Dieselmoottorin pakokaasun jäähdytysjärjestelmän suunnittelu
Jutila, Sipi (2015)
Jutila, Sipi
Jyväskylän ammattikorkeakoulu
2015
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201504144309
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201504144309
Tiivistelmä
Opinnäytetyö tehtiin Tana Oy:lle osana uuden, vähäpäästöisen TIER 4/Euro 4 -moottorimoduulin suunnittelua. Työssä suunniteltiin järjestelmä, jolla varmistetaan, että uuden dieselmoottorin kuuma pakokaasu ei aiheuta syttymisriskiä pölyisillä tehdasalueilla.
Työssä selvitettiin, mikä on suurin pakokaasun lämpötila, joka ei vielä aiheuta syttymisvaaraa pölyisissä olosuhteissa. Selvityksen perusteella pakokaasun lämpötila saa olla enintään kaksi kolmasosaa pölyn syttymislämpötilasta. Työssä käytettiin lähtökohtana puupölyä, jonka syttymislämpötila on n. 500 °C. Pakokaasun lämpötila ei siis saa olla korkeampi kuin 330 °C, jotta puupölyn syttymisriskiä ei synny.
Opinnäytetyössä vertailtiin eri jäähdytysmenetelmiä ja päädyttiin suunnittelemaan laitteisto, jonka toiminta perustuu veden suihkuttamiseen pakokaasuvirtaan. Veden tarkoitettiin höyrystyvän pakoputkessa aiheuttaen pakokaasun jäähtymisen. Laskelmien perusteella päädyttiin suihkuttamaan vettä 1,4 l/min 600 celsiusasteiseen pakokaasuvirtaukseen, jonka massavirta on 180 g/s. Suunniteltu rakenne koostuu pääpiirteittäin vesisäiliöstä, sähköpumpusta ja suuttimesta.
Laitteistoa testattiin osana moottorimoduulin prototyypin testejä. Testien perusteella todettiin, että laitteisto ei täyttänyt täysin sille asetettuja vaatimuksia, eikä jäähdytystehoa voitu varmistaa. Pohdinnan perusteella veteen ei siirtynyt tarpeeksi lämpöä, jotta kaikki vesi höyrystyisi. Osa vedestä suihkusi pakokaasun mukana nestemäisenä.
Jäähdytyslaitteiston jatkokehittelyn avulla olisi mahdollista saada laitteisto toimivaksi. Jatkokehittelyssä suositellaan tutkimaan tarkemmin ilman sekoittamiseen liittyviä mahdollisuuksia.
Työssä selvitettiin, mikä on suurin pakokaasun lämpötila, joka ei vielä aiheuta syttymisvaaraa pölyisissä olosuhteissa. Selvityksen perusteella pakokaasun lämpötila saa olla enintään kaksi kolmasosaa pölyn syttymislämpötilasta. Työssä käytettiin lähtökohtana puupölyä, jonka syttymislämpötila on n. 500 °C. Pakokaasun lämpötila ei siis saa olla korkeampi kuin 330 °C, jotta puupölyn syttymisriskiä ei synny.
Opinnäytetyössä vertailtiin eri jäähdytysmenetelmiä ja päädyttiin suunnittelemaan laitteisto, jonka toiminta perustuu veden suihkuttamiseen pakokaasuvirtaan. Veden tarkoitettiin höyrystyvän pakoputkessa aiheuttaen pakokaasun jäähtymisen. Laskelmien perusteella päädyttiin suihkuttamaan vettä 1,4 l/min 600 celsiusasteiseen pakokaasuvirtaukseen, jonka massavirta on 180 g/s. Suunniteltu rakenne koostuu pääpiirteittäin vesisäiliöstä, sähköpumpusta ja suuttimesta.
Laitteistoa testattiin osana moottorimoduulin prototyypin testejä. Testien perusteella todettiin, että laitteisto ei täyttänyt täysin sille asetettuja vaatimuksia, eikä jäähdytystehoa voitu varmistaa. Pohdinnan perusteella veteen ei siirtynyt tarpeeksi lämpöä, jotta kaikki vesi höyrystyisi. Osa vedestä suihkusi pakokaasun mukana nestemäisenä.
Jäähdytyslaitteiston jatkokehittelyn avulla olisi mahdollista saada laitteisto toimivaksi. Jatkokehittelyssä suositellaan tutkimaan tarkemmin ilman sekoittamiseen liittyviä mahdollisuuksia.