Obliczenia i refleksje na temat ciągników z domieszką wody.

Wprowadzenie: dlaczego to odbicie?

Po nieudanym doświadczeniu mijania traktora na stanowisku badawczym i biorąc pod uwagę brak oczywistych wyników, zastanowiłem się trochę nad liczbami podanymi przez rolników i opublikowanymi na stronie Quanthomme.

W rzeczy samej ; Eksperyment, który przeprowadziłem na ciągniku MF188 z 1978 roku wyposażonym w silnik Perkins 4248 nie wykazał żadnej różnicy w poziomie wydajności z wtryskiem wody lub bez, a to dla stabilnego stałego obciążenia i stałego. Oznacza to, że z dostawą wody lub bez niej wydajność nie uległa poprawie ani pogorszeniu. To jest samo w sobie zdumiewający punkt.

Trzeba jednak zaznaczyć, że warunki nie były idealne: na starym stanowisku niewątpliwie brak precyzji, zużyty silnik (zużywa olej: 1 l / 4 h) modyfikacje i pomiary przeprowadzane pospiesznie, często pod deszcz (który jest bardzo przyjemny!)! Na koniec trzeba powiedzieć, że silnik został właśnie zmodyfikowany. Myślę, że może to być ważne, biorąc pod uwagę pewne dowody poprawy w czasie.

Postanowiłem więc, jako dobry naukowiec, który stał się oczywiście sceptyczny, przyjrzeć się zeznaniom rolników, a zobaczysz, że niektóre liczby są zdumiewające podobieństwa! Trudno uwierzyć w takie zbiegi okoliczności, zaczynając od tak różnych zapowiadanych liczb! To znaczy, że raporty miałyby tendencję do potwierdzania, że ​​te zeznania są prawdziwe. Ale jest oczywiste, że tylko przejście na ławce może potwierdzić te liczby.

Opublikowane dane

Refleksja ta opiera się na następujących ustaleniach:

1) Zespół 22, ciągnik Massey Fergusson od 95 Cv: Clicca
2) Zespół 23, ciągnik Massey Fergusson od 60 Cv:Clicca
3) Zespół 36, ciągnik Deutz D40, 40 Cv:Clicca
4) Zespół 42, ciągnik Deutz 4006, 40 Cv:Clicca

Są to jedyne zespoły, które podają wartości zużycia (GO i wody) przed / po modyfikacji.

Liczby zrobione przed i po modyfikacji:

Operacje i analizy

1) Szacowana średnia moc pobierana z ciągnika.

Dzięki pierwotnemu zużyciu możemy obliczyć średnie obciążenie pobierane na silnik. Jest to możliwe przy założeniu średniej sprawności mechanicznej na poziomie 30%, wówczas wystarczy pomnożyć pierwotne zużycie przez 5, gdyż przy sprawności 30% 1 litr paliwa dostarcza energii 5hp.h. Tak więc silnik Diesla, który zużywa 20 L na godzinę, zapewni 20 * 5 = 100 KM.h. Średnia moc pobierana przez ten silnik wynosi zatem około 100 KM.

Średnie obciążenie ciągnięte przez te ciągniki:

Już widzimy nadmierne zużycie na poziomie 95 KM MF, ale można to wytłumaczyć obniżoną oryginalną mocą i / lub znacznie bardziej intensywnym użytkowaniem silnika (ponieważ odwiedził tego rolnika i widział jego pola z dala od być płaska, druga hipoteza jest prawdopodobna)
Pozostałe średnie obciążenia są bardziej spójne: 50% średniego obciążenia.

2) Równoważność, po modyfikacji, między zużyciem wody i paliwa

Zmniejszenie zużycia i zużycia wody:

Obliczamy zmniejszenie zużycia w% w porównaniu do pierwotnego zużycia, oczywiście zakłada się, że warunki pracy i obciążenia są identyczne. Obserwowane średnie zmniejszenie zużycia wynosi 54%. Średnie zużycie zostało więc podzielone przez 2, jest ogromne i tylko przejazd na ławce jednego z tych ciągników pozwoliłby naprawdę wykazać (lub nie) bardzo niskie zużycie jednostkowe.

Po modyfikacji stosunek zużycia paliwa do zużycia wody waha się od 1.43 do 2.5. Średnia wynosi 1.77. Innymi słowy, zużycie wody jest od 1.5 do 2.5 razy mniejsze niż zużycie oleju napędowego.

3) Równoważność między zmniejszonym zużyciem paliwa a zużyciem wody

Zmniejszenie zużycia i zużycia wody:

Pierwsza kolumna jest obliczana w następujący sposób: (zmniejszenie zużycia GO) / (zużycie wody) = (pierwotne zużycie GO - zużycie GO) / zużycie wody.
Druga kolumna odpowiada zużyciu wody podzielonemu przez pierwotne zużycie GO. Jest to wielkość, która nie przedstawia niczego fizycznego, ale która

Względna stabilność tych raportów 2 jest dość oczywista i ma tendencję do udowodnienia, że ​​dane przedstawione przez rolników są prawdziwe. Jeden litr wtryśniętej wody doprowadziłby zatem do zmniejszenia zużycia paliwa o 2 l.

Ponadto stabilność zużycia wody / pierwotnego zużycia można dość łatwo wyjaśnić. Straty cieplne silnika są oczywiście proporcjonalne do zużycia paliwa, a ponieważ to właśnie te straty (30 do 40% w spalinach) są wykorzystywane do odparowania wody, logiczne jest zatem, że ilość wody odparowany jest proporcjonalny do pierwotnego zużycia. Stabilność tego stosunku odzwierciedla również stały „współczynnik wymiany ciepła” w różnych zespołach parownika.

4) Wniosek

W przypadku braku stanowiska testowego mocy nie można w sposób niepodważalny stwierdzić, co do liczb podawanych przez rolników. Niemniej jednak stabilność niektórych raportów, mimo że ogłaszane liczby są bardzo różne, zwykle dowodzi, że przedstawione wartości są prawdziwe. Ale jest pewne, że większa liczba zeznań uczyniłaby tę analizę bardziej wiarygodną.

Jednak faktem potwierdzającym tę hipotezę są te same wartości, które zaobserwowaliśmy na naszym zespole ZxTD: jeden litr zużytej wody prowadzi do zmniejszenia zużycia paliwa o 2 l.

Zdecydowaliśmy się nie umieszczać wartości Zx w tabelach porównawczych, ponieważ środki pomiaru, obciążenie, a nawet technologia silnika (wtrysk pośredni, silnik turbo itp.) Są tak różne, że nie można było dokonać porównania. naukowo dopuszczalne… ale równoważne zmniejszenie zużycia w porównaniu do zużycia wody jest jednak takie samo.

5) Załącznik: Energia parowania wody

Celem tego załącznika jest ocena energii parowania wody i porównanie jej ze stratami cieplnymi na wydechu, aby sprawdzić, czy ilości są spójne.

Zakładamy, że woda zasilająca bełkot osiąga temperaturę 20 ° C i odparowuje (pod ciśnieniem atmosferycznym) w temperaturze 100 ° C. To nieprawda, ponieważ w bełkocie występuje lekkie podciśnienie (0.8 do 0.9 bara), to znaczy, że w tym przypadku uzyskamy wzrost niezbędnej energii.

Energia wymagana do odparowania w 100 ° C X litrów wody początkowo w 20 ° C:

Ev = 4.18 * X * (100-20) + 2250 * X = 334 * X + 2250 * X = 2584 * X.

Dlatego konieczne jest dostarczenie energii 2584 kJ na litr odparowanej wody.

Straty spalin stanowią około 40% energii cieplnej dostarczanej do silnika. (30% to energia użytkowa, a pozostałe 30% w obiegu chłodniczym i „akcesoriach”: różne pompy itp.)

Aby uzyskać moc rozpraszaną na wydechu, wystarczy więc po prostu zastosować współczynnik korygujący do ładunku użytecznego 4/3: silnik o obciążeniu 10 Cv rozproszy 10 * 4/3 cv w formie termicznej na spalin ma 13.3 KM.

Jednak koń = 740 W = 0.74 kW, w ciągu jednej godziny ten koń (termiczny lub mechaniczny) zapewni energię 0.74 kWh.

Lub 1 kWh = 3 600 000 J = 3600 kJ

Powyżej obliczyliśmy, że odparowanie 2584 litra wody wymagało energii 1 kJ.

Jeden (1) koń termiczny będzie zatem w stanie odparować 0.74 * 3600/2584 = 1.03 l wody… Aby uprościć poniższe, zachowamy wartość 1.

Jeden (1) koń mechaniczny dostarczy 4/3 = 1.33 KM cieplnej do spalin, a zatem będzie w stanie odparować 1.33 l wody, pod warunkiem oczywiście, że odzyskane zostanie 100% (cieplnej) energii spalin.

Wniosek: zużycie wody jest absurdalnie niskie w porównaniu do strat ciepła ciągników o mocy 40, 60 czy 95 KM. W tych warunkach nawet zadziwiające jest to, że zużycie wody nie jest większe, ale trzeba powiedzieć, że gabaryty i kształty bełkotek nie czynią z nich „doskonałych” wymienników gazowo-cieczowych… nawet jesteśmy od tego daleko. Dlatego tylko niewielka część (<5%) ciepła spalin jest odzyskiwana w celu odparowania obserwowanych ilości wody ... Ponadto ta „moc cieplna” na wydechu prawdopodobnie wyjaśnia brak izolacja większości (wszystkich?) zespołów. Dla informacji: 1) część energii traconej w spalinach ma postać kinetyczną. Dlatego niemożliwe jest odzyskanie 100% strat (termicznych + kinetycznych) na wydechu. 2) W idealnym ogrzewaniu za pomocą kotła potrzeba 0.74 kWh lub 0.74 / 10 = 0.074 L GO, aby odparować 1 L wody w tych samych warunkach. To około 80 litrów na tonę pary.

Wszelkie komentarze dotyczące tych analiz są mile widziane, prosimy o skorzystanie z nos forums za to.