Использование природного газа в качестве моторного топлива в горнодобывающей промышленности является одной из приоритетных задач государства. В статье уделяется особое внимание компонентному составу природного газа с точки зрения его тепловой эффективности в процессе сжигания в камере сгорания энергосиловой установки на большегрузном автомобиле в сложных карьерных условиях. Для этого рассматриваются отечественные и зарубежные методики определения основного показателя, характеризующие детонационную стойкость топлива в процессе сгорания, – метанового числа. Улучшение технико-экономических показателей будет осуществляться путем изменения состава газовой смеси на основе метана под конструктивные особенности газовой энергосиловой установки, определяющим показателем станет метановое число. Представлен теоретический анализ влияния метанового числа на такие показатели двигателя, как степень сжатия и максимум скорости распространения фронта пламени во второй фазе сгорания в цилиндре двигателя, выражаемый через угол поворота коленчатого вала. По результатам теоретических и экспериментальных исследований получены зависимости влияния метанового числа на эффективность рабочего процесса двигателя и его внешняя скоростная характеристика.
В целях повышения эффективности использования транспортных средств (ТС) в горных и карьерных условиях необходимо совершенствовать составные элементы газобаллонного оборудования (криогенный бак, газовые форсунки, топливоподающие криогенные трубки и т.д.) для подачи сжиженного природного газа к двигателю, а также хранение жидкого метана в криогенном баке с продолжительным сроком эксплуатации. Для этого необходимо рассмотреть процесс тепломассообмена сжиженного природного газа в двухфазной среде «жидкость – газ» с учетом фазового перехода в замкнутом объеме рассматриваемого резервуара криогенного бака. В статье представлена модель нестационарного тепломассообмена двухфазной среды сжиженного метана в разработанном двухрезервуарном криогенном баке с использованием декартовой системы координат с дробными контрольными объемами в пространстве. Результаты экспериментальных данных подтверждают эффективность использования криогенного бака на платформе ТС, при котором пробег на сжиженным метане по сравнению со стандартными видами топлив увеличивается в три раза, срок хранения сжиженного газа в предлагаемым криогенном баке по сравнению со стандартным увеличивается в 2-2,5 раза.
В комплексной стратегии возрождения производства оборудования для горной промышленности и обеспечении ее конкурентоспособности предусмотрено широкое использование газовых двигателей различного назначения. Экспериментальные исследования рабочего цикла газового двигателя являются одной из основных задач при определении характеристики тепловыделения. Для этого на различных режимах были зафиксированы индикаторные диаграммы, которые были подвергнуты анализу с целью определения основных параметров, характеризующих внутрицилиндровые процессы. Согласно программе эксперимента были определены максимальное давление цикла, скорость нарастания давления, характеристика тепловыделения, показатели первой фазы тепловыделения, продолжительность второй фазы сгорания, а также влияние угла опережения зажигания на период воспламенения. Представлены результаты экспериментального исследования влияния рабочего процесса газового двигателя с учетом изменения угла опережения зажигания на период воспламенения и определены параметры максимального давления цикла, скорости нарастания давления и характеристики тепловыделения. При обработке данных построены интегральные характеристики, рассчитаны параметры рабочего цикла и определена динамика тепловыделения двигателя.
