ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.12.2023
Просмотров: 19
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО МОРСКОГО И РЕЧНОГО ТРАНСПОРТА
Казанский филиал Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования
«Волжский государственный университет водного транспорта»
Научно – исследовательская работа
СОВРЕМЕННАЯ КОНЦЕПЦИЯ РАЗВИТИЯ
СУДОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
Группа: ОСМ-5-18
Выполнил: Герасимов А.П.
________________________
(дата) (подпись)
Казань 2023г
Содержание
Введение 3
1. Анализ состояния проблемы, постановка цели и задач
исследования 4
2. Поиск путей решения проблемы 7
3. Общие выводы и разработка новой концепции 12
Заключение 15
Библиографический список 16
Введение
Основной проблемой для флота на данное время является высокие цены на горюче смазочные материалы. Практически в любой компании, независимо от количества транспортных средств, существует бюджет на приобретение ГСМ.
Чем больше расходы на топливо, тем быстрее собственники бизнеса и начальники транспортных подразделений начинают искать эффективные способы, которые позволяют справиться с этими неизбежными затратами. Сокращения расходов на дизельное топливо на сегодняшний день, является одним из наиболее экономически эффективных средств контроля расхода топлива в компании.
В данном исследовании я попытаюсь выяснить какой же способ более эффективен для уменьшения затрат на топливо
1. Анализ состояния проблемы, постановка
цели и задач исследования
Основным способом передвижения судна по воде является движитель,
который в свою очередь принимает передаточную мощность от двигателя.
Поршневой ДВС (двигатель внутреннего сгорания) является тепловой машиной и работает по принципу сжигания смеси топлива и воздуха в камере сгорания. Главной задачей такого устройства выступает преобразование энергии сгорания топливного заряда в механическую полезную работу. На данную работу требуется большое количество топливо.
Топливо в широком смысле любой горючий материал, который, вступая в реакцию с кислородом, выделяет теплоту. На практике топливом считают только те вещества, которые воспламеняются при умеренной температуре, имеют высокую теплотворную способность и могут быть получены в достаточном количестве доступнымисредствами.
Химическая реакция между горючими элементами (чаще всего это углерод и водород) икислородом называется горением. В результате этого процесса из реагирующих компонентов образуютсяпродукты реакции (обычно двуокись углерода и пары воды) и выделяется теплота.
Существует множество видов топлива:
Твёрдое топливо – древесно-растительная масса, торф, сланцы, бурый уголь, каменный уголь.
Жидкое топливо – продукты переработки нефти (мазут).
Газообразное топливо – природный газ; газ, образующийся при переработке нефти, а также биогаз.
Ядерное топливо – расщепляющиеся (радиоактивные) вещества (уран, плутоний).
На судах в данное время применяют жидкое и ядерное топливо
практически всё жидкое топливо пока получают путём переработки нефти. Нефть, жидкое горючее полезное ископаемое, представляет собой бурую жидкость, содержащую в растворе газообразные и легколетучие углеводороды. Она имеет своеобразный смоляной запах. При перегонке нефти получают ряд продуктов, имеющих важное техническое значение: бензин, керосин, смазочные масла, а также вазелин, применяемый в медицине и парфюмерии.
Сырую нефть нагревают до 300-370 °С, после чего полученные пары разгоняют на фракции, конденсирующиеся при различной температуре tª: сжиженный газ (выход около 1%), бензиновую (около 15%, tª=30 - 180°С). Керосиновую (около 17 %, tª=120 - 135°С), дизельную (около 18 %, tª=180 - 350°С). Жидкий остаток с температурой начала кипения 330-350°С называется мазутом. Мазут, как и моторное топливо, представляет собой сложную смесь углеводородов, в состав которых входят, в основном, углерод (84-86 %) и водород (10-12%).
Мазут, получаемый из нефти ряда месторождений, может содержать много серы (до 4.3%), что резко усложняет защиту оборудования и окружающей среды при его сжигании.
Зольность мазута не должна превышать 0,14 %, а содержание воды должно быть не более 1,5 %. В состав золы входят соединения ванадия, никеля, железа и других металлов, поэтому её часто используют в качестве сырья для получения, например, ванадия.
В котлах котельных и электростанций обычно сжигают мазут, в бытовых отопительных установках – печное бытовое топливо (смесь средних фракций).
Мировые геологические запасы нефти оцениваются в 200 млрд. т., из которых 53 млрд.т. составляют достоверные запасы. Более половины всех достоверных запасов нефти расположено в странах Среднего и Ближнего Востока. В странах Западной Европы, где имеются высокоразвитые производства, сосредоточены относительно небольшие запасы нефти. Разведанные запасы нефти всё время увеличиваются. Прирост происходит в основном за счёт морских шельфов. Поэтому все имеющиеся в литературе оценки запасов нефти являются условными и характеризуют только порядок величин.
Общие запасы нефти в мире ниже, чем угля. Но нефть более удобное для использования топливо. Особенно в переработанном виде. После подъёма через скважину нефть направляется потребителям в основном по нефтепроводам, железной дорогой или танкерами. Поэтому в себестоимости нефти существенную часть имеет транспортная составляющая.
Ядерное топливо используется в ядерных реакторах, где оно обычно располагается в герметично закрытых тепловыделяющих элементах (ТВЭЛах) в виде таблеток размером в несколько сантиметров.
В связи с ухудшением качества тяжелых топлив и обострением общих проблем эксплуатационных расходов важность эффективной подготовки топлива на судах осознают все эксплуатационники. Отмеченная тенденция заставила специалистов разработать усовершенствованные установки, системы и химические добавки для обработки топлив с более высокой плотностью и более высоким, чем в прошлом, содержанием асфальто-смолистых веществ, серы, механических примесей и воды. Использование тяжелых топлив привело к повышенным износам деталей цилиндропоршневой группы и топливной аппаратуры, нагарам и увеличению количества шлама при топливоподготовке.
2. Поиск путей решения проблемы
К нетрадиционным способам обработки топлива относятся: химическая, гидродинамическая и магнитная обработки, а также воздействие электрическим разрядом и радиоактивным излучением.
Химическая обработка заключается в вводе в топливо композиций присадок с различными функциями, снижающих испаряемость и улучшающих низкотемпературные свойства топлива, интенсифицирующих процесс сгорания и снижающих образование при сгорании экологически опасных веществ.
Присадки, снижающие испаряемость топлива и улучшающие его низкотемпературные свойства, целесообразно вводить при бункеровке судна. Присадки, снижающие склонность топлива к осадкообразованию, также целесообразно вводить при бункеровке или непосредственно в танки запаса сразу же после завершения процесса бункеровки.
Присадки, защищающие топливную аппаратуру от коррозии и образования лаковых пленок, а также присадки, улучшающие сгорание и предотвращающие образование экологически опасных веществ в процессе сгорания, следует вводить перед подачей топлива к дизелю.
Расширяющееся применение на судах дешевых тяжелых топлив с их низкой стабильностью при хранении, склонностью к отложениям и нагарообразованию, ухудшенной способностью к сгоранию и высокой коррозионной активностью привело к необходимости прибегать к созданию таких присадок, которые помогли бы решить проблемы хранения и обработки, сгорания топлив, борьбы с нагарами и высокотемпературной коррозией, а также с низкотемпературной сернистой коррозией.
Тяжелым высоковязким топливам присуща склонность к образованию отложений в танках запаса, фильтрах, подогревателях и других элементах топливной системы, в том числе сепараторах. Причина заключается в наличии в топливах тяжелых углеводородов (смол, асфальтенов).
Обладая повышенной поверхностной активностью, тяжелые углеводороды группируются вокруг загрязняющих топливо примесей, глобул воды, образуя сложные структуры, размеры которых увеличиваются, и они вьшадают в осадок в виде шлама на днище танка или осаждаются на поверхностях топливной системы.
Один из путей борьбы с шлакообразованием и отложениями в подсистемах хранения и переработки топлива состоит во введении в топлива химических присадок, содержащих мощные диспергаторы. Поверхностная активность последних существенно повышает поверхностную активность содержащихся в топливе асфальтосмолистых соединений, выступающих в роли естественных коагулянтов и эмульгаторов. Благодаря отмеченному свойству вещества присадок притягивают к себе смолы, обволакивающие структурные системы тяжелых углеводородов, и частично замешают их. Ослабление вследствие этого поверхностного натяжения тяжелых углеводородов, а также расклинивающее действие введенных с присадкой диспергаторов приводят к разрыву этих структурных систем, их диспергированию и благодаря этому к предотвращению шламообразования. В роли диспергаторов обычно используют растворимые в топливе органометаллические соединения, вводимые в хорошо зарекомендовавшие себя присадки Vecom FOT-NW, Bunkersol-D, Perolin 622-DE. и др. Неплохие результаты показала опытная присадка ЛЗ-ЦНИИМФ-6. Важное свойство поверхностно-активных веществ присадок состоит также в защите металлических поверхностей от коррозии, ржавления и образования на горячих поверхностях лаковых пленок.
Вводимые в топлива присадки - диспергаторы способствуют не только борьбе со шламообразованием, но, измельчая структуру находящихся в топливе тяжелых углеводородов, и более полному их сгоранию в цилиндрах. Происходящее при наличии присадок замещение откладывающихся на нагретых поверхностях смол изолирует, в частности, поверхности прецизионных элементов от них и тем самым препятствует лакообразова-нию, часто приводящему к зависанию игл форсунок и плунжерных пар ТНВД.
Проблема высокотемпературной коррозии, вызываемой продуктами
сгорания топлива, наиболее тесно связана с работоспособностью выпускных клапанов дизеля и рабочего аппарата газовой турбины. Образующиеся на рабочем поле клапана рыхлые окисные структуры бомбардируются частицами сажи и золы, летящими мимо клапана в общем потоке продукта сгорания с большой скоростью. Их удары о клапан в дополнение к коррозии вызывают эрозию. В итоге на рабочих фасках и седлах клапана образуются раковины, бороздки, по которым прорываются горячие продукты сгорания. Это в свою очередь приводит к росту температуры металла, активации коррозионно-эрозионных процессов и местному выгоранию металла.
Чтобы избежать коррозии или во всяком случае уменьшить ее интенсивность, необходимо, путем интенсивного охлаждения, понижать температуру клапана и его седла. Нужно иметь в виду, что переохлаждение клапанов (а это часто бывает с его стержнем при работе на пониженных нагрузках) стержень интенсивно коррозирует под действием конденсирующейся на нем серной кислоты. Конденсация кислоты происходит, когда температура клапана оказывается ниже точки росы кислоты. Под действием кислотной коррозии на стержне появляются типичные для этого процесса язвины.
Методом борьбы с коррозией является также уменьшение содержания в топливе натрия, для чего при сепарации топливо следует промывать горячей водой, подаваемой в струю топлива перед сепаратором. Вода, смешиваясь с топливом, растворяет соединения натрия и в ходе сепарации удаляется из него. Для повышения ресурса выпускных клапанов используют присадки к топливам, в состав которых входит магний. К числу таких присадок относится присадка Ameroid Mark-IV, препятствующая образованию на клапанах, головках поршней и лопатках газовых турбин отложений натрий-ванадиевых соединений и тем самым уменьшающая их коррозию и выгорание. Входящий в присадку магний при окислении образует окись магния Mg + О -» МдО, температура плавления которой составляет 2800°С.
Продукты взаимодействия МдО с пятиокисью ванадия имеют более низкие температуры плавления, но более высокие, чем натрий-ванадиевые соединения. Это позволяет большей части соединений ванадия в сухом виде покидать дизель вместе с продуктами сгорания, а не прилипать к клапану и другим элементам, как это происходит при более низких температурах плавления.