Исследование эксплуатационных характеристик энергетической установки с ДВС 2Ч 8,5х11 при работе в газодизельном цикле

Актуальность темы доказывает перевод большинства энергетических установок с ДВС на газомоторное топливо, который приводит к снижению токсичности и удешевлению единицы продукции кВт электрической энергии.
Особенность проблемы заключается в повышении энергетической эффективности, топливной экономичности и экологической безопасности в соответствии с их перспективными нормами

Цель работы: Исследование эксплуатационных характеристик энергетической установки с ДВС 2Ч 8,5х11 при эксплуатации в газодизельном цикле.
Задачи:
1 Провести теоретический расчет функционирования ДВС 2Ч 8,5х11 в дизельном и газодизельном цикле на энергетической установке.
2 Провести экспериментальные исследования в дизельном и газодизельном цикле
3. Анализ результатов исследования. Выводы и рекомендации по практическому использованию ДВС на газодизельном цикле.

Объект исследования – энергетическая установка с ДВС 2Ч 8,5х11.
Предмет исследования - эксплуатационные характеристики энергетической установки при работе в газодизельном цикле с установившейся нагрузкой

Рис. 1– Общий вид энергетической установки
Экспериментальные исследования проводились в два этапа на дизельном цикле и газодизельном цикле.
Проводилось несколько серий опытов, снимались нагрузочные характеристики двигателя в диапазоне мощностей от 0 до 7,5 кВт, с шагом изменения нагрузки на одну фазу 500 вт.

Рис. 2 – Общий вид комплекса сбора и обработки данных
Для сбора, обработки, расчета и обработки данных дополнительных параметров использовался приборный комплекс (рис 2)

Для загрузки ДВС энергетической установки используем электрогенератор и резистивный нагрузочный элемент (калорифера). Который имеет ступенчатую регулировку мощности. (Рис 3)
Рис. 3 – Нагрузочный элемент (калорифер).

В таблице 1 представлены основные результаты исследования нагрузочной характеристики работающего на дизельном топливе при установившейся нагрузке.
Таблица 1 - исследование нагрузочных характеристик двигателя ДВС 2ч 8,5х11 дизельном цикле

Таблица 2 - исследование нагрузочных характеристик двигателя ДВС 2ч 8,5х11 в газодизельном цикле
Анализируя эксперементальные данные видим что происходит снижение эксплуатационных показателей двигателя, вызванными меньшей теплотворной способностью газового топлива, но это компенсируется дешевизной газового топлива, как следствие производимого кВт*часа электрической энергии и снижение эмиссии вредных веществ ..

ДВС 2ч 8.5х11 дизельный цикл холостой ход
ДВС 2ч 8.5х11 Газодизельный цикл холостой ход

ДВС 2ч 8.5х11 дизельный цикл Нагрузка 3500 ± Δ Вт
ДВС 2ч 8.5х11 газодизельный цикл Нагрузка 2500 ± Δ Вт

ДВС 2ч 8.5х11 дизельный цикл Нагрузка 7500 ± Δ Вт
ДВС 2ч 8.5х11 газодизельный цикл Нагрузка 5000± Δ Вт

Из индикаторной диаграммы и значений температуры цикла видно, что у дизеля максимально значение давления сгорания и маскимальное значение температуры сгорания достигается раннее чем у газодизеля.
Низкое тепловыделение приводит к меньшим давлениям в характерных точках индикаторной диаграммы. Как следствие, газодизельный цикл имеет ниже среднее индикаторное давление и худшие эффективные показатели, выражающиеся в снижении эффективной мощности двигателя

Gт
Gт кг/ч
WкВт
WкВт
g г/кВт
WкВт
α
WкВт
Т вп

WкВт
WкВт
CO %
CO2 %
WкВт
WкВт
О2 %
Cm Hn %

NOx %
WкВт
Рис 4 – фильтровочные диски, дизельный цикл
Рис 5 - фильтровочные диски, газодизельный цикл
Анализируя фильтровочные диски на рисунке 5 и 4 можно сделать вывод, что в дизельном цикле сажи сгорает меньше чем в газодизельном.

Главным преимуществом газодизеля является низкая стоимость КПГ. Для окончательной сравнительной оценки экономических показателей выполним расчет стоимости 1 кВт·ч производимой двигателем механической энергии.
на графике представлена стоимость 1 квт/ч при различных нагрузках, на установившемся режиме работы.
Таким образом экономическая эффективность энергетической установки с ДВС 2ч 8.5х11 при эксплуатации в газодизельном цикле подтверждена.
W,кВт
Сэ, руб/(квт·ч);

Выводы:
Для минимизации снижения эффективных показателей в газодизельном цикле двигателя необходимо динамическое изменение угла опрежения подачи запального дизельного топлива в зависимости от нагрузки электрогенератора.
Рекомендуется форсирование двигателя надувом

Апробация результатов научной работы:
Залесов А.С ПОДТВЕРЖДЕНИЕ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ПРИРОДНОГО ГАЗА В КАЧЕСТВЕ ТОПЛИВА // «Инновации. Наука. Образование» (РИНЦ) 26.11.2021