Centrum kompetence automobilového průmyslu Josefa Božka - AutoSympo a Kolokvium Božek až , Roztoky -

Transkript

1 Popis obsahu balíčku WP 11: Návrh a optimalizace provozu inovačních motorů WP11:Návrh a optimalizace provozu inovačních motorů : EV/AV pro SVA prioritu [A] Vedoucí konsorcia podílející se na pracovním balíčku AICTA Design Work, s.r.o. Ing. Luděk Kabela Členové konsorcia podílející se na pracovním balíčku České vysoké učení technické v Praze Ph.D. Marcel Škarohlíd Hlavní cíl balíčku Návrh motoru na plynná paliva a pyrolýzní plyny, využití energie výfukových plynů Dílčí cíle balíčku pro nejbližší období WP11A08 Závěrečná optimalizace a změny konstrukce motorů na nekvalitní palivo WP11C03 Optimalizované parametry spalovacího motoru a parního stroje. Modul pro nízkoteplotní cykly v systému DASY WP11M02 Funkční vzorek spalovacího motoru optimalizovaná verze spalovacího motoru TE Str. 1 Za WP 11 Jindřich Hořenín

2 Popis obsahu balíčku WP 11: Návrh a optimalizace provozu inovačních motorů Plnění cílů Přehled splatných výsledků a jejich plnění WP11A08 Závěrečná optimalizace a změny konstrukce motorů na nekvalitní palivo WP11C03 Optimalizované parametry spalovacího motoru a parního stroje. Modul pro nízkoteplotní cykly v systému DASY WP11M02 Funkční vzorek spalovacího motoru optimalizovaná verze spalovacího motoru TE Str. 2 Za WP 11 Jindřich Hořenín

3 Popis obsahu balíčku WP 11: Návrh a optimalizace provozu inovačních motorů Experiment na motoru 12V 1350 Optimalizace návrhu je úzce propojena se simulacemi v programu GT-power. Doposud používaný model hoření byl kalibrován na plynovém motoru s homogenní směsí zapalovaný svíčkou. Hlavní motivace: Získání dat pro kalibraci modelu na motoru obdobných parametrů. Parametry motoru ADW: Konverze turbodieslového generátoru na zemní plyn. TE Str. 3 Za WP 11 Jindřich Hořenín

4 Popis obsahu balíčku WP 11: Návrh a optimalizace provozu inovačních motorů Měření na motoru 12V 1350 Optimalizace chladicího okruhu motoru chladiče regulace topení chladiče regulace EXT5 37 C topení EXT5 37 C Qext-3 7 m3/h Nízko-teplotní okruh -voda chladič vzduchu TK2 108 C Qvz 4100 m3/h T01 82 C Qol 45 m3/h LT1 51 C TK3 55 C EXT1 32 C Qlt 65 m3/h LT2 52 C LT3 55 C Qext 25 m3/h regulace chladič LT chladič oleje EXT2 43 C CH1 78 C EXT3 55 C TV3 465 C Qchl 65 m3/h chladič motoru HT CH2 74 C Qext 25 m3/h EXT4 75 C Qvýf 5400 kg/h TV4 158 C chladič výfuku chladič vzduchu TK2 110C Qvz 4100 m3/h T01 82 C LT1 37 C TK3 50 C Qol 45 m3/h LT2 40 C Qext-1 25 m3/h chladič oleje EXT2 45 C regulace CH1 85 C EXT3 58 C TV3 470 C Qchl 65 m3/h chladič motoru HT CH2 75 C Qext-2 20 m3/h EXT4 82 C Qvýf 5400 kg/h TV4 152 C chladič výfuku TO2 75 C TO2 75 C TE Str. 4 Za WP 11 Jindřich Hořenín

5 Popis obsahu balíčku WP 11: Návrh a optimalizace provozu inovačních motorů PARNÍ STROJ VÝVĚVA PŘEHŘÍVÁK CHLADIČ OLEJE KONDENZÁTOR VÝFUKOVÉ PLYNY MEZICHLADIČ PLNICÍHO VZDUCHU ZÁSOBNÍK CHLADÍCÍ VĚŽ ODPAŘOVÁK ECONOMIZER 2 CHLADIČ MOTOROVÉ CHL. KAPALINY NAPÁJECÍ ČERPADLO Economizer 1 Economizer 2 Odpařovák přehřívák m kg/s 0,25 0,25 0,25 0,25 T2 degc ,4 212,4 400 T1 degc 81, ,4 212,4 H kw 30,46 119,13 472,45 149,68 Energeticka bilance % 1,08% 4,21% 16,69% 5,29% fluid WATER p steam 20 bar T sat steam 212,4 C p cond 0,5 bar T sat steam 81,3 C TE Str. 5 Za WP 11 Jindřich Hořenín

6 Popis obsahu balíčku WP 11: Návrh a optimalizace provozu inovačních motorů 2 VÁLEC 1 VÁLEC TEORETICKÝ [ ] [% ] [ ] [% ] [ ] [% ] 1 PLNĚNÍ OTVÍRÁ PLNĚNÍ ZAVÍRÁ n 18 DÉLKA OTEVŘENÍ PLNĚNÍ 38 21, , ,0 3 VÝFUK OTVÍRÁ VÝFUK ZAVÍRÁ DÉLKA OTEVŘENÍ VÝFUK , , ,0 DÉLKA OTEVŘENÍ VÝFUK PO DU DÉKLA EXPANZE předpokládané parametry pro teoretický diadram: - škodný prostor 10% Vc - plnění páry10 % zdvihu - výfuk páry 80% zdvihu - integrál p-v diagramu 146,3 kw 2 VÁLEC TE Str. 6 Za WP 11 Jindřich Hořenín

7 Popis plnění balíčku WP 11: Návrh a optimalizace provozu inovačních motorů Návrh geometrie pístového parního stroje vrtání zdvih zdvihový zdvihový počet objem výkon litrový výkon přetlak páry otáčky střední pístová rychlost typ motoru [mm] [mm] poměr válců [l] [kw] [kw/l] [bar] [1/min] [m/s] lokomotiva řady , , , ,67 2 válec , ,33 182,5 3, ,5 1 válec , , , ,8 vs tupní pára výs tupní pára Tlak [ba r] 20 1 Teplo ta [ C ] Hus to ta [kg/m 3 ] Měrný objem [m 3 /kg] Entropy [kj/kgk] Enthalpy [kj/kg] Obje mo vý průtok [m 3 /s ] Vrtání [mm] zdvih [mm] po čet válců [-] dvou-činný dvou-činný s třední pís tová ryc hlo s t [m/s ] 5,465 3,8 Zdvih/Vrtání [-] 1,48 1,18 Obje m [dm 3 ] 50,4 102,1 otáčky [1/min] indiko vaný výkon [kw] 182,5 182 TE Str. 7 Za WP 11 Jindřich Hořenín

8 Popis plnění balíčku WP 11: Návrh a optimalizace provozu inovačních motorů 1 D model pístového parního stroje 1-D model v GT- Suit Předpokládaná geometrie potrubí Dvojčinný píst Předpokládané průtoky ventilů předpokládané parametry: - škodný prostor 10% Vc - plnění páry10 % zdvihu - výfuk páry 80% zdvihu - integrál p-v diagramu 146,3 kw TE Str. 8 Za WP 11 Jindřich Hořenín

9 Výtah z provedených prací na WP 11: Návrh a optimalizace provozu inovačních motorů na alternativní Vít Doleček ČVUT 1D model parního stroje modul pro DASY TE Str. 9 Za WP 11 Jindřich Hořenín

10 Návrh dalšího postupu v balíčku WP 11: Návrh a optimalizace provozu inovačních motorů Parametrický model v Creo pro DASY Návrh reálných ventilů a konstrukce parního stroje Modifikace 1D modelu dle reálné konstrukce a optimalizace TE Str. 10 Za WP 11 Jindřich Hořenín

11 Popis obsahu balíčku WP 11: Návrh a optimalizace provozu inovačních motorů Celkové zhodnocení dopadu výsledků a jejich průběžná i budoucí realizace Spoluprací mezi balíčky WP 03 a WP 11 bylo prakticky prověřeno využití výpočetního modelu spalování. Naměřená data pak byla zpětně použita pro kalibraci modelu. Byl prakticky odladěn systém plynového motoru zapalovaného vstřikem nafty za použití vstřikovacího systému Common Rail. Naměřená data byla také využita pro kalibrace modelů motoru v prostředí GT Suit. Byly vytvořeny moduly ORC systému a parního oběhu pro maximální využití energie výfukových plynů. Tyto balíčky jsou zapracovány do systému DASY. Příprava Smluv o využití výsledků (SoVV) a v nich obsažených Implementačních plánů. TE Str. 11 Za WP 11 Jindřich Hořenín

12 Výtah z prací na WP 11: Návrh a optimalizace provozu inovačních motorů Pro/ENGINEER Parní oběh GT-power Návrh parního oběhu GT-suit VÝVĚVA PARNÍ STROJ CHLADIČ OLEJE PŘEHŘÍVÁK KONDENZÁTOR CHLADÍCÍ VĚŽ VÝFUKOVÉ PLYNY MEZICHLADIČ PLNICÍHO VZDUCHU ZÁSOBNÍK ODPAŘOVÁK Návrh přepouštěcích kanálů ECONOMIZER 2 NAPÁJECÍ ČERPADLO CHLADIČ MOTOROVÉ CHL. KAPALINY Testování Model 1-válce D model parního stroje Konstrukce motoru FLUENT Model hoření Experiment ORC systém Stavba motoru CREO model parního stroje parametrický model parního stroje Výpočty proudění TE Návrh ORC Stavba motoru Str. 12 Za WP 11 Jindřich Hořenín

13 Results of WP11: Design and optimalization of operation of innovative engines on alternative fuels. Achieved Pro/ENGINEER Steam ciycle Steam circuit GT-power GT-suit VÝVĚVA PARNÍ STROJ CHLADIČ OLEJE PŘEHŘÍVÁK VÝFUKOVÉ PLYNY KONDENZÁTOR CHLADÍCÍ VĚŽ MEZICHLADIČ PLNICÍHO VZDUCHU ZÁSOBNÍK ODPAŘOVÁK Designe of inlet channels ECONOMIZER 2 NAPÁJECÍ ČERPADLO CHLADIČ MOTOROVÉ CHL. KAPALINY Simulation model Testování 1-D model of steam piston expander Engine designe FLUENT Flow simulation TE CREO model of steam piston expander Combustion model Experiment ORC system Engine bulding ORC designe PARAMETRIC model of steam piston expander Engine bulding Str. 13 Za WP 11 Jindřich Hořenín

14 Výtah z provedených prací na WP 11: Návrh a optimalizace provozu inovačních motorů na alternativní Vít Doleček ČVUT 1D model parního stroje modul pro DASY Jindřich Hořenín ADW parametrický model parního stroje pro DASY TE Str. 14 Za WP 11 Jindřich Hořenín

15 Abstract 2017 of WP11: Design and optimalization of operation of innovative engines on alternative fuels. Vít Doleček ČVUT Jindřich Hořenín ČVUT 1-D model of stream piston expander for parametric model of stream piston for DASY DASY TE Str. 15 Za WP 11 Jindřich Hořenín