Berekeningen en bespiegelingen over met water gedoteerde tractoren.

Inleiding: waarom dit reflectie?

Na een mislukte ervaring met het passeren van een tractor op een testbank en gezien het gebrek aan duidelijke resultaten, heb ik een beetje nagedacht over de cijfers die door boeren zijn gegeven en op de Quanthomme-site zijn gepubliceerd.

Inderdaad ; Het experiment dat ik uitvoerde op een tractor MF188 uit 1978 uitgerust met een Perkins 4248-motor liet geen verschil zien in efficiëntieniveau met of zonder waterinjectie en dit voor een stabiele en vaste vaste belasting. Dat wil zeggen, met of zonder watertoevoer was de opbrengst noch verbeterd noch verslechterd. Dit is op zich een verbazingwekkend punt.

Maar er moet worden opgemerkt dat de omstandigheden niet ideaal waren: de oude testbank ontbrak ongetwijfeld aan precisie, versleten motor (verbruikte olie: 1 L / 4 uur) modificaties en metingen die haastig werden uitgevoerd, en vaak de regen (wat erg prettig is!)! Ten slotte moet worden gezegd dat de motor zojuist was aangepast. Ik denk dat dit belangrijk kan zijn gezien enig bewijs van verbetering in de loop van de tijd.

Dus besloot ik om als een goede wetenschapper die duidelijk sceptisch werd, te kijken naar de getuigenissen van de boeren, en je zult zien dat sommige cijfers verbazingwekkende overeenkomsten vertonen! Het is moeilijk te geloven in dergelijke toevalligheden, uitgaande van zo verschillende aangekondigde cijfers! Dat wil zeggen dat rapporten de neiging hebben te bevestigen dat deze getuigenissen waar zijn. Maar het is duidelijk dat alleen een passage op de bank deze cijfers kan bevestigen.

gepubliceerde cijfers

Deze reflectie is gebaseerd op de volgende regelingen:

1) 22 Montage, Massey Ferguson tractor 95 Cv: Cliquez ici
2) 23 Montage, Massey Ferguson tractor 60 Cv:Cliquez ici
3) Installatie 36, Deutz D40, 40 Cv:Cliquez ici
4) Installatie 42, Deutz 4006, 40 Cv:Cliquez ici

Dit zijn de enige armaturen die verbruikscijfers (GO en water) voor / na modificatie bieden.

De cijfers opgenomen vóór en na de wijziging:

Landbouwbedrijven en analyses

1) Geschat gemiddeld vermogen getrokken op de trekker.

Dankzij het oorspronkelijke verbruik kunnen we de gemiddelde belasting op de motor berekenen. Dit is mogelijk door uit te gaan van een gemiddeld mechanisch rendement van 30%, dan volstaat het om het oorspronkelijke verbruik met 5 te vermenigvuldigen want bij 30% rendement levert 1L brandstof energie van 5pk.h. Een dieselmotor die 20 liter per uur verbruikt, levert dus 20 * 5 = 100 pk.h. Het gemiddelde vermogen dat aan deze motor wordt onttrokken is dus circa 100 pk.

gemiddelde belasting taken on trekkers:

We zien al overconsumptie op het niveau van de MF van 95 pk maar dit kan verklaard worden door een verminderde originele output en / of een veel intensiever gebruik van de motor (omdat hij deze boer bezocht heeft en zijn velden ver van vlak zijn, de 2e hypothese is aannemelijk)
Andere medium ladingen zijn meer consistent: 50% gemiddelde belasting.

2) Gelijkwaardigheid, na wijziging, tussen water- en brandstofverbruik

Vermindering van waterverbruik en verbruik:

We berekenen de vermindering van het verbruik in% ten opzichte van het oorspronkelijke verbruik, uiteraard wordt aangenomen dat de werk- en belastingsomstandigheden identiek zijn. De gemiddelde waargenomen vermindering van het verbruik is 54%. Het gemiddelde verbruik werd dus gedeeld door 2, het is enorm en alleen een passage op de bank van één van deze tractoren zou het mogelijk maken om echt (of juist niet) een zeer laag specifiek verbruik te laten zien.

Na modificatie varieert de verhouding tussen brandstofverbruik en waterverbruik tussen 1.43 en 2.5. Het gemiddelde is 1.77. Met andere woorden: het waterverbruik is 1.5 tot 2.5 keer minder dan het verbruik van diesel.

3) Gelijkwaardigheid tussen brandstofbesparing en waterverbruik

Vermindering van waterverbruik en verbruik:

De eerste kolom wordt als volgt berekend: (vermindering GO-verbruik) / (waterverbruik) = (Oorspronkelijk GO-verbruik-GO-verbruik) / waterverbruik.
De 2e kolom komt overeen met het waterverbruik gedeeld door het oorspronkelijke GO-verbruik. Het is een hoeveelheid die niets fysieks vertegenwoordigt, maar die

De relatieve stabiliteit van deze verslagen 2 is heel duidelijk en heeft de neiging om te bewijzen dat de cijfers naar voren door de landbouwers zetten zijn echt. Een liter geïnjecteerd water zou dus leiden tot een vermindering van het verbruik van 2 liter brandstof.

Bovendien is de stabiliteit van het waterverbruik / het oorspronkelijke verbruik vrij eenvoudig te verklaren. De thermische verliezen van een motor zijn uiteraard evenredig met het brandstofverbruik en aangezien het deze verliezen (30 tot 40% in de uitlaatgassen) zijn die worden gebruikt om het water te verdampen, is het daarom logisch dat de hoeveelheid water verdampt is evenredig met het oorspronkelijke verbruik. De stabiliteit van deze verhouding weerspiegelt ook een constante "warmtewisselingscoëfficiënt" in de verschillende verdampersamenstellen.

4) Conclusie

Bij gebrek aan een vermogenstestbank is het onmogelijk om een ​​onweerlegbare conclusie te trekken over de door de boeren aangekondigde cijfers. Niettemin bewijst de stabiliteit van bepaalde rapporten, hoewel de aangekondigde cijfers toch zeer verschillend zijn, dat de voorgestelde waarden reëel zijn. Maar het is zeker dat een groter aantal getuigenissen deze analyse betrouwbaarder zou maken.

Dit is echter een feit dat deze hypothese bevestigt, dit zijn dezelfde waarden die we hebben waargenomen op onze ZxTD-assemblage: een liter water verbruikt, wat leidt tot een vermindering van het verbruik van 2 liter brandstof.

We hebben ervoor gekozen om de waarden van de Zx niet in de vergelijkende tabellen te zetten omdat de meetmiddelen, de belasting en zelfs de motortechniek (indirecte injectie, turbomotor, etc.) zo verschillend zijn dat een vergelijking niet gemaakt kon worden. wetenschappelijk aanvaardbaar… maar de equivalente vermindering van het verbruik in vergelijking met het waterverbruik is echter hetzelfde.

5) Bijlage: De energie van verdamping van water

Het doel van deze bijlage is om de verdampingsenergie van water te evalueren en deze te vergelijken met de thermische verliezen bij de uitlaat om te zien of de hoeveelheden consistent zijn.

We gaan ervan uit dat het water dat de bubbler voedt aankomt bij 20 ° C en dat het verdampt (onder atmosferische druk) bij 100 ° C. Dit is niet waar omdat er een lichte depressie in de bubbler zit (0.8 tot 0.9 bar), dat wil zeggen dat we in dit geval een verhoging van de benodigde energie zullen verkrijgen.

Benodigde energie voor de verdamping bij 100 ° C van X liter water aanvankelijk bij 20 ° C:

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

Het is dus nodig om een ​​energie van 2584 kJ per liter verdampt water te leveren.

Uitlaatverliezen vertegenwoordigen ongeveer 40% van de thermische energie die aan een motor wordt geleverd. (30% is de nuttige energie en de andere 30% in het koelcircuit en in de "accessoires": verschillende pompen, enz.)

Om het aan de uitlaat gedissipeerde vermogen te verkrijgen, is het daarom eenvoudigweg nodig om een ​​correctiecoëfficiënt toe te passen op het laadvermogen van 4/3: een motor met een belasting van 10 pk zal 10 * 4/3 pk in thermische vorm dissiperen. uitlaat is 13.3 pk.

Maar een paard = 740 W = 0.74 kW, gedurende een uur zal dit paard (thermisch of mechanisch) een energie leveren van 0.74 kWh.

Of 1 3 600 000 kWh = J = 3600 kJ

Hierboven hebben we berekend dat er een energie van 2584 kJ nodig is om 1 liter water te verdampen.

Eén (1) thermisch paard zal daarom 0.74 * 3600/2584 = 1.03 L water kunnen verdampen… Om het volgende te vereenvoudigen, behouden we een waarde van 1.

Een (1) mechanisch paard levert 4/3 = 1.33 thermische pk aan de uitlaat en kan dus 1.33 liter water verdampen onder de voorwaarde uiteraard dat 100% van de (thermische) energie van de uitlaatgassen wordt teruggewonnen.

Conclusie: het waterverbruik is belachelijk laag vergeleken met de thermische verliezen van tractoren met een vermogen van 40, 60 of 95 pk. Onder deze omstandigheden is het zelfs verbazingwekkend dat het waterverbruik niet hoger is, maar het moet gezegd worden dat de afmetingen en vormen van de bubblers ze niet "perfecte" gas-vloeistofwisselaars maken… we zijn er zelfs ver van verwijderd. Slechts een klein deel (<5%) van de uitlaatwarmte wordt dus teruggewonnen voor de verdamping van de waargenomen hoeveelheden water ... Bovendien verklaart deze "thermische overmacht" aan de uitlaat waarschijnlijk de afwezigheid van isolatie op de meeste (alle?) assemblages. Ter informatie: 1) een deel van de energie die verloren gaat in de uitlaatgassen is in kinetische vorm. Het is daarom onmogelijk om 100% van de verliezen (thermisch + kinetisch) aan de uitlaat te recupereren. 2) Bij ideale verwarming via een boiler, zou het 0.74 kWh of 0.74 / 10 = 0.074 L GO kosten om 1 L water te verdampen onder dezelfde omstandigheden. Of ongeveer 80 liter voor een ton stoom.

Eventuele opmerkingen over deze analyses zijn welkom nos forums voor.