This paper reports the results of an experimental study of the prototype rotary-piston air motor RPD-4,4/1,75 in the form of speed characteristics. The maxima of the air motor's performance effective indicators have been determined, as well as the rotation change ranges that correspond to them. It has been established that for the intake receiver's air pressure change range within 0.4...0.8 MPa the maximum value of effective power is 1.7...2.5 kW. In this case, the maximum value of the torque and mean effective pressure for a given pressure range in the intake receiver is 17.0...18.2 N•m and 0.13...0.18 MPa, respectively. The dependence has been derived of the hourly air consumption on the rotations and pressure in the intake receiver. Depending on the test mode, the hourly air consumption is within 25…226 kg/hour. It has been established that the minimum values of the specific effective air consumption correspond to 800...1,000 rpm. Thus, for a maximum value of air pressure in the intake receiver of 0.8 MPa, the specific effective consumption is 60.8...93.2 kg/(kW•h), for the minimum value of 0.4 MPa-49.7...81.3 kg/(kW•h). The potential of the adiabatic expansion capacity has been determined, brought to the air motor, as well as the effective adiabatic efficiency. The maximum efficiency of the air motor corresponds to 800...1,000 rpm. In this case, the maximum efficiency value was achieved at a pressure in the intake receiver of 0.4 MPa; it is 0.41. The dependences have been derived of the change in the pressure of spent air in the exhaust receiver, the maximum value of which does not exceed 0.
A schematic diagram of a transport hybrid power plant using a new design RPE-4.4/1.75 rotary piston air engine is proposed. Its external speed characteristic is determined, according to which the maximum engine power is 8.75 kW at 850 rpm and the maximum torque is 127.54 N•m at 400 rpm. For various gears and speeds, all the components of the power balance were determined and the dynamic characteristic of the hybrid car was obtained when operated on an air engine. According to the dependences of the power balance, the total traction force from the rotary piston air engine on the driving wheels is 5 kN. The performance of acceleration of a hybrid car while working on an air engine is estimated, namely, the dependences of acceleration, time, and acceleration path are obtained. In urban traffic, the required time to accelerate the car to a speed of 60 km/h is 15.2 s and the path is 173 m. The possible drive range of the hybrid car on compressed air without additional recharging is analyzed. On one cylinder with compressed air with a volume of 100 liters, an initial pressure of 35 MPa, and a final pressure of 2 MPa, the hybrid car can travel about 26 km. O. Mytrofanov, A. Proskurin, A. PoznanskyiThe use of electric vehicles has a significant number of advantages and disadvantages. Thus, most of the disadvantages of electric cars are associated with batteries, namely, their significant cost, relatively low power reserve (especially at low ambient temperatures), a fairly long charging time, a small service life, and the cost of disposal. All these disadvantages are still compounded by an extremely undeveloped infrastructure of charging stations. Partially, these can be solved by using hybrid cars: for example, the problem of distance range or operation in winter.An alternative to electric and hybrid cars can be vehicles running on compressed air [10-13], or hybrid vehicles using an air engine instead of an electric one. Air engines, like electric engines, are environmentally friendly; in addition, the air engine power supply system has significant advantages compared to batteries, although it is somewhat more complicated. The advantages include the long service life of consumable cylinders, their quick refueling, and the fact that expensive and toxic disposal is not required. Thus, the frequency of inspection of cylinders for storing compressed air installed on mobile vehicles is 10 years (external and internal inspection and hydraulic tests with test pressure). The service life of supply cylinders with compressed air is set by the manufacturer. Usually, it is not limited, although in some countries, for example, in Russia, according to industrial safety requirements, it is limited to 20 years. Also, the advantages of using an air engine can be attributed to the fact that in summer, expanded and cooled air can be used in the car air conditioning system.The main element of a transport power plant is an air engine, where the technical and operational performance of the entire plant directly depends on its technical excell...
This paper reports an experimental study into the magnitude of the power of mechanical losses of the prototype of a rotary-piston engine with an articulated cam mechanism for transforming movement, which was aimed at resolving the issue related to improving the efficiency of energy conversion. It has been experimentally established that the greatest component of the power of mechanical losses in a rotary-piston engine with an articulated cam motion transformation mechanism is friction losses. Depending on the rotational speed, they are about 68.4...74.4 % of total losses. The influence of the rotor rotation frequency on the total change in the power of mechanical losses and its components has been determined (an increase in the rotations by 3.75 times leads to an increase in the power of mechanical losses by 3.3 times). It is established that the rotation frequency of the rotor does not have the same effect on the power components of mechanical losses. Thus, an increase in the rotations by 3.75 times leads to an increase in friction losses by 3.0 times, and the component of losses on pumping strokes by 4.1 times. It was found that an increase in the pressure of working body by 2.0 times contributes to an increase in the mechanical efficiency of the rotary piston engine by 1.1 times. At the same time, it was determined that the rational speed range, which corresponds to the maximum values of the mechanical coefficient of efficiency, regardless of the pressure of working medium, is 800...1200 min–1. The resulting experimental data on studying the magnitude of the power of mechanical losses in the form of an analytical model of the influence of the main operational parameters of the rotary-piston engine with an articulated-cam mechanism for converting movement into a mechanical coefficient of efficiency have been generalized. The results reported here could make it possible to preliminary assess losses at energy conversion at the design stage and to construct a rotary piston engine for different purposes
Розроблена схема енергетичної установки на базi двигуна внутрiшнього згоряння 1Ч 6,8/5,4 з iскровим запаленням та двохступеневої системи утилiзацiї тепла вiдпрацьованих газiв. Пiдiбрано основнi елементи першої та другої ступенi системи утилiзацiї. У якостi першої ступенi використано роторно-поршневу розширювальну машину, а у якостi другої ступенi конверсiю палива. Проведено дослiдження ефективних параметрiв двигуна 1Ч 6,8/5,4 з системою глибокої двохступеневої утилiзацiї тепла вiдпрацьованих газiв на рiзних режимах роботи. Отримано залежностi змiнення питомої ефективної витрати палива вiд потужностi енергетичної установки при використаннi тiльки конверсiї палива та в поєднаннi з розширювальною машиною. Отримано залежностi параметрiв роботи роторно-поршневого двигуна вiд витрати робочого тiла. Визначено температури робочих тiл в реакторi та теплову потужнiсть вiдпрацьованих газiв в залежностi вiд навантаження двигуна, а також необхiдну кiлькiсть енергiї для перетворення етанолу в синтез-газ. Отримано залежностi ступеня конверсiї етанолу вiд температури реакцiї та масової витрати через реактор. Визначена залежнiсть питомої теплоти хiмiчної реакцiї вiд ступеня конверсiї. Встановлено, що при досягненнi повної конверсiї за реакцiєю розкладання весь рiдкий етанол повнiстю перетворюється в горючий синтез-газ, основними компонентами якого є водень, оксид вуглецю та метан. Розрахункова питома нижча теплота згоряння синтез-газу складає 28,79 МДж/кг. Для отримання 1 кг синтез-газу витрачається 4,0 МДж теплової енергiї. Визначено, що за умови застосування конверсiї палива та вiдповiдно добавок синтез-газу, питома ефективна витрата етанолу, в залежностi вiд режиму роботи двигуна, знижується до 12 %. Кiлькiсть енергiї, яку необхiдно використати в реакторi для отримання синтез-газу, складає 50...65 % вiд теплоти, що видiляється з вiдпрацьованими газами на даному режимi роботи. Встановлено, що застосування роторно-поршневий розширювальної машини в якостi першого ступеня утилiзацiї тепла вiдпрацьованих газiв дозволило отримати прирiст потужностi енергетичної установки на 27 %. Встановлено, що застосування двох ступенiв утилiзацiї, призводить до зниження питомої ефективної витрати палива на 29 % Ключовi слова: конверсiя, етанол, синтез-газ, вiдпрацьованi гази, паливо, роторно-поршнева розширювальна машина UDC 621.438
The compact installation and technology for determining vibration characteristics by the ESPI method has been created. The experimental determination of the dynamic characteristics of a diamond circular blade with a diameter of 203.4 mm and a thickness of 1.19 mm using real-time electronic speckle interferometry is presented. 15 mode shapes of vibration were detected in the range from 100 to 5000 Hz. The program calculation of the natural frequencies and mode shapes is carried out for three values of the clamping inner diameter (42 mm, 44 mm, 46 mm). The options for calculating a disk with a rim and without a rim are considered. It is shown that the minimum mean squared error of the calculation is achieved for the values of the diameter of the disk 46 mm, 42 mm and 44 mm for the number of nodal circles 0, 1 and 2, respectively. To verify the accuracy of the interferometer, experimental, computational and analytical studies of console steel rod 200 × 22.25 × 3.78 mm in size were carried out.
Проведено експериментальні дослідження параметрів порш невого двигуна 1Ч 6,8/5,4 з примусовим запалюванням при робо ті на етанолі з різними добавками синтезгазу до 10 %. Використовувалися методи індиціювання робочого циклу і реєстрації теплового балансу двигуна, які дозволяють отри мати найбільш повне уявлення про особливості згоряння ета нолу з добавками синтезгазу, а також визначити взаємо зв'язку і впливу складу величини добавки на основні параметри робочого циклу двигунів. Отримано та оброблено експериментальні індикатор ні діаграми на різних режимах при роботі двигуна без та з добавками синтезгазу. Встановлено, що для двигунів з іск ровим запалюванням, які працюють на етанолі з добавка ми синтезгазу до 10 %, спостерігається зниження інди каторної роботи і питомої індикаторної витрати палива. Зниження індикаторної роботи двигуна вирішується шляхом використання малих добавок синтезгазу на великих наван таженнях і максимальних добавках при малих наванта женнях. Визначено, що при значних добавках синтезгазу до етанолу відбувається збільшення максимального тиску зго ряння до 12 % і зміщення його в бік верхньої мертвої точки на 7° п.к.в. Збільшення добавки синтезгазу до етанолу біль ше 10 % потребує коригування коефіцієнта надлишку повітря і кута випередження запалювання. За умови застосування добавок синтезгазу до етанолу питома ефективна витра та етанолу знижується на 2,5...12,4 %. Отримані експери ментальні дані, з досить високим рівнем точності, можна вважати коректними для двигунів з іскровим запалюванням і об'ємом циліндра 190...250 см 3. Отримані кількісні і якісні результати експерименталь них досліджень підтвердили ефективність використання добавок синтезгазу до етанолу, а також дозволять допов нити математичну модель робочого циклу емпіричними кое фіцієнтами і залежностями для кожного окремого випадку Ключові слова: альтернативні палива, синтезгаз, термо хімічна утилізація, індикаторна діаграма, процес згоряння
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.
hi@scite.ai
10624 S. Eastern Ave., Ste. A-614
Henderson, NV 89052, USA
Copyright © 2024 scite LLC. All rights reserved.
Made with 💙 for researchers
Part of the Research Solutions Family.