木粉内燃机的主要零部件设计研究

论文摘要

20世纪70年代,由于中东战争引发的全球性能源危机,可再生能源重新引起了人们的重视。据美国的研究报导,大气中的污染物约50%来自汽车排放,20世纪以来,汽车尾气排放的大量二氧化碳、二氧化硫和氯氟烃等污染物破坏了生态环境,严重地污染了城市空气。随着煤、石油、天然气等化石能源的日益枯竭和环境污染的日趋严重,开发清洁可再生能源已迫在眉睫。本论文的主要研究内容就是在这种背景下提出的,把木粉作为发动机代用燃料,这会促进能源和污染两大难题的解决。本论文全面、系统地查阅和收集了国内外有关发动机代用燃料及其在发动机上应用的文献资料,并进行了细致的分析和探讨。在研究四冲程柴油机工作原理的基础上,探索了木粉内燃机的工作原理;论述了内燃机的主要设计指标、主要结构参数的确定,研究了木粉的元素,并分析了木粉燃烧过程以及物质平衡计算;重点阐述了木粉内燃机主要零部件的设计要求,对一些主要零部件的重要尺寸进行了详细的设计计算,对内燃机总体布置的方法和过程进行了研究。此外,对木粉供给装置的结构及其工作原理进行了研究,对木粉供给装置进行了详细的设计计算,并对附属装置进行了研究及其选型。我国每年需要大量进口石油,很大一部分被作为燃料消耗了,如果用木粉作为替代燃料,就可以相应减少石油消耗,提高我国应对国际石油危机的能力。加强木粉内燃机的研究,对保护环境、减少柴油的消耗都有重大意义。本论文的研究可以对替代燃料在发动机中的应用提供依据和参考。

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摘要

Abstract

1 绪论

1.1 引言

1.2 常用发动机代用燃料特点及应用状况

1.2.1 植物油燃料

1.2.2 醇类燃料

1.2.3 煤气燃料

1.2.4 二甲醚（DME）

1.3 木质燃料利用技术现状

1.3.1 木质燃料气化技术

1.3.2 木质燃料液化技术

1.3.3 木质燃料压缩成型技术

1.3.4 木质燃料直接燃烧技术

1.4 课题的研究目标和主要内容

1.4.1 课题的研究目标及意义

1.4.2 课题研究的主要内容

2 内燃机的工作原理及设计理论

2.1 内燃机的工作原理

2.1.1 四冲程内燃机的工作原理

2.1.2 木粉内燃机的工作原理

2.2 内燃机的设计指标

2.2.1 动力性指标

2.2.2 经济性指标

2.2.3 紧凑性指标

2.2.4 可靠性与耐久性指标

2.2.5 适应性指标及运转性指标

2.3 内燃机主要结构参数确定

2.3.1 活塞行程与气缸直径的比值

2.3.2 连杆比

2.3.3 气缸中心距与气缸直径的比值

2.4 本章小结

3 木粉生物质燃料的燃烧原理

3.1 木粉生物质的元素分析

3.1.1 碳含量

3.1.2 氢含量

3.1.3 氧含量

3.1.4 硫含量

3.1.5 氮含量

3.1.6 磷和钾含量

3.2 木粉生物质燃料燃烧过程

3.2.1 预热干燥阶段

3.2.2 热分解阶段

3.2.3 挥发分燃烧阶段

3.2.4 固定碳燃烧阶段

3.2.5 燃尽阶段

3.3 木粉生物质燃烧过程的物质平衡计算

3.3.1 理论燃烧空气量的计算

3.3.2 理论烟气量的计算

3.3.3 过量空气系数与实际烟气体积

3.3.4 不完全燃烧烟气量

3.4 本章小结

4 木粉内燃机主要零部件的设计计算

4.1 气缸直径的求解

4.2 曲轴组的设计

4.2.1 曲轴组的设计要求

4.2.2 曲轴组的主要尺寸设计计算

4.3 活塞组的设计

4.3.1 活塞组的设计要求

4.3.2 活塞组的主要尺寸设计计算

4.4 连杆组的设计

4.4.1 连杆组的设计要求

4.4.2 连杆组的主要尺寸设计计算

4.5 固定件的设计

4.5.1 机体的设计要求及主要尺寸设计计算

4.5.2 气缸盖的设计要求及主要尺寸设计计算

4.6 配气机构的设计要求

4.7 内燃机总体布置

4.8 本章小结

5 木粉燃料供给装置的结构设计及其工作原理

5.1 木粉燃料供给装置的结构及其工作原理

5.1.1 木粉燃料供给装置的结构

5.1.2 木粉燃料供给装置的工作原理

5.2 木粉燃料供给装置的设计

5.2.1 电动机和联轴器的选型

5.2.2 链传动的设计

5.2.3 滚子链链轮的设计

5.2.4 轴的设计

5.2.5 管径计算

5.2.6 木粉燃料供给装置的三维图

5.3 料斗的设计

5.4 木粉燃料供给装置附件的选用

5.4.1 润滑油泵的选用

5.4.2 真空泵的选用

5.4.3 空气压缩机的选用

5.4.4 变频器的选用

5.5 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

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