Analisi di trattori drogati con acqua

Calcoli e riflessioni su trattori drogati con acqua.

Introduzione: perché questa riflessione?

Dopo un'esperienza infruttuosa di passaggio di un trattore su un banco di prova e vista la mancanza di risultati evidenti, ho fatto una piccola riflessione sui dati forniti dagli agricoltori e pubblicati sul sito Quanthomme.

In effeti ; L'esperimento che ho effettuato su un trattore MF188 del 1978 equipaggiato con motore Perkins 4248 non ha evidenziato differenze di efficienza con o senza iniezione d'acqua e questo per un carico fisso stabile e fisso. Vale a dire, con o senza fornitura d'acqua, la resa non è stata né migliorata né degradata. Questo è di per sé un punto sorprendente.

Va però notato che le condizioni non erano ideali: vecchio banco prova senza dubbio privo di precisione, motore usurato (consuma olio: 1 L / 4 h) modifiche e misurazioni effettuate frettolosamente, e spesso sotto la pioggia (che è molto piacevole!)! Infine c'è da dire che il motore era stato appena modificato. Penso che questo possa essere importante dato alcune prove di miglioramento nel tempo.

Così ho deciso di guardare, da bravo scienziato divenuto ovviamente scettico, alle testimonianze dei contadini, e vedrai che alcune cifre sono sorprendenti per somiglianze! Difficile credere a simili coincidenze a partire da cifre annunciate così diverse! Vale a dire che i rapporti tendono a confermare che queste testimonianze sono vere. Ma è ovvio che solo un passaggio in panchina potrebbe confermare queste cifre.

I dati pubblicati

Questa riflessione si basa sulle seguenti disposizioni:

1) 22 Montage, Massey Ferguson trattore 95 Cv: Clicca qui
2) 23 Montage, Massey Ferguson trattore 60 Cv:Clicca qui
3) Installazione 36, Deutz D40, 40 Cv:Clicca qui
4) Installazione 42, Deutz 4006, 40 Cv:Clicca qui

Questi sono gli unici dispositivi che forniscono dati relativi al consumo (GO e acqua) prima / dopo la modifica.

Valori registrati prima e dopo la modifica:

Aziende agricole e analisi

1) Stima potenza media disegnato sul trattore.

Grazie al consumo originario possiamo calcolare il carico medio assorbito sul motore. Questo è possibile ipotizzando un'efficienza meccanica media del 30%, quindi è sufficiente moltiplicare per 5 il consumo originario perché, al 30% di efficienza, 1L di carburante fornisce energia di 5hp.h. Quindi un motore Diesel che consuma 20 litri all'ora fornirà 20 * 5 = 100 hp.h. La potenza media assorbita da questo motore è quindi di circa 100 CV.

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carico medio assunto trattori:

Stiamo già assistendo a consumi eccessivi a livello MF di 95 CV ma questo può essere spiegato da una resa originale degradata e / o da un uso molto più intenso del essere piatto, la 2a ipotesi è plausibile)
Altri carichi medi sono più coerenti: carico medio 50%.

2) Equivalenza, dopo la modifica, tra consumo di acqua e carburante

Riduzione del consumo e del consumo di acqua:

Calcoliamo la riduzione dei consumi in% rispetto al consumo originario, ovviamente si ipotizza che le condizioni di lavoro e di carico siano identiche. La riduzione media dei consumi osservata è del 54%. Il consumo medio è stato quindi diviso per 2, è enorme e solo un passaggio sul banco di uno di questi trattori permetterebbe di mostrare davvero (o meno) un consumo specifico molto basso.

Dopo la modifica, il rapporto tra consumo di carburante e consumo di acqua varia tra 1.43 e 2.5. La media è di 1.77. In altre parole, il consumo di acqua è da 1.5 a 2.5 volte inferiore al consumo di gasolio.

3) Equivalenza tra riduzione del consumo di carburante e consumo di acqua

Riduzione del consumo e del consumo di acqua:

La prima colonna è calcolata come segue: (riduzione consumo GO) / (consumo acqua) = (consumo GO originale-consumo GO) / consumo acqua.
La 2a colonna corrisponde al consumo di acqua diviso per il consumo GO originale. È una quantità che non rappresenta nulla di fisico ma che

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La relativa stabilità di queste relazioni 2 è abbastanza evidente e tende a dimostrare che le cifre presentate dagli agricoltori sono reali. Un litro di acqua iniettata porterebbe quindi ad una riduzione del consumo di 2 L di carburante.

Inoltre, la stabilità del consumo di acqua / consumo originale può essere spiegata abbastanza facilmente. Le perdite termiche di un motore sono ovviamente proporzionali al consumo di carburante e poiché sono queste perdite (dal 30 al 40% allo scarico) che servono per far evaporare l'acqua, è quindi logico che la quantità di acqua evaporato è proporzionale al consumo originario. La stabilità di questo rapporto riflette anche un “coefficiente di scambio termico” costante nei vari gruppi evaporatori.

4) Conclusione

In assenza di qualsiasi banco di prova della potenza, è impossibile trarre una conclusione inconfutabile sui dati annunciati dagli agricoltori. Tuttavia, la stabilità di alcuni rapporti, sebbene i dati annunciati siano molto diversi tra loro, tendono a dimostrare che i valori proposti sono reali. Ma è certo che un maggior numero di testimonianze renderebbe più attendibile questa analisi.

Tuttavia, dato che conferma questa ipotesi, si tratta degli stessi valori che abbiamo osservato sul nostro gruppo ZxTD: un litro di acqua consumato porta ad una riduzione del consumo di 2 L di carburante.

Abbiamo scelto di non mettere i valori dello Zx nelle tabelle comparative perché i mezzi di misura, il carico e anche la tecnologia del motore (iniezione indiretta, motore turbo, ecc.) Sono così diversi che non è stato possibile fare un confronto. scientificamente accettabile… ma l'equivalente riduzione dei consumi rispetto al consumo di acqua è comunque la stessa.

5) Allegato: L'energia di evaporazione dell'acqua

Lo scopo di questo allegato è valutare l'energia di evaporazione dell'acqua e confrontarla con le perdite termiche allo scarico per vedere se le quantità sono coerenti.

Partiamo dal presupposto che l'acqua che alimenta il gorgogliatore arrivi a 20 ° C e che evapori (sotto pressione atmosferica) a 100 ° C. Questo è falso perché c'è una leggera depressione nel gorgogliatore (da 0.8 a 0.9 bar), vale a dire che in questo caso si otterrà un aumento dell'energia necessaria.

Energia richiesta per l'evaporazione a 100 ° C di X litri di acqua inizialmente a 20 ° C:

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

È quindi necessario fornire un'energia di 2584 kJ per litro di acqua evaporata.

Le perdite allo scarico rappresentano circa il 40% dell'energia termica fornita a un motore. (30% è l'energia utile e l'altro 30% nel circuito frigorifero e negli "accessori": pompe varie, ecc.)

Per ottenere la potenza dissipata allo scarico è quindi sufficiente applicare un coefficiente di correzione al carico utile di 4/3: un motore con un carico di 10 HP dissiperà 10 * 4/3 HP in forma termica. lo scarico è di 13.3 CV.

Tuttavia, un cavallo = 740 W = 0.74 kW, per un'ora questo cavallo (sia termico che meccanico) fornirà un'energia di 0.74 kWh.

O 1 3 600 000 kWh = J = 3600 kJ

Sopra abbiamo calcolato che ci vuole un'energia di 2584 kJ per far evaporare 1 litro d'acqua.

Un (1) cavallo termico sarà quindi in grado di evaporare 0.74 * 3600/2584 = 1.03 L di acqua… Per semplificare quanto segue, manterremo il valore 1.

Un (1) cavallo meccanico fornirà 4/3 = 1.33 hp termici allo scarico e sarà quindi in grado di evaporare 1.33 L di acqua a condizione ovviamente che venga recuperato il 100% dell'energia (termica) dei gas di scarico.

Conclusione: il consumo di acqua è ridicolmente basso rispetto alle perdite termiche dei trattori con una potenza di 40, 60 o 95 HP. In queste condizioni è addirittura sorprendente che il consumo di acqua non sia maggiore, ma c'è da dire che le dimensioni e le forme dei gorgogliatori non li rendono “perfetti” scambiatori gas-liquido… ne siamo addirittura lontani. Solo una piccola percentuale (<5%) del calore di scarico viene quindi recuperata per l'evaporazione delle quantità di acqua osservate ... Inoltre, questo "sovraccarico termico" allo scarico spiega probabilmente l'assenza di isolamento sulla maggior parte (tutti?) dei gruppi. Per informazione: 1) una parte dell'energia persa nei gas di scarico è in forma cinetica. È quindi impossibile recuperare il 100% delle perdite (termiche + cinetiche) allo scarico. 2) In un riscaldamento ideale tramite caldaia, occorrerebbero 0.74 kWh o 0.74 / 10 = 0.074 L di GO per far evaporare 1 L di acqua nelle stesse condizioni. O circa 80 L per una tonnellata di vapore.

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