Проект перевода тракторного двигателя на рапсовое масло

Исходя из анализа хозяйственной деятельности ОПХ можно сделать вывод, что данное хозяйство работает в растениводческо-животноводческом направлении. Рентабельность хозяйства за последние 3 года снижается. Это связано с понижением урожайности сельскохозяйственных культур, увеличением затрат на топливо и рядом других факторов. Одним из путей повышения рентабельности хозяйства на мой взгляд, представляется возможным за счет снижения себестоимости топлива. Одним из перспективных направлений снижения себестоимости топлива является замена дизельного топлива биотопливом на основе рапсового масла.

Зададимся вопросом что необходимо сделать с рапсовом маслом, чтобы его можно было использовать в место дизельного топлива? Чтобы ответить на этот вопрос сравним некоторые физико-химические свойства дизельного топлива и рапсового масла.

Как видно из таблицы 1 рапсовое масло близкими энергетическими возможностями по отношению к дизельному топливу. Отличительная особенность рапсового масла это вязкость которая почти в 11 больше чем у дизельного топлива. Это создает определенные трудности в организации рабочего процесса двигателя, так как увеличивается сопротивление топливоподаче, уменьшается производительность насоса, ухудшается распыливание и смесеобразование. Также необходимо отметить, что рапсовое масло содержит 11% кислорода, за счет этого количество углекислого газа уменьшается на 80%, угарного газа — на 35%, а содержание серы — на 100%. Эти данные показывают, что при работе на рапсовом масле выхлоп двигателя становится намного чише чем у дизельного двигателя.

Данные таблицы 2 свидетельствуют о возможности снижения вязкости рапсового мала путем повышения его температуры. При использовании рапсового масла в качестве моторного топлива требуется ввести в топливную систему двигателя специальные подогреватели, обеспечивающие нагрев топлива, и как следствие снижение вязкости рапсового масла.

Проанализировав все рассмотренные конструкции подогревателей топлива, с учетом их недостатков и преимуществ мною была предложена такая конструкция нагревателя биотоплива, которая будет находиться в топливной системе тракторного дизеля между топливным баком и топливным фильтром грубой очистки. Также для увеличения эффективности работы в топливный бак установлена нагревательная камера на основе трубчатого нагревательного элемента ТЭНа.

Нагреватель работает следующим образом. Перед запуском двигателя подают электропитание на нагреватель. Под действием тепла, выделяемого позисторами, прогреваются стенки, между которыми образован продольный зазор, и это обеспечивает разрушение парафиновых фракций. Прокачиваемость топлива через продольный зазор улучшается. Производится уверенный пуск и работу дизеля на холостом ходу. При этом эффект прогрева топлива от позисторов усиливается прогревом его от выхлопных газов. В дальнейшем по мере прогрева двигателя температура выхлопных газов повышается, увеличивается теплоотдача, нагреватель полностью разблокируется от парафинов, движение топлива осуществляется по всему проходному сечению, нагреватель выходит на рабочий режим и позисторы отключаются.

Основные и ответственные детали нагревателя биотоплива такие как фланец, теплопередающий элемент, корпус, штуцер, крышка будут изготавливаться на заводе. После чего будет производиться сборка нагревателя биотоплива.

По тепловому расчету двигателя произведенному на дизельном топливе и биотопливе, можно сказать что индикаторная диаграмма при работе на биотопливе меньше, а из этого следует что снижается полезная работа. Это объясняется тем что низшая удельная теплота сгорания топлива у биотоплива меньше чем у дизельного топлива. В конечном итоге это немного влияет на выходные параметры двигателя такие как:

• Для дизельного топлива КПД=0.38. Эффективный удельный расход топлива=0,222 кг/кВт•ч.
• Для биотоплива КПД=0.33. Эффективный удельный расход топлива=0,293кг/кВт•ч.

И в конечном итоге при переходе с дизельного топлива на биотоплива мы теряем всего 8% мощности двигателя.

Для установки нагревателя биотоплива на трактор была разработана технологическая карта. В ней указано кто делает работу, место работы, технические условия и указания, трудоемкость работ на монтаж нагревателя биотоплива переоборудование и подготовку двигателя трактора к пуску.

Эффективность внедрения конструкции сводится к следующим показателям:

• стоимость модернизации и закупки нагревателя биотоплива 45031,3 руб;
• годовой экономический эффект 50856 руб;
• срок окупаемости 0,88 года.

Содержание

Введение 7

1 Анализ производственной деятельности ОПХ 10

• 1.1 Общая характеристика предприятия 10
• 1.2 Анализ показателей растениеводства 11
• 1.3 Анализ показателей животноводства 13
• 1.4 Анализ состава и показателей использования машинно-тракторного парка 15
• 1.5 Организация нефтехозяйства 18
• 1.6 Организация хранения машин 18

2 Анализ существующих конструкций подогревателей топлива 20

3 Расчет и конструирование нагревателя топлива 29

• 3.1 Показатели дизельного топлива и рапсового масла 29
• 3.2 Тепловой расчет двигателя 32
• 3.2.1 Процесс впуска 32
• 3.2.2 Процесс сжатия 34
• 3.2.3 Процесс сгорания 35
• 3.2.4 Процесс расширения 40
• 3.2.5 Процесс выхлопа 42
• 3.2.6 Индикаторные показатели работы двигателя 43
• 3.2.7 Эффективные показатели работы двигателя 45
• 3.3 Тепловой баланс двигателя 46
• 3.3.1 Общее количество теплоты 47
• 3.3.2 Теплота, эквивалентная эффективной работе 47
• 3.3.3 Теплота передаваемая охлаждающей среде 48
• 3.3.4 Теплота, уносимая с отработавшими газами 49
• 3.3.5 Неучтенные потери теплоты 50
• 3.4 Конструирование нагревателя биотоплива 52
• 3.5 Расчет основных параметров теплопередающего элемента 54
• 3.6 Выбор позистора 58
• 3.7 Расчет ТЭНа 59

4 Технико-экономические показатели проекта 61

• 4.1 Расчет затрат на переоборудование трактора 61
• 4.2 Расчет экономического эффекта от внедрения конструкции 63
• 4.3 Расчет срока окупаемости 63

5 Безопасность и экологичность проекта 64

• 5.1 Обеспечение условий и безопасности труда в ОПХ 64
• 5.2 Мероприятия по обеспечению безопасности при эксплуатации трактора 67
• 5.3 Мероприятия по охране окружающей среды 70
• 5.4 Мероприятия по защите населения и ценностей в чрезвычайных ситуациях 71
• 5.5 Выводы по технике безопасности в ОПХ 73

Заключение 74

Библиографический список 75

Приложения 77