Tóm tắt: Đất n-ớc Việt nam ta có tới 3/4 diện tích lãnh thổ là đồi núi, nên độ cao môi tr-ờng khai thác là lớn. ở độ cao lớn khác nhau các thông số vật lý của không khí và n-ớc thay đổi đã làm thay đổi các chỉ tiêu khai thác của động cơ. Bài báo phân tích sự thay đổi các chỉ tiêu này và đề ra các biện pháp khắc phục giúp cho nâng cao hiệu quả khai thác động cơ đốt trong ở vùng núi cao. ...
ảNH HƯởNG CủA Độ CAO MÔI TRƯờNG KHAI THáC TớI CáC THÔNG Số Kỹ THUậT Và KINH Tế CủA ĐộNG CƠ ĐốT TRONG TS nguyễn thành lơng Bộ môn Động đốt Trờng Đại học Giao thông Vận tải Tóm tắt: Đất nớc Việt nam ta có tới 3/4 diện tích lÃnh thổ l đồi núi, nên độ cao môi trờng khai thác l lớn độ cao lớn khác thông số vật lý không khí v nớc thay đổi đà lm thay đổi tiêu khai thác động Bi báo phân tích thay đổi tiêu ny v đề biện pháp khắc phục giúp cho nâng cao hiệu khai thác động đốt vùng núi cao Summary: Three - fourths of Vietnam’s are are mountains and hills Naturally, elevation of exploitation sites is great At different elevations, physical parameters of air and water vary, causing changes in exploitation norms of engines The article analyses these changes and proposes measures to improve efficiency in exploiting internal combustion engines in mountainous areas i Đặt vấn đề CT Đặc điểm địa hình nớc ta có 3/4 diện tích lÃnh thổ vùng đồi núi không phẳng Trên có nhiều khu dân c lớn nh Điện Biên, Lai Châu (2000m), Đà Lạt (1000m), Sa Pa (2913m) tiềm kinh tế tài nguyên lớn, mật độ phơng tiện giao thông đờng nh ôtô khách, ôtô tải, xe máy hoạt động tơng đối nhiều, sau hoàn thành đờng Hồ Chí Minh, hình thành mạng lới giao thông miền núi với miền xuôi hoàn chỉnh mật độ tăng nhiều Ngoài hồ nớc lớn phục vụ thủy điện nh Sơn La (trên 1500m) , phơng tiện giao thông thủy hoạt động độ cao lớn so với tàu hoạt động biển, sông, máy bay bay độ cao lớn Hầu hết phơng tiện sử dụng động đốt trong, mà thông số vật lý không khí môi trờng nơi sử dụng thông số đầu vào động thay đổi theo độ cao nơi khai thác chúng, dẫn tới làm thay đổi thông số kỹ thuật kinh tế động đốt hoạt động vùng cao ii Sự thay đổi thông số vật lý không khí v nớc theo độ cao môi trờng nơi sử dụng (so với mặt nớc biển) 2.1 Các địa danh vùng núi có mật độ ôtô hoạt động tơng đối nhiều Vùng núi Bắc Cạn, Tây Ninh Đà Lạt, Buôn Ma Thuột, Sông Bé, Kontum Mộc Châu, Sơn La, Hà Giang, Cao Bằng Điện Biên Lai Châu SaPa Tây Bắc Độ cao mặt n−íc biĨn H(m) 600 1000 1500 1752 2000 2913 3000 Qua bảng 2.1 thấy độ cao vùng khác nhau, vËy viƯc xem xÐt ¶nh h−ëng cđa sù thay đổi thông số vật lý không khí tất độ cao tới tiêu kinh tế kỹ thuật cuả động đốt cần thiết 2.2 Đặc trng khí hậu miỊn nói theo chiỊu cao so víi mỈt n−íc biĨn Độ cao H(m) áp suất khí H(mmHg) Mật độ không khí Nhiệt độ khí Độ sôi nớc r(kg/m3) TH(0K) t S(0C) HƯ sè thay ®ỉi hƯ sè d không khí a Độ ẩm (%) P0 = 760 1,225 T0=297 100 1,00 160 1000 674 1,112 293 96,7 0,92 88 2000 569 1,007 290 93,3 0,85 75 3000 462 0,909 286 90 0,78 60 4000 426 0,819 283 86,8 0,75 52 5000 405 0,756 279 83,0 0,75 52 Từ bảng 2.2 thấy phơng tiện lên cao công suất động giảm độ cao mật độ không khí loÃng lợng nạp giảm Đối với động Diesel hệ số d không khí a giảm, hỗn hợp nạp đậm, nhiên liệu cháy không hết, tiêu hao nhiên liệu tăng Hệ thống làm mát nớc phát huy tác dụng, nguyên nhân lên cao áp suất môi trờng giảm, nhiệt độ sôi nớc giảm, nớc nhanh sôi khả làm mát iii Sự thay đổi tiêu kỹ thuật v kinh tế động 3.1 Kết nghiên cứu tính toán nhiệt động carbuarator + áp suất thị bình quân ®é cao H: piH = pi0μp0(T0/βT0)1/2/p0 = pi0μ/β1/2 ®ã pi0, p0, T0 tham số H = 0; hÖ sè μ = pH/p0; b = TH/T0 + Công suất thị độ cao H: NiH = Ni0./1/2 Ni0 công suất thị H = + St tiªu hao nhiªn liƯu chØ thị độ cao H: giH=Gnl01/2/NiH Gnl0 lợng tiêu hao nhiên liệu H = + Công suất có ích độ cao H: NeH = Ne0(1-1/m0 + /m01/2) m0 hiệu suất giíi ë H = + St tiªu hao nhiªn liệu hiệu độ cao H: geH = ge0 /(1-1/m0 + m/m01/2) ge0 suất tiêu hao nhiên liệu hiệu H = Các số liệu động khảo cứu: Tỉ số nén e = 6,0; Công suất lớn Nemax = 90ml, tốc độ quay neN = 2400v/ph; Hệ số nạp mỈt n−íc biĨn (H = 0) ηv = 0,7; HƯ số d không khí CT = 0,92; áp st khÝ sãt pr = 1,05kG/cm2; NhiƯt ®é khÝ sãt Tr = 1040oK; HƯ sè sư dơng nhiƯt ξ = 0,9; Chỉ số nén đa biến trung bình nne = 1,36; Chỉ số giÃn nở đa biến trung bình ngn = 1,30 Các kết tính toán tiêu kỹ thuật kinh tế biến đổi theo chiều cao H (xem bảng) Tốc độ đạt công suất lớn neN = 2400v/ph H, m 1000 2000 3000 4000 5000 7,68 6,92 6,05 5,54 4,90 4,27 Pe , KG/cm 6,13 5,37 4,50 3,99 3,35 2,72 hm 0,80 0,78 0,75 0,72 0,68 0,64 Ne , ml 91 79 67 59 50 40 ge , g/mlh 264 289 321 358 405 468 24 22 19,6 18,1 16,4 14,5 0,6 0,53 0,44 0,39 0,33 0,26 Ne, Kw 67 58 49 43 37 29 Ge, g/Kwh 358 394 445 493 547 644 Pi , KG/cm2 Gnl, kG/h Pe, MN/m Tõ c¸c bảng kết tính toán 3.1 thấy động carbuarator độ cao H lớn tiêu kỹ thuật Pe, Ne giảm nhiều, tiêu kinh tế suất tiêu hao nhiên liệu ge tăng tốc độ cao thay đổi lớn 3.2 Kết nghiên cứu tính toán nhiệt động Diesel : CT + Công suất thị độ cao H: NiH = Ni0iH0/d1/2Hi0 iH, i0 hiệu suất thị độ cao H mặt nớc biển H = 0; H, hệ số d không khí độ cao H mặt nớc biển H = 0; Tỷ số d = 1/H d =1/0 + Công suất có ích (hiệu quả) độ cao H: NeH = Ne0(ηm0 + μηiHα0/βd1/2αHηi0 -1)/ημ0 + SuÊt tiªu hao nhiªn liƯu cã Ých ë ®é cao H: geH = ge0Ne0μα0/NeHβd1/2αH Các số liệu động khảo cứu: Đờng kính xi lanh D = 130mm; hành trình piston S = 140mm; Sè l−ỵng xilanh i = (bè trÝ hàng chữ V); Công suất hiệu đính Ne hđ = 54ml, tốc độ quay ne đc = 1300v/ph; Tỉ sè nÐn ε = 16,5; Th«ng sè khÝ sãt pr = 1,1kG/cm2, Tr = 810oK; HƯ sè lỵi dơng nhiƯt x = 0,8; HiƯu st c¬ giíi ημ = 0,62; Hệ số tăng áp = 1,4; Tỷ số giÃn në sím ρ = 1,53; HƯ sè n¹p ηv = 0,825; HƯ sè d− kh«ng khÝ α = 1,71; Dung tích công tác động VH = 7450cm3 Các kết tính toán tiêu kỹ thuật kinh tÕ biÕn ®ỉi theo chiỊu cao ë chÕ ®é tốc độ ne dc động cơ: H, m 1000 2000 3000 4000 8,1 7,7 7,3 6,9 6,7 Pe, kG/cm 5,0 4,6 4,2 3,8 3,6 Ne, ml 54 49 45 41 39 hi 0,445 0,429 0,397 0,377 0,366 hm 0,620 0,598 0,576 0,550 0,538 he 0,275 0,256 0,228 0,208 0,196 220 237 266 292 310 Pi, kG/cm2 ge , g/mlh Từ bảng kết tính toán 3.2 nhận thấy động Diesel chế độ tốc độ, độ cao H lớn tiêu kỹ thuật Pe, Ne giảm, tiêu kinh tế i, e giảm, suất tiêu hao nhiên liệu ge tăng nhiều iv Kết luận Theo tính toán động phơng tiện thấy sử dụng phơng tiện cao nguyên miền núi, thông số kỹ thuật kinh tế động thay đổi có chiều hớng làm giảm tính hoạt động động nh giảm công suất, giảm áp suất bình quân có ích, tăng suất tiêu hao nhiên liệu Do cần phải có biện pháp làm tăng tính khai thác động nâng cao hiệu sử dụng phơng tiện cao nguyên miền núi Các biện pháp là: CT - Tăng áp động nhằm tăng áp suất nạp để nâng cao công suất động cơ, tăng áp 10% nâng cao công suất khoảng 10%, - Tăng tỉ số nén , thí nghiệm cho thấy tăng tỉ số nén từ lên công suất động tăng từ 10 dến 20%, - Đối với động carbuarator sử dụng chế hòa khí điều chỉnh theo độ cao nhằm bảo đảm thành phần hỗn hợp thiết kế, - Dùng hệ tống phun xăng điện tử EFI phun nhiên liệu diêsel điện tử điều chỉnh theo độ cao, - Tăng cờng thông gió buồng máy để nâng cao hiệu làm mát Tài liệu tham khảo [1] Nguyễn Thnh Lơng, Phạm Kỳ, Nguyễn Ninh Sổ tay tính toán động đốt Trờng Đại học Giao thông vận tải, Hà nội 1977 [2] Nguyễn Thnh Lơng, Trơng Quang Vinh, Nguyễn Viết Sỹ, Dơng Văn Lợi, Hồ Nguyên Vũ Nghiên cứu ảnh hởng độ cao môi trờng đến thông số kỹ thuật kinh tế động đốt Trờng Đại học Giao thông, Hà nội 2000 [3] Nguyễn Thnh Lơng Động đốt phơng tiện giao thông Nhà Xuất Xây dựng, Hà nội 2002 [4] H List Thermodynamik der Verbrennungskraftmaschinen Verlag von Julius Springer, Wien 1979¡ ... Nguyên Vũ Nghiên cứu ảnh hởng độ cao môi trờng đến thông số kỹ thuật kinh tế động đốt Trờng Đại học Giao thông, Hà nội 2000 [3] Nguyễn Thnh Lơng Động đốt phơng tiện giao thông Nhà Xuất Xây dựng, Hà... tăng tính khai thác động nâng cao hiệu sử dụng phơng tiện cao nguyên miền núi Các biện pháp là: CT - Tăng áp động nhằm tăng áp suất nạp để nâng cao công suất động cơ, tăng áp 10% nâng cao công...Qua bảng 2.1 thấy độ cao vùng khác nhau, vËy viƯc xem xÐt ¶nh h−ëng cđa sù thay đổi thông số vật lý không khí tất độ cao tới tiêu kinh tế kỹ thuật cuả động đốt cần thiết 2.2 Đặc trng