On the question of secondary use of exhaust exergy in power units of vehicles and tractors

封面

如何引用文章

全文:

详细

BACKGROUND: Efficiency of modern internal combustion engines is no more than 40%, while the significant part of exergy, released during fuel combustion, dissipates in the environment through exhaust, coolant liquid and heated details. Meanwhile, the urgent problem of operating a tractor in low ambient temperature conditions is sustaining of optimal thermal condition for the sake of decreasing of losses, increasing of combustion efficiency and, as a consequence, increasing of operating efficiency.

AIMS: Efficiency assessment of use of the complex system of utilization of thermomechanical exergy of diesel engine exhaust. Justification of type and number of stages of exhaust exergy utilization for diesel engines of vehicles and tractors for a wide range of ambient temperatures and loading conditions.

METHODS: To accomplish given aims, theoretical and experimental studies were carried out in order to assess exhaust exergy potential in dependence on engine loading conditions and ambient temperature. Comparative studies of the D-440 and the SMD-62 engines were carried out, making it possible to assess the influence of exhaust system design features on amount of exergy losses.

RESULTS: Exhaust performance losses of the SMD-62 engine with the TKR-11N-1 turbocharger at nominal mode were 0.8. Meanwhile, maximal exhaust performance losses at idle mode are 0.92. Authors suggested the special method of analysis of certain exhaust exergy components, which allows analyzing possible ways of its secondary use. The obtained equations determine quantitative and qualitative ratios between exhaust exergy components in comparison to maximal exhaust exergy potential to be utilized.

CONCLUSIONS: Based on experimental data analysis and its statistical processing, it follows that middle powered engines have limited resources of waste heat. Theoretically, it should be enough for ensuring the turbocharger operation and sustaining of thermal condition in a gearbox and a cooling system in winter.

作者简介

Gennady Krokhta

Novosibirsk State Agrarian University

编辑信件的主要联系方式.
Email: mshipo@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5686-0876
SPIN 代码: 3324-4788

Professor, Dr. Sci. (Engin.), Professor of the Agricultural Machinery Department

俄罗斯联邦, Novosibirsk

Egor Khomchenko

Novosibirsk State Agrarian University

Email: mshipo@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-0805-9766
SPIN 代码: 2632-5221

Cand. Sci. (Engin.), Head of the Agricultural Machinery Department

俄罗斯联邦, Novosibirsk

Nikolai Usatykh

Novosibirsk State Agrarian University

Email: mshipo@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-8609-9627
SPIN 代码: 9542-7408

Senior Lecturer of the Agricultural Machinery Department

俄罗斯联邦, Novosibirsk

Alexey Ivannikov

Siberian Scientific and Research Institute of Mechanization and Electrification of Agriculture

Email: alekc73@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0002-1216-0146
SPIN 代码: 2305-9701

Cand. Sci. (Engin.), Leading Researcher

俄罗斯联邦, Krasnoobsk

参考

  1. Heywood JB. Internal combustion engine fundamentals. Mc Graw Hill Education; 2018.
  2. Krokhta GM, Khomchenko EN, Usatykh NA. Osnovnye rezul‘taty ispytanii traktora DT-75T, oborudo-vannogo dvigatelem s dvumya urovnyami postoyannoi moshchnosti. Proceedings of the 9th Russian regional science conference «Sostoyanie i innovatsii tekhnicheskogo servisa mashin i oborudovaniya»; 2019 Nov 11–12; Novosibirsk. Izdatel’skii tsentr NGAU «Zolotoi kolos»; 2019. (In Russ).
  3. Mirmov NI, Mirmov IN. Absorbtsionnye kholodil’nye mashiny dlya polucheniya otritsatel’nykh temperatur okhlazhdeniya. Proceeedings of BTSU. Issue 1, Forestry, Nature Management, Processing of Renewable Resources. 2017;(2):328–341. (In Russ).
  4. Getman VV, Lezhneva NV. Metody utilizatsii teploty ukhodyashchikh gazov ot energeticheskikh ustanovok. Vestnik Kazanskogo tekhnologicheskogo universiteta. 2013;16(12):104–107. (In Russ).
  5. Vedruchenko VR, Krainov VV, Zhdanov NV, et al. Choosing utilization scheme of free-piston engines exhaust gases and estimating engines real heat consumption in the structure of cogeneration engine. Omsk Scientific Bulletin. 2015;1:114-119. (In Russ).
  6. Sayin Kul B, Kahraman A. Energy and Exergy Analyses of a Diesel Engine Fuelled with Biodiesel-Diesel Blends Containing 5% Bioethanol. Entropy. 2016;18(11). doi: 10.3390/e18110387
  7. Belov PN. Buryachko VR, Akatov EI. Dvigateli armeiskikh mashin, chast’ Ι. Teoriya. Moscow: Voenizdat; 1971. (In Russ).
  8. Arkharov AM, Isaev SI, Kozhinov IA. Teplotekhnika: Uchebnik dlya studentov vtuzov. Moscow: Mashinostroenie; 1986. (In Russ).
  9. Patent SU №1590588/ 07.09.1990. Byul. №33. Krokhta GM, Usatykh NA, Romanov VI. Method of I.C. engine operation. Available from: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=40664264 (In Russ).
  10. Krokhta GM, Khomchenko EN. Eksergeticheskaya otsenka effektivnosti gazoturbinnogo nadduva traktor-nogo dvigatelya. Vestnik NGAU. 2013;(1):135–140. (In Russ).
  11. Brodyanskii VM. Eksergeticheskii metod i perspektivy ego razvitiya. Teploenergetika. 1988;(2):14–17. (In Russ).
  12. Krokhta GM. Osobennosti ekspluatatsii traktorov v usloviyakh nizkikh temperatur: monografiya. Novosibirsk: «Zolotoi kolos»; 2017. (In Russ).

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
2. Fig. 1. The diagram of the exergy, used in the engine turbocharger.

下载 (91KB)
3. Fig. 2. Exergy coefficient of using exhaust exergy in the TKR-8.5 turbocharger for the D-440 engine operation at the full-load curve.

下载 (65KB)
4. Fig. 3. Coefficient of usage of the SMD-62 engine exhaust exergy in the TKR-11N-1 turbocharger at load characteristic for nen=2100 min-1 -х-х-х- - (toc = + 24 °C); - о - о - о- - toc = - 33 °C).

下载 (83KB)
5. Fig. 4. Maximal exhaust exergy at the turbocharger inlet, depending on the load ratio of the SMD-62 engine (nen=2100 min-1) -х-х-х- - (toc = + 24 °C); - о - о - о- - toc = - 33 °C).

下载 (64KB)
6. Fig. 5. The TKR-11N-1 turbocharger power at full load of the SMD-62 engine (nen=2100 min-1), depending on ambient temperature.

下载 (49KB)

版权所有 © Eco-Vector, 2023

Creative Commons License
此作品已接受知识共享署名-非商业性使用-禁止演绎 4.0国际许可协议的许可。
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».