К вопросу вторичного использования эксергии выпускных газов в автотракторных силовых установках

Обоснование. Коэффициент полезного действия современных двигателей внутреннего сгорания не превышает 40%, при этом значительная часть эксергии, выделившейся при сгорании топлива, рассеивается в окружающую среду с отработавшими газами, охлаждающей жидкостью и нагретыми деталями. В то же время при эксплуатации тракторов в условиях низких температур окружающего воздуха очень остро стоит проблема поддержания оптимального теплового режима для снижения потерь, увеличения полноты сгорания топлива и как следствие повышения эксплуатационной экономичности.

Цель работы – оценка эффективности применения комплексной системы утилизации термомеханической эксергии выхлопных газов дизеля. Обоснование вида и количества ступеней утилизации эксергии выхлопных газов на автотракторных дизелях в широком диапазоне температур окружающей среды и нагрузочных режимов.

Материалы и методы. Для достижения поставленной цели были проведены теоретические и экспериментальные исследования для оценки эксергетического потенциала выпускных газов в зависимости от степени загрузки двигателя и температуры окружающей среды. Проведены сравнительные исследования двигателей Д-440 и СМД-62, позволяющие оценить влияние конструктивных особенностей системы выпуска отработавших газов на величину потерь эксергии.

Результаты. Потери работоспособности ВГ двигателя СМД-62 с ТКР-11Н-1 на номинальном режиме составили 0,8. При этом максимальные потери работоспособности ВГ на холостом ходу составляют 0,92. Авторами предложена частная методика анализа отдельных составляющих эксергии выпускных газов, позволяющая анализировать возможные пути ее вторичного использования. Полученные уравнения определяют количественное и качественное соотношения между составляющими эксергии выхлопных газов относительно их максимального эксергетического потенциала, подлежащего утилизации.

Заключение. На основании анализа экспериментальных данных и их статистической обработки можно сделать вывод, что двигатели средней мощности имеют ограниченные ресурсы бросовой теплоты. Теоретически ее должно хватить для обеспечения работы ТКР и поддержания теплового режима в коробке передач и в системе охлаждения двигателя в зимний период.