора шарового спалення твердого палива, що дозволяє організувати оптимальний процес згоряння і приготувати робоче тіло для його подальшого розширення в поршневому двигуні.
Показано, що для подачі робочого тіла в циліндри поршневого двигуна доцільно використати метод продування шару розігрітого твердого палива заздалегідь стисненим в циліндрі повітрям, що забезпечує прийнятні параметри робочого тіла при достатній простоті конструкції реактора.
Розроблена принципово нова схема реалізації шарового способу спалення твердого палива в суднових ДВЗ, що дозволяє управляти процесом горіння палива і процесом підведення теплоти в термодинамічному циклі, дозволяє досягти ефективного ККД в межах 0,40...0,48, сумірний з аналогічним показником сучасних ДВЗ, працюючих на рідких паливах.
Встановлено, що швидкість протікання гетерогенних реакцій в умовах топкового пристрою середньо- і малообертових твердопаливних поршневих двигунів достатня для того, щоб у часових проміжках, що відводяться в двигуні на продування шару, отримати ефективний підвід теплоти до робочого тіла у реакторі ТППД.
Розроблена математична модель термодинамічних процесів в робочому просторі твердопаливного поршневого двигуна дозволяє дослідити основні особливості термодинамічного циклу.
Показана можливість управління процесом горіння в двигуні, що дозволяє організувати процес підведення теплоти, близький до оптимального в умовах використання твердого палива.
Визначені шляхи подальшого вдосконалення термодінамічних процесів в твердопаливних поршневих двигунах з метою підвищення їх ефективності за рахунок заміни політропного стиснення на ізотермічне, а також застосування регенеративного циклу.