05.05.03 "Двигуни та енергетичні установки"

Постійне посилання колекціїhttps://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/20944

Переглянути

Результати пошуку

Зараз показуємо 1 - 10 з 29

Основи забезпечення еколого-енергетичної ефективності суднових дизелів стабілізацією температури палива сумішами холодоагентів
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Мальчевський, Валентин Павлович
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.05.03 – двигуни та енергетичні установки (142 – Енергетичне машинобудування). – Одеський національний морський університет, Одеса, 2023. Об’єктом дослідження є термодинамічні процеси у дизельних двигунах та у холодильних установках систем стабілізації температури палива. Предметом дослідження є особливості термодинамічної поведінки перспективних сумішей холодоагентів при їх використанні у системі стабілізації температури палива для поліпшення еколого-енергетичної ефективності робочого процесу суднових дизелів та їх систем. Дисертацію присвячено вирішенню проблеми поліпшення екологоенергетичної ефективності суднових дизелів за допомогою використання нових еколого-безпечних холодоагентів як робочих речовин системи стабілізації температури палива. Наукова новизна отриманих результатів полягає в тому, що на підставі виконаних досліджень здобувачем вперше: - запропоновано вирішення проблеми поліпшення еколого-енергетичної ефективності суднових дизелів при їх роботі на паливах із наднизьким вмістом сірки шляхом використання у системі стабілізації температури палива перспективних сумішей озонобезпечних та природних холодоагентів, потенціал глобального потепління яких на 30 – 40 % менший, ніж для більшості чистих та сумішеподібних фторвуглеводнів; - розроблено методику складання моделей стану сумішей на базі процедури покрокового регресійного аналізу, яка дозволяє виконувати надійну апроксимацію дослідних даних при помірних обсягах розрахунків. Запропонована методика, на відміну від більшості попередніх, дозволяє більш ефективно формувати структуру та кількість коефіцієнтів моделі стану; - розроблено метод розрахунку термодинамічних властивостей сумішей з використанням функції взаємодії компонентів, який на відміну від класичного методу комбінування коефіцієнтів моделей стану компонентів, дозволяє підвищити точність розрахунку термодинамічних властивостей речовин у надкритичній області при високих значеннях густини у 1,5 – 2 рази, що є достатнім для розрахунку теплообмінних процесів у суднових холодильних установках з метою підвищення їх екологічних показників в умовах експлуатації; - створено науково-методичні основи по розробці автоматизованих систем розрахунку теплофізичних властивостей нових перспективних холодоагентів та їхсумішей, для яких вперше отримані моделі стану, які дозволяють отримати необхідні значення властивостей холодоагентів для їх використання у системах стабілізації температури палива з метою дотримання міжнародних вимог з охорони довкілля; - виявлені закономірності термодинамічної поведінки сумішей озонобезпечних та природних холодоагентів у стані фазової рівноваги, які полягають у наявності для них азеотропних складів; при використанні азеотропних сумішей як холодоагентів вдається на 20 – 30 % зменшити втрати від зовнішньої необерненості процесів теплообміну у порівнянні з неазеотропними сумішами та значно збільшити енергетичну ефективність циклу холодильних установок суднових систем охолодження та кондиціювання; - створено математичну модель для здійснення еколого-термоекономічного аналізу холодильних установок систем стабілізації температури палива дизельних двигунів транспортних суден, який на відміну від існуючих методів термодинамічного та ексергетичного аналізу дозволяє оцінити повну еквівалентну емісію парникових газів за весь строк експлуатації обладнання. Отримало подальший розвиток та вдосконалено: - метод визначення коефіцієнтів моделей стану сумішей холодоагентів шляхом покрокового регресійного аналізу для розрахунку їх термодинамічних властивостей, який, на відміну від попередніх методів, дозволяє серед повного масиву коефіцієнтів послідовно відбирати найбільш значущі; попередні методи складання моделей стану базувалися на груповому виключенні малозначущих коефіцієнтів, що не є коректним через кореляційні зв’язки між коефіцієнтами; - метод визначення термодинамічних властивостей сумішей у стані фазової рівноваги насичених пари та рідини на базі використання умови рівності парціальних летючостей сумішей однакового складу при незмінних температурах замість менш точного правила Максвелла, за яким значення тиску насичених пари та рідини при постійній температурі визначалися через рівність площ під реальною та розрахованою ізотермами між значеннями питомого об’єму насичених пари та рідини у координатах тиск – питомий об’єм; - метод урахування ваги експериментальних даних про тиск та густину сумішей шляхом додавання до виразу для розрахунку дисперсії коефіцієнта стисливості у випадку сумішей доданку, який ураховує погрішність отримання експериментальних значень складу суміші; - методику розрахунку термодинамічних властивостей холодоагентів у автматизованій інформаційній системі шляхом введення у неї отриманих моделей стану нових сумішей холодоагентів та використання оновлених програмних алгоритмів, складених з урахуванням запропонованих та удосконалених у роботі методів дослідження термодинамічної поведінки сумішей холодоагентів. Практичне значення отриманих результатів полягає у тому, що: 1. Розроблені у дисертації моделі стану і таблиці термодинамічних властивостей сумішей R32/R125 R125/R290 та R134a/R290 визнані Державним стандартом України стандартними довідковими даними, рекомендованими для використання при проектуванні та експлуатації холодильних установок систем охолодження та кондиціонування. Природні холодоагенти є рекомендованими для використання з точки зору вимог Монреальського та Кіотського протоколів, оскільки вони мають мізерно малі потенціали руйнування озонового шару та глобального потепління (3 для пропану). Отже, змішування альтернативних холодоагентів, більшість з яких суттєво впливають на глобальне потепління з природними речовинами і їх використання у суднових холодильних установках дозволить значно зменшити шкідливий вплив на довкілля. 2. Запропонований метод складання моделей стану на базі покрокового регресійного аналізу, який на відміну від більшості існуючих методів дозволяє у процесі виконання регресійної процедури з метою підвищення точності моделі ефективно регулювати структуру та кількість її коефіцієнтів. 3. Розроблено автоматизовану інформаційну систему, яка дозволяє розраховувати термодинамічні властивості сумішей холодоагентів при різних комбінаціях незалежних змінних, а також визначати параметри ефективності циклів холодильних установок. Автоматизована інформаційна система і таблиці термодинамічних властивостей трьох сумішей впроваджені у підприємства «Сістемар» і «Трансшип» при проведенні модернізації холодильних установок систем комфортного кондиціонування суден. Розроблена автоматизована система використовується у Одеському національному морському університеті у наукових дослідженнях та у навчальному процесі. У вступі дисертаційної роботи обґрунтовані актуальність теми дисертації, показаний її зв’язок з існуючими науковими програмами і темами. Сформульовано мету та задачі дослідження. Розглянуті наукова новизна та практичне значення одержаних результатів. Наведені дані про практичне значення результатів, особистий внесок здобувача, апробацію роботи, публікації, структуру та обсяг роботи. У першому розділі описані основні шляхи зменшення шкідливих викидів від суднових енергетичних установок та обумовлено вибір найбільш прийнятного з точки зору експлуатації суднових малообертових двигунів, а саме використання дизельних палив із наднизьким вмістом сірки. Також проаналізовані основні труднощі, які виникають при використанні вказаних палив, більшість з яких спричинені низьким значенням в’язкості при значеннях температури довкілля, що зазвичай мають місце у машинному відділенні. У якості одного з рекомендованих способів підвищення в’язкості палив із наднизьким вмістом сірки пропонується використання системи стабілізації температури палива на базі фреонової холодильної установки. Використання холодильної установки у системі стабілізації температури палива призводить до необхідності вирішення іншої проблеми, яка пов’язана із захистом довкілля при використанні різних холодоагентів. У рамках вирішення цієї проблеми виконано аналіз світових тенденцій переведення суднових холодильних установок на нові екологічно безпечні холодоагенти через заборону виробництва та використання озоноруйнівних холодоагентів та речовин з підвищеним парниковим ефектом. На даний момент продовжує існувати гостра потреба у нових холодоагентах, які б не поступалися забороненим за ефективністю та задовольняли міжнародним екологічним вимогам. У рамках пошуку нових речовин пропонується використовувати для системи стабілізації температури палива перспективних сумішей озонобезпечних та природних холодоагентів, які сполучають у собі позитивні властивості кожного з компонентів. Серед таких речовин найбільш дослідженими є суміші R32/R125, R125/R290 та R134a/R290. У другому розділі вибирається форма моделі стану для розрахунку термодинамічних властивостей сумішей. Існує багато моделей стану, які використовуються для розрахунку термодинамічних властивостей як чистих речовин, так і сумішей. Вони перетворюються в моделі стану ідеального газу, якщо значення густини та тиску речовини прагнуть до нуля. Найбільш простими моделями є кубічні рівняння стану, що представляють собою чисельні модифікації відомого рівняння стану Ван-Дер-Ваальса. Для підвищення точності розрахунків термодинамічних властивостей реальних газів були запропоновані рівняння стану з більшим, ніж у кубічних, числом коефіцієнтів. Точний розрахунок термодинамічних властивостей сумішей також забезпечують моделі, у яких крім моделей для компонентів суміші використовуються також функції міжмолекулярної взаємодії компонентів. Суміші, які досліджуються в даній роботі, складаються з компонентів, для яких наявні надійні моделі стану. Виходячи із цього та враховуючи наявність необхідної кількості експериментальних p,ρ,T,x-даних для цих сумішей, для складання їх моделей стану було вибрано досить відому форму Леммона. Вона добре апробована на практиці та досить просто реалізується для бінарних сумішей. У третьому розділі на базі наявних експериментальних даних складені єдині моделі стану для розрахунку термодинамічних властивостей сумішей R32/R125, R125/R290 та R134a/R290. Після складання виконано детальне порівняння з наявними експериментальними та додатково отриманими опорними даними, яке показало, що складені моделі стану цілком задовільно описують наявні дані та можуть бути використані для розрахунку термодинамічних властивостей, які необхідні для використання досліджуваних сумішей у якості робочих речовин холодильних установок транспортних суден. У четвертому розділі описано створену автоматизовану інформаційну систему для розрахунку теплофізичних властивостей речовин. Для аналізу ефективності роботи холодильних установок транспортних суден необхідні достовірні дані про теплофізичні властивості їх робочих речовин при різних комбінаціях незалежних змінних в широких інтервалах значень цих змінних. Важливими джерелами інформації про властивості речовин і матеріалів є банки даних і автоматизовані інформаційні системи. Банки даних в електронній формі містять архіви наявних даних, а в автоматизованих інформаційних системах теплофізичні властивості розраховуються за допомогою моделей стану. Автоматизована система, яка розроблена у роботі, розраховує властивості 21-ї речовини в газоподібному та рідкому станах, серед яких: одноатомні гази, повітря і його основні компоненти, діоксид вуглецю, аміак, п'ять вуглеводнів, шість альтернативних холодоагентів, а також одинадцять сумішей холодоагентів (включаючи досліджувані у роботі речовини). У п’ятому розділі виконано аналіз особливостей термодинамічної поведінки сумішей у стані фазової рівноваги та розраховані показники ефективності циклу холодильної установки на базі досліджуваних сумішей та їх компонентів. За отриманими рівняннями стану з використанням відомих диференційних співвідношень термодинаміки було складено таблиці термодинамічних властивостей сумішей у однофазній області, у стані насичення та для вологої пари. Також було зроблено детальне порівняння табличних значень термодинамічних властивостей із даними для тих самих значень температури та тиску, які отримані за допомогою відомої автоматизованої системи REFPROP. У шостому розділі виконанню дослідження робочого процесу двигуна при роботі на паливах із наднизьким вмістом сірки. Відомо, що при роботі на такому паливі при звичайній температурі у машинному відділенні, яка часто перевищує 40°C його в’язкість приймає значення нижче мінімально допустимої границі для малообертових дизелів. При цьому порушується стабільність роботи паливної апаратури та значно погіршується якість робочого процесу. Отже, необхідно контролювати температуру палива перед ПНВТ і досить ефективно використовувати для цього систему стабілізації температури палива на базі фреонової холодильної установки. З метою аналізу ефективності холодильної установки при використанні нових сумішей холодоагентів проведено еколого-термоекономічний аналіз досліджуваних сумішей при їх використанні у системі стабілізації температури палива дизельного двигуна транспортного судна. При комплексному аналізі ефективності холодильного обладнання необхідно ураховувати усі негативні фактори, які впливають на довкілля при експлуатації холодильного обладнання. Це можливо при здійсненні TEWI-аналізу (TEWI – повний еквівалент глобального потепління). Критерій TEWI ураховує як прямий внесок у збільшення сумарного радіаційного форсингу від емісії холодоагентів, так і непрямий внесок від викидів СО₂ при виробництві електроенергії, необхідної для експлуатації холодильного обладнання.
Основи забезпечення еколого-енергетичної ефективності суднових дизелів стабілізацією температури палива сумішами холодоагентів
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Мальчевський, Валентин Павлович
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.05.03 – двигуни та енергетичні установки Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», м. Харків. 2023. Дисертація присвячена розробці теоретичних основ розрахунку властивостей перспективних сумішей холодоагентів з метою поліпшення еколого-енергетичної ефективності суднових двз шляхом використання системи стабілізації температури палива для підтримки його в'язкості у границях, передбачених заводом виробником. На підставі експериментальних та додатково отриманих опорних даних за методикою з використанням функції взаємодії компонентів суміші розроблені єдині моделі стану для розрахунку термодинамічних властивостей перспективних сумішей R32/R 125, R125/R290 та R134a/R290. Ці властивості необхідні для проектування холодильних установок суднових систем охолодження та кондиціонування на базі вказаних сумішей. Отримані моделі стану введені у автоматизовану інформаційну систему, за допомогою якої виконано аналіз термодинамічної поведінки сумішей холодоагентів у стані фазової рівноваги. У результаті аналізу визначені азеотропні склади досліджуваних сумішей та отримані таблиці термодинамічних властивостей сумішей у діапазонах температури та тиску характерних для роботи холодильних установок суднових систем охолодження. Проведено аналіз еколого-енергетичної ефективності холодильної установки системи стабілізації температури палива суднового дизельного двигуна який працює на паливі із наднизьким вмістом сірки. У результаті аналізу зроблено висновок про перспективність використання нових суміше й холодоагентів та їх компонентів як робочих речовин суднових холодильних установок.
Методи діагностики технічного стану двигунів внутрішнього згоряння з використанням цифрових двійників
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Мінчев, Дмитро Степанович
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.05.03 «Двигуни та енергетичні установки» (142 - Енергетичне машинобудування). – Одеський національний морський університет, Одеса 2023 р. Робота присвячена розв’язанню важливої науково-прикладної проблеми створення нових ефективних методів діагностики технічного стану двигунів внутрішнього згоряння (ДВЗ), що відповідають вимогам четвертої промислової революції. Вказана проблема зумовлена тим, що при застосуванні існуючих методів діагностики, отримання необхідної інформації щодо параметрів роботи двигуна, зокрема параметрів робочого процесу, неможливе без вартісного втручання в системи двигуна і його діагностичне обладнання. Одним з ефективних шляхів вирішення вказаної проблеми, як доводиться в роботі, є застосування цифрових двійників двигунів, які створюються на основі математичних моделей. Використання цифрових двійників дозволяє, спираючись на наявні експериментальні дані, отримати необхідну додаткову інформацію щодо поточного стану двигуна та ефективності його експлуатації, як на усталених так і на неусталених режимах роботи. В роботі розроблені методики застосування цифрових двійників та створені на їх основі спеціальні програмні засоби та сервіси, пристосовані до використання протягом експлуатації ДВЗ. Мета дисертаційної роботи полягає в розробці теоретичних методів та практичних засобів моніторингу та діагностування технічного стану ДВЗ засобів транспорту, які дозволять підвищити обсяги діагностичної інформації включно з параметрами робочих процесів і не вимагають втручання в конструкцію двигуна та його систем. Об’єкт дослідження – явище взаємного впливу робочого процесу та процесу експлуатації транспортних двигунів внутрішнього згоряння. Предмет дослідження – теорія, методи та засоби моніторингу та діагностування технічного стану двигунів внутрішнього згоряння. У першому розділі проаналізовані перспективи застосування ДВЗ засобів транспорту. Встановлено, що широке застосування цього типу двигунів на наземних засобах транспорту відбуватиметься щонайменше до 2050 року, а для морських суден ДВЗ залишається єдиною альтернативою принаймні до 2040 року. Подальший розвиток ДВЗ має відповідати умовам четвертої промислової революції, яка базується на широкому застосуванні телекомунікаційних технологій, автоматизації процесів експлуатації, статистичному аналізі інформації, застосуванні штучного інтелекту, тощо. Технічний моніторинг та періодична діагностика несправностей є ефективним заходом для підвищення якості експлуатації двигуна протягом терміну служби. Показано, що застосування принципу цифрового двійника, який створюється на базі математичних моделей має значний потенціал з точки зору отримання додаткової інформації з даних моніторингу, а також може бути використане для діагностування можливих несправностей. У другому розділі наведені відомості щодо розробленої математичної моделі робочих процесів ДВЗ, яка є основою створення цифрового двійника, що використовується для виконання завдань технічного моніторингу та діагностики. Двигун розглядається як сукупність взаємодіючих відкритих термодинамічних систем (ВТС). До різних ВТС застосовуються різні види математичних моделей: квазістаціонарні нульвимірні одно- та двозонні моделі для циліндрів і колекторів; нестаціонарна одновимірна модель для впускних і випускних патрубків; евристичні моделі для компресорів і турбін. Також наведені чисельні методи для розв'язування систем рівнянь для кожної з моделей і поєднання моделей різних типів між собою. Зокрема запропоноване застосування обчислювальної сітки зі змінним кроком по куту повороту колінчастого валу, що допомагає збільшити швидкість обчислень і забезпечити необхідну деталізацію розрахунків на конкретних ділянках робочих процесів. Докладно розглянуті питання врахування роботи відцентрового компресора в режимах помпажу та обертового зриву. У третьому розділі розкриваються особливості роботи ДВЗ в складі силової установки засобу транспорту на неусталених режимах і відповідні методи моделювання цих режимів для вирішення задач моніторингу. Детально представлений метод врахування впливу теплової інерції деталей двигуна, який є суттєвим для неусталених режимів роботи двигуна. У четвертому розділі наведені результати експериментальних досліджень ДВЗ, які проводились в лабораторії кафедри двигунів внутрішнього згоряння, установок та технічної експлуатації Національного університету кораблебудування імені адмірала Макарова. Експериментальні дані щодо параметрів роботи двигунів на усталених та неусталених режимах роботи використовуються для калібрування математичної моделі та перевірки її розрахункових можливостей. В п'ятому розділі наведені технологічна схема та основні характеристики онлайн-сервісу Blitz-PRO, призначеного для моделювання робочих процесів ДВЗ для вирішення задач діагностики їх поточного технічного стану. Розроблені методів його застосування, а саме метод ідентифікації вхідних даних, метод порівняння з еталонними параметрами та метод аналізу динамічних зовнішніх швидкісних характеристик. Застосування розроблених розрахункових засобів для моніторингу автомобільних двигунів дозволяє вирішувати задачі ідентифікації експериментальних даних, збирати статистику щодо роботи двигуна та проводити діагностику його можливих несправностей. Для вирішення основних задач діагностики суднових двигунів сервіс Blitz-PRO інтегрований в систему діагностування DEPAS і зарекомендував себе як ефективний інструмент для поглибленого аналізу експериментальних даних. У шостому розділі демонструється вплив різних факторів на роботу ДВЗ засобів транспорту з точки зору підвищення його експлуатаційної ефективності. Показано, що застосування цифрового двійника робочого процесу дозволяє здійснювати адекватне оцінювання доцільності застосування запропонованих методів підвищення ефективності роботи двигуна в складі енергетичної установки. Наукова новизна отриманих результатів 1. Вперше запропоновано методи діагностування технічного стану двигунів внутрішнього згоряння протягом експлуатації з використанням їх цифрових двійників, які базуються на математичному моделюванні робочих процесів, що, на відміну від існуючих, дозволяють збільшити обсяг діагностичної інформації шляхом визначення параметрів, які недоцільно або неможливо виміряти, та не передбачають внесення змін в конструкцію двигуна і втручання в роботу його систем. 2. Вперше запропоновано методи моніторингу двигунів з системами газотурбінного наддуву, що, порівняно з існуючими, дозволяють врахувати можливий помпаж турбокомпресора та його вплив на роботу двигуна. 3. Вперше розроблено метод врахування впливу ефекту теплової інерції деталей ДВЗ транспортних засобів на параметри неусталених режимів роботи, який збільшує точність прогнозування часу розгону турбокомпресора на 20…40 % та підвищує точність оцінки часу виходу двигуна на усталений режим. 4. Отримало подальший розвиток моделювання робочих процесів ДВЗ застосуванням адаптивної розрахункової сітки з варіативним кроком та неявних чисельних методів інтегрування диференційних рівнянь, що забезпечує, порівняно з існуючими методами, високу збіжність, швидкість та гнучке налаштування розрахунків. 5. Отримало подальший розвиток використання характеристик агрегатів наддуву при синтезі робочого процесу ДВЗ, доповнене можливістю розрахунку ефектів внутрішнього випаровувального охолодження повітря в компресорі. 6. Отримали подальший розвиток дослідження впливу параметрів регулювання та експлуатаційних факторів на роботу двигуна, доповнене процедурами ідентифікації експериментальних даних з використанням математичного моделювання. 7. Удосконалено методи визначення параметрів робочих процесів ДВЗ на неусталених режимах застосуванням карт керування двигуном та завдяки моделюванню динаміки органів регулювання агрегатів наддуву. 8. Удосконалено методи врахування нестаціонарних процесів в газоповітряному тракті ДВЗ для задач діагностування технічного стану двигуна. Практична цінність отриманих результатів 1. Створений програмний сервіс Blitz-PRO, який забезпечує створення та використання цифрових двійників ДВЗ як об’єктів діагностування, доступний онлайн через мережу інтернет, який призначений для здійснення процедур моніторингу та діагностування технічного стану ДВЗ засобів транспорту, накопичення статистичних даних щодо робочого процесу двигуна протягом експлуатації засобу транспорту. 2. Розроблені рекомендації щодо здійснення моніторингу робочих процесів двигунів з іскровим запалюванням, запалюванням від стиснення та двопаливних двигунів з використанням розробленого програмного сервісу. 3. Для малообертних головних суднових двигунів розроблені рекомендації щодо застосування запропонованих методів для встановлення причини розбіжностей робочих процесів по циліндрах двигуна, визначити вплив невірного регулювання параметрів системи газорозподілу та паливоподачі на показники роботи двигуна та надмірне навантаження окремих циліндрів. 4. Для автомобільних двигунів застосування запропонованих засобів для аналізу динамічних зовнішніх швидкісних характеристик двигунів, отриманих при випробуванні автомобілів, забезпечує діагностування можливих несправностей двигуна. 5. Встановлені особливості роботи відцентрового компресора на режимах обертового зриву, при помірному та глибокому помпажі, визначені відповідні експериментальні характеристики компресора з урахуванням зон неусталеної роботи, на основі яких вдосконалене застосування карт характеристик агрегатів наддуву. 6. Розроблені рекомендації щодо застосування системи періодичного відключення паливоподачі, доцільності підігріву наддувного повітря на часткових режимах та режимах холостого ходу, використання випаровувального охолодження наддувного повітря в дизельних двигунах. Результати дисертаційної роботи впроваджені в навчальному процесі кафедри двигунів внутрішнього згоряння, установок та технічної експлуатації НУК (м. Миколаїв), кафедри суднових енергетичних установок і експлуатації ОНМУ (м. Одеса), інституті міжнародного співробітництва ZIMC (м. Чжоушань, Китай), компаніях DSChart ltd. (Польща) та Zheng Bang Huan Hai (Китай).
Методи діагностики технічного стану двигунів внутрішнього згоряння з використанням цифрових двійників
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Мінчев, Дмитро Степанович
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.05.03 «Двигуни та енергетичні установки» (142 - Енергетичне машинобудування). – Робота підготовлена в Одеському національному морському університеті, Одеса 2023 р. Мета дослідження - розробка теоретичних методів та практичних засобів моніторингу та діагностування технічного стану ДВЗ засобів транспорту, які дозволять підвищити обсяги діагностичної інформації включно з параметрами робочих процесів і не вимагають втручання в конструкцію двигуна та його систем. Наукова новизна роботи наступна: запропоновані методи моніторингу та діагностування технічного стану ДВЗ засобів транспорту з застосуванням математичного моделювання об’єкта діагностування, що дозволяють збільшити обсяг діагностичної інформації; розроблені методи дозволяють враховувати роботу агрегатів наддуву двигуна в тому числі при помпажі системи стиснення; доведений істотний вплив теплової інерції на роботу двигуна на неусталених режимах, а також запропоновані методи її врахування; визначений раціональний рівень деталізації моделювання робочого процесу двигуна для розв’язання задач технічного моніторингу в процесі експлуатації. Практична цінність роботи полягає в створенні програмного сервісу Blitz-PRO, доступного онлайн через мережу інтернет, призначеного для здійснення процедур моніторингу та діагностування технічного стану ДВЗ засобів транспорту, накопичувати статистичні дані щодо робочого процесу двигуна протягом експлуатації засобу транспорту.
Теоретичні основи робочих процесів в суднових двигунах, що працюють на альтернативних паливах
(ОЛДІ-ПЛЮС, 2020) Білоусов, Євген Вікторович
Монографія присвячена розгляду питань підвищення ефективності роботи суднових двигунів внутрішнього згоряння, що працюють на альтернативних паливах. Розглядаються шляхи підвищення ефективності робочих процесів в двигунах та супутніх процесів в обладнанні, яке забезпечує їх роботу на твердих і газових паливах та екологічних показників енергетичних установок, оснащених такими двигунами. Видання має стати у пригоді науково-технічним працівникам, пов'язаним з проектуванням та експлуатацією суднових двигунів, студентам та аспірантам вищих навчальних закладів.
Теоретичні основи робочих процесів в суднових двигунах, що працюють на альтернативних паливах
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Білоусов, Євген Вікторович
Монографія на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.05.03 – Двигуни та енергетичні установки. – Національний технічний уні-верситет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2021. Монографія присвячена розгляду питань підвищення ефективності роботи суднових ДВЗ на твердих і газових паливах. Комплекс розроблених заходів дозволяє збільшити ефективність робочого процесу двигунів на твердому паливі до 9% в порівнянні з аналогічними по розмірності дизелями та дає можливість знизити викиди з відпрацьованими газами СО₂ до 7,5% і до 30% викиди NOх. Для газодизельних МОД була встановлена доцільність подачі газового палива в робочий циліндр при тиску 4,0...6,0 МПа перед газопостачальним клапаном, що наближає процес сумішоутворення до ВМТ при постійній витраті газового палива через соплової канал, забезпечує гомогенізацію заряду, зменшує витрати енергії на стиск газового палива перед подачею в робочі циліндри.
Моделювання в САПР нестаціонарних термічних навантажень та ресурсної міцності поршнів швидкохідних дизелів
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2018) Мордвінцева, Ірина Олександрівна
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук зі спеціальності 05.05.03 – двигуни та енергетичні установки. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут". –Харків, 2018. Дисертація присвячена моделюванню в САПР нестаціонарних термічних навантажень та ресурсної міцності поршнів швидкохідних дизелів. З'ясовано, що для моделювання температурного стану поршня в перехідних процесах дизеля необхідно застосування нестаціонарних моделей експлуатації. При цьому, при завданні граничних умов необхідно мати дані щодо функцій керування, які враховують час перехідного процесу. Визначено допустимі спрощення завдання ГУ в характерних зонах поршня при розрахунках температурного та термонапруженого стану поршня на стаціонарних та в перехідних процесах дизеля. Їх використання дозволяє скоротити час проектування без порушення концепції гарантованого забезпечення ресурсу кромки КЗ на початкових етапах застосування САПР. Проведено експериментальне дослідження з визначення температурного стану поршня для дизеля 4ЧН12/14 в перехідних процесах дизеля. За даними дослідження визначені функції керування для кожного перехідного процесу. Запропоновано комплекс математичних моделей для визначення температурного та термонапруженого стану поршня в перехідних процесах дизеля. Для цього визначені рівняння функцій керування ГУ для ділянок першого та другого ПК. При спрощені ГУ достовірність результатів запропоновано встановлювати за показником відносного розрахункового збільшення ресурсу. За результатами досліджень встановлено вплив запізнення в часі ступінчастої зміни ГУ 3-го роду поршня в перехідному процесі дизеля на ресурсну міцність кромки КЗ. Означений захід дає змогу підвищити ефективність САПР на стаціонарних та нестаціонарних навантаженнях та при виконанні оцінки ресурсної міцності поршнів. Запропоновані нові конструкції поршнів з порожнинами масляного охолодження.
Моделювання в САПР нестаціонарних термічних навантажень та ресурсної міцності поршнів швидкохідних дизелів
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2019) Мордвінцева, Ірина Олександрівна
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук зі спеціальності 05.05.03 – двигуни та енергетичні установки. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут". –Харків, 2018. Дисертація присвячена моделюванню в САПР нестаціонарних термічних навантажень та ресурсної міцності поршнів швидкохідних дизелів. З'ясовано, що для моделювання температурного стану поршня в перехідних процесах дизеля необхідно застосування нестаціонарних моделей експлуатації. При цьому, при завданні граничних умов необхідно мати дані щодо функцій керування, які враховують час перехідного процесу. Визначено допустимі спрощення завдання ГУ в характерних зонах поршня при розрахунках температурного та термонапруженого стану поршня на стаціонарних та в перехідних процесах дизеля. Їх використання дозволяє скоротити час проектування без порушення концепції гарантованого забезпечення ресурсу кромки КЗ на початкових етапах застосування САПР. Проведено експериментальне дослідження з визначення температурного стану поршня для дизеля 4ЧН12/14 в перехідних процесах дизеля. За даними дослідження визначені функції керування для кожного перехідного процесу. Запропоновано комплекс математичних моделей для визначення температурного та термонапруженого стану поршня в перехідних процесах дизеля. Для цього визначені рівняння функцій керування ГУ для ділянок першого та другого ПК. При спрощені ГУ достовірність результатів запропоновано встановлювати за показником відносного розрахункового збільшення ресурсу. За результатами досліджень встановлено вплив запізнення в часі ступінчастої зміни ГУ 3-го роду поршня в перехідному процесі дизеля на ресурсну міцність кромки КЗ. Означений захід дає змогу підвищити ефективність САПР на стаціонарних та нестаціонарних навантаженнях та при виконанні оцінки ресурсної міцності поршнів. Запропоновані нові конструкції поршнів з порожнинами масляного охолодження.
Вибір та обґрунтування параметрів автотракторного дизеля при його роботі на водопаливній емульсії
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2018) Савченко, Анатолій Вікторович
Дисертація здобувача наукового ступеня кандидата технічних наук зі спеціальності 05.05.03 – двигуни та енергетичні установки. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут". – Харків, 2019. Дисертаційна робота присвячена вирішенню задачі комплексного покращення екологічних та економічних показників дизеля, що працює на водопаливній емульсії (ВПЕ), шляхом вибору раціональних параметрів дизеля. Досліджено фізико-хімічні властивості водопаливних емульсій. Проведено експериментальні дослідження впливу ВПЕ на показники та робочий процес дизеля. Розроблено методику визначення моменту початку згоряння палива за результатами експериментальних досліджень, що враховує особливості датчику тиску. За результатами розрахунково-експериментальних досліджень дизеля, що працює на ВПЕ, визначено енергію активації цього виду палива та коефіцієнт надлишку повітря в циліндрі. Особливістю методики розрахунку є окреме визначення показників для кожного робочого циклу дизеля. Розроблена математична модель робочого процесу дизеля, що працює на водопаливній емульсії, яка дозволяє проводити розрахункове дослідження дизеля з урахуванням особливостей ВПЕ будь-якого складу. В моделі враховується дія механізму “мікровибуху”, каталітичний вплив продуктів дисоціації води на процеси згоряння та утворення шкідливих речовин в циліндрі. З використанням розробленої математичної моделі визначені раціональні значення параметрів дизеля при використанні водопаливної емульсії. Було введено обмеження максимального тиску та максимальної швидкості підвищення тиску в циліндрі з метою запобігання значному росту механічних навантажень на деталі дизеля. Розроблено концепцію адаптивної системи керування дизелем, що дасть змогу автоматично забезпечити раціональні параметри дизеля для ВПЕ будь-якого складу, чи для традиційного дизельного палива. Проведено роботи щодо вибору типу датчика вмісту води у ВПЕ.
Вибір та обґрунтування параметрів автотракторного дизеля при його роботі на водопаливній емульсії
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2019) Савченко, Анатолій Вікторович
Дисертація здобувача наукового ступеня кандидата технічних наук зі спеціальності 05.05.03 – двигуни та енергетичні установки. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут". – Харків, 2019. Дисертаційна робота присвячена вирішенню задачі комплексного покращення екологічних та економічних показників дизеля, що працює на водопаливній емульсії (ВПЕ), шляхом вибору раціональних параметрів дизеля. Досліджено фізико-хімічні властивості водопаливних емульсій. Проведено експериментальні дослідження впливу ВПЕ на показники та робочий процес дизеля. Розроблено методику визначення моменту початку згоряння палива за результатами експериментальних досліджень, що враховує особливості датчику тиску. За результатами розрахунково-експериментальних досліджень дизеля, що працює на ВПЕ, визначено енергію активації цього виду палива та коефіцієнт надлишку повітря в циліндрі. Особливістю методики розрахунку є окреме визначення показників для кожного робочого циклу дизеля. Розроблена математична модель робочого процесу дизеля, що працює на водопаливній емульсії, яка дозволяє проводити розрахункове дослідження дизеля з урахуванням особливостей ВПЕ будь-якого складу. В моделі враховується дія механізму “мікровибуху”, каталітичний вплив продуктів дисоціації води на процеси згоряння та утворення шкідливих речовин в циліндрі. З використанням розробленої математичної моделі визначені раціональні значення параметрів дизеля при використанні водопаливної емульсії. Було введено обмеження максимального тиску та максимальної швидкості підвищення тиску в циліндрі з метою запобігання значному росту механічних навантажень на деталі дизеля. Розроблено концепцію адаптивної системи керування дизелем, що дасть змогу автоматично забезпечити раціональні параметри дизеля для ВПЕ будь-якого складу, чи для традиційного дизельного палива. Проведено роботи щодо вибору типу датчика вмісту води у ВПЕ.