1.3.Перерасход топлива

Вторая проблема – перерасход топлива – обусловлена низким коэффициентом полезного действия (КПД) двигателей автотранспорта, который часто меньше 30% (особенно старых автомобилей), т.е. потери топлива превышают 70%. В котлах, газовых колонках и другом теплоэнергетическом оборудовании КПД много выше (в современных котлах до 90%). Однако из-за неподготов­ленности теплоносителя (воды и др.) на всем пути от водопровода до котла образуется накипь – изолятор тепла (см. фото №1 и №2). Из-за неподготовленности топлива на стенках топки котлов, газовых колонок образуется нагар из серы и смолистых веществ. Это вызывает существенные потери тепла. К вашему сведению, 1 мм накипи приводит к 12% перерасходу топлива. А если 2 мм накипи? То это вдвое больше. Получается, что котлы с двух сторон покрыты изолятором тепла: снаружи – нагаром из серы, изнутри – накипью. Образно говоря, газ горит, а вода не “греется”.

При ограниченности запасов в природе нефтяного сырья и постоянного его снижения, проблема экономии топлива стоит крайне остро. По этой проблеме в мире делается очень много. Тут и совершенствование конструкций теплоэнергетического оборудования: котлов, водонагревателей, ДВС. Особое внимание уделяется двигателям внутреннего сгорания: совершенствование конструкции двигателей, систем очистки и подачи масла, топлива и воздуха, систем зажигания, разработка разных присадок к топливу и даже совершенствование конструкции выхлопных труб (или, как их называют в обиходе, глушителей).

В данной лекции рассматривается один из известных физических способов обработки топлива – магнитодинамический способ активации водородсодержащих смесей, основанный на воздействии постоянных магнитных полей на топливо как жидкое, так и газообразное (патенты Украины № 25228 на “Магнитный активатор”, № 34142 на “Способ приготовления углеводородного топлива и устройство для его осуществления” и ряд ноу-хау).

1.4. Причины низкого кпд современных двс и других топливопотребляющих агрегатов

КПД современных ДВС не превышает 25–30%, котлов – (35–90)% (последняя цифра относится к новейшим двухконтурным котлам на газовом топливе). Главная причина низкого КПД – неполное сгорание топливной смеси в камерах сгорания двигателей и низкое качество топлива, которое вызывает и токсичность выхлопных газов, а в котлах – неудовлетворительный теплосъем с поверхностей нагрева и плохая передача тепла теплоносителю – воде.

Остановимся на каждой из причин.

Лекция 2 влияние качества на расход топлива

2.1 Неполное сгорание топлива

Вызвано следующими факторами: во-первых, крайне малое время отведено на процесс сгорания в рабочем такте.

Покажем это на примере: возьмем автомобиль, в котором коленчатый вал двигателя совершает 3000 оборотов в минуту. Это означает, что он поворачивается 50 раз в секунду, то есть время сгорания в полезном такте составляет 0,01 сек. У некоторых гоночных автомобилей встречается рабочий такт продолжительностью 0,0025 сек. Поэтому ясно, что за такое короткое время обеспечить полное сгорание топлива мало вероятно.

Углеводородное топливо как в баке автомобиля (колеблется при движении), так и при протекании по топливопроводу находится в движении. В результате трения молекул друг о друга они приобретают статический заряд. При этом кулоновские силы группируют из молекул укрупненные комплексы. При распылении такого топлива в камеру сгорания выбрасываются крупные капли. Эти капли плохо смешиваются с воздухом. При таком распылении кислород воздуха контактирует с топливом по поверхности капли, а внутри капли кислород не успевает прореагировать со всеми частицами топлива. В результате топливо не сгорает полностью.

При вскрытии головки блока дизельного двигателя автомобиля КРАЗ оказалось, что все камеры сгорания заполнены сажей почти полностью. На торцах всех поршней многослойный пирог из нагара и сажи, поршневые кольца залеплены тоже сажей и, естественно, что они не выполняют своего назначения качественное перекрытие кольцевого пространства, чтобы предотвратить стекание топлива в масляный картер.

Таким образом, подводя итог сказанному, – при существующей конструкции ДВС и качестве топлива – оно не может сгорать полностью.

В других теплопотребляющих агрегатах (котлах и др.) топливо также по названным причинам не сгорает полностью. А если топливо содержит сернистые соединения, то их отложения в виде нагара на стенках топки котла, ухудшают процесс теплопередачи, т.е. дополнительно уменьшает КПД сгорания топлива.

В современных котлах внутри откладывается накипь, а снаружи – нагар из серы и сажи, которые сильно снижают теплопередачу. Кроме этого сера забивает проходы воздуха, и автоматика постоянно останавливает котлы.

Таким образом, нам нужно совершенствовать подготовку топлива к сжиганию, чтобы было меньше потерь.