Отправить статью по E-mail Оптимизация основных параметров дизеля при его работе на многокомпонентной биотопливной композиции
- Авторы: Плотников С.А.1, Карташевич А.Н.2, Симонов М.В.1, Шипин А.И.1
-
Учреждения:
- Вятский государственный университет
- Белорусская государственная сельскохозяйственная академия
- Выпуск: Том 89, № 2 (2022)
- Страницы: 91-99
- Раздел: Экологически чистые технологии и оборудование
- URL: https://journal-vniispk.ru/0321-4443/article/view/106567
- DOI: https://doi.org/10.17816/0321-4443-106567
- ID: 106567
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Введение. При проведении экспериментальных исследований, направленных на поиск оптимальных параметров режима работы дизеля, как и других объектов, остро встает вопрос сокращения объема эксперимента. Существенно сократить количество проводимых опытов без значительного снижения достоверности полученных данных позволяет применение современных методов планирования, получения, обработки и анализа экспериментальных данных.
Цель исследования. Определение оптимальных режимных характеристик работы дизеля на многокомпонентной биотопливной композиции.
Методы. Для определения оптимальных значений основных параметров, влияющих на эксплуатационные показатели дизеля 4ЧН 11,0/12,5 при его работе на многокомпонентной биотопливной композиции, и математического описания их взаимосвязи реализован план Бокса – Бенкена второго порядка для трех факторов: эффективная нагрузка, частота вращения коленчатого вала и угол опережения впрыскивания топлива. Исследования работы дизеля выполнены на наиболее стабильном составе многокомпонентной биотопливной композиции, включающей следующие ингредиенты, %, масс: рапсовое масло – 34,5; этанол – 31,0; дизельное топливо – 34,5. Методом наложения двумерных сечений поверхностей отклика эффективного КПД и удельного эффективного расхода топлива осуществлен поиск компромиссного решения по оптимальному сочетанию уровней изучаемых факторов.
Результаты. Получены адекватные модели регрессионного анализа второго порядка изменения эффективного КПД и удельного эффективного расхода топлива. Описано факторное пространство и проведены графоаналитические исследования. Анализ регрессионных моделей и двумерных сечений поверхностей отклика позволил определить оптимальные значения исследуемых факторов. Оптимизирована методика определения оптимальных нагрузочных и скоростных диапазонов работы дизеля на биотопливной композиции многокомпонентного состава за счет применения плана эксперимента и описания факторного пространства математическими моделями при сокращении количества опытов.
Выводы. Оптимальная область сочетания факторов находится в диапазоне варьирования частоты вращения коленчатого вала дизеля n=1400…1550 мин-1 и эффективной нагрузки Pe=0,68…0,85 МПа при угле опережения впрыскивания топлива Ѳвпр.=23,5 градуса до верхней мертвой точки (ВМТ). Учитывая переменный характер нагрузочных и скоростных режимов дизеля в условиях реальной эксплуатации, полученные данных представляют практический интерес.
Полный текст
Открыть статью на сайте журналаОб авторах
Сергей Александрович Плотников
Вятский государственный университет
Автор, ответственный за переписку.
Email: PlotnikovSA@bk.ru
ORCID iD: 0000-0002-8887-4591
SPIN-код: 4899-9362
ResearcherId: R-8491-2016
доцент, д.т.н., профессор кафедры «Технология машиностроения»
Россия, 610000, Киров, ул. Московская, д. 36Анатолий Николаевич Карташевич
Белорусская государственная сельскохозяйственная академия
Email: Kartashevich@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-3649-1521
SPIN-код: 8541-5330
профессор, д.т.н., заведующий кафедрой «Тракторы, автомобили и машины для природообустройства»
Белоруссия, ГоркиМаксим Васильевич Симонов
Вятский государственный университет
Email: simaksim@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-3805-9246
SPIN-код: 1216-7568
ResearcherId: F-7895-2018
доцент, д.т.н., доцент кафедры «Технология машиностроения»
Россия, КировАлександр Игоревич Шипин
Вятский государственный университет
Email: shipin95@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-9678-9389
SPIN-код: 2676-6575
аспирант кафедры «Технология машиностроения»
Россия, КировСписок литературы
- Плотников С.А. Улучшение эксплуатационных показателей дизелей путем создания новых альтернативных топлив и совершенствования топливоподающей аппаратуры: автореф. … дисс. докт. техн. наук. Н-Новгород, 2011. 39 с.
- Плотников С.А., Смольников М.В., Черемисинов П.А. Расширение многотопливности автотракторного дизеля при использовании альтернативных топлив // Известия МГТУ «МАМИ». 2019. № 3(41). С. 66–72.
- В. Льотко, В.Н. Луканин, А.С. Хачиян. Применение альтернативных топлив в двигателях внутреннего сгорания. М.: Изд-во МАДИ (ТУ), 2000. 311 с.
- Плотников С.А., Карташевич А.Н., Черемисинов П.Н. Улучшение смесей дизельного топлива с рапсовым маслом для использования в тракторных дизелях // Двигателестроение. 2017. № 4. С. 21–24.
- Марков В.А., Девянин С.Н., Зыков С.А., Гайдар С.М. Биотоплива для двигателей внутреннего сгорания. М.: НИЦ «Инженер», 2016. 292 с.
- Терентьев Г.А., Тюков В.М., Смаль Ф.В. Моторные топлива из альтернативных сырьевых ресурсов. М.: Химия, 1989. 272 с.
- Плотников С.А., Глушков М.Н., Карташевич А.Н., Шапорев В.А. Многокомпонентная биотопливная композиция: заявка на выдачу патента РФ № 2020123967(W20041379) от 20.07.2020.
- Плотников С.А., Шипин А.И., Карташевич А.Н., Малышкин П.Ю. Способ получения многокомпонентной биотопливной композиции: заявка на выдачу патента РФ № 2020120544(W20035021) от 22.06.2020.
- Plotnikov S.A., Kartashevich A.N., Simonov M.V., Glushkov M.N. Determining of optimum operation modes of a diesel engine with a multicomponent biofuel composition // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering : 5th International Scientific and Practical Seminar Mobility of Transport and Technological Vehicles (MTTV 2020). Nizhny Novgorod, 2021. Vol. 1086, 2021.
- Кошевой Н.Д., Бурлеев О.Л., Костенко Е.М. Оптимальное планирование эксперимента с введением ограничения по дополнительному критерию // Вестник СумДУ, серия «Технические науки». 2010. Том 2. С. 63–67.
- Денисенко В.В. Моделирование разброса параметров транзисторов в КМОП СБИС // Компоненты и технологии. 2004. № 1. С. 28–34.
- Arabi N.S., Qadi A.L., Mahmoud B.A. Alhasanat, Ahmad A.L. Dahamsheh, Sleiman A.L. Using of Box-Benken Method to Predict the Compressive Strength of Self-Compacting Concrete Containing Wadi Musa Bentonite // Jordan. American Journal of Engineering and Applied Sciences. 2016. Vol. 9. Iss. 2. P. 406–411. doi: 10.3844/ajeassp.2016.406.411
- Jelena M. Avramović, Dragana B. Radosavljević, Ana V. Veličković, Ivan J. Stojković. Statistical modeling and optimization of ultrasound-assisted biodiesel production using various experimental designs // Zastita Materijala. 2019. Vol. 60. Br. 1. P. 70–80. doi: 10.5937/zasmat1901070A
- Leuca Тeodor, Novac Mihaela, Stanciu Bogdan, Burca Adrian, Codrean Marius //. Using Minitab-Box Benken Software to Optimize the Induction Heating Process // Journal of Electrical and Electronics Engineering. 2014. Vol. 7. N.1. P. 73–76.
- Jelena Jovanovic, Andrea Stefanovic, Natasa Sekuljica, Zorica Knezevic-Jugovic. Production of wheat gluten hydrolysates with improved functional properties: optimization of operating parameters by statistical design // Journal of Hygienic Engineering and Design. 2018. Vol.24. P. 90–100.
- Okoro Sylvanus Ezenwa, Asadu Christian Oluchukwu, Abuh Mark Agaba. Optimization and Kinetic Modeling of the Removal of Lead from Enugu Coal by Acid Leaching / // Journal of Energy Research and Reviews. 2019. Vol.3. N.1. P. 1–13. doi: 10.9734/jenrr/2019/v3i13009
- ГОСТ Р 50.1.040−2002. Статистические методы. Планирование экспериментов. Термины и определения. М.: Изд-во стандартов, 2002. 39 с.
- Грачев Ю.П. Математические методы планирования экспериментов. М.: Пищевая промышленность, 1979. 200 с.
- Мельников С.В., Алёшкин В.Р., Рощин П.М. Планирование эксперимента в исследованиях сельскохозяйственных процессов. Л.: Колос, 1980. 168 с.
Дополнительные файлы
