Análise dos tratores dopados com água

Cálculos e reflexões sobre tratores dopados com água.

Introdução: por que essa reflexão?

Após uma experiência malsucedida de passar um trator em uma bancada de testes e dada a falta de resultados flagrantes, levei uma pequena reflexão sobre os números dados pelos agricultores e publicados no site da Quanthomme.

De fato; A experiência que realizei em um trator MF188 de 1978, equipado com um motor Perkins 4248, não mostrou diferença no desempenho com ou sem injeção de água e isso para uma carga fixa estável e fixa. Em outras palavras, com ou sem a adição de água, o rendimento não foi melhorado nem degradado. Este já é, por si só, um ponto surpreendente.

Mas deve-se notar que as condições não eram ideais: bancada de testes antiga provavelmente sem precisão, motor desgastado (consumo de óleo: 1 L / 4 h), modificações e medições realizadas às pressas e frequentemente sob chuva (o que é muito bom!)! Finalmente, deve-se dizer que o motor acabou de ser modificado. Eu acho que pode ser importante, dadas algumas evidências de melhoria ao longo do tempo.

Então, como um bom cientista que obviamente se tornou cético, decidi olhar para os depoimentos dos agricultores, e você verá que alguns números são surpreendentes com semelhanças! É difícil acreditar em tais coincidências com base em figuras anunciadas tão diferentes! Ou seja, os relatórios tenderiam a confirmar que esses testemunhos são verdadeiros. Mas é óbvio que apenas uma passagem no banco poderia confirmar esses números.

Os números publicados

Essa reflexão é baseada nas seguintes montagens:

1) montagem 22, trator Massey Fergusson da 95 Cv: Clique aqui
2) montagem 23, trator Massey Fergusson da 60 Cv:Clique aqui
3) Montagem 36, trator Deutz D40, 40 Cv:Clique aqui
4) Montagem 42, trator Deutz 4006, 40 Cv:Clique aqui

Estas são as únicas montagens que fornecem valores de consumo (GO e água) antes / depois da modificação.

Figuras tiradas antes e depois da modificação:

Explorações e análises

1) Potência média estimada puxada pelo trator.

Graças ao consumo original, podemos calcular a carga média consumida no motor. Isso é possível assumindo uma eficiência mecânica média de 30%, basta multiplicar o consumo original por 5 porque, com 30% de eficiência, 1L de combustível fornece uma energia de 5hp.h. Assim, um motor Diesel que consome 20 L por hora fornecerá 20 * 5 = 100 hp. A potência média consumida neste motor é, portanto, de cerca de 100 hp.

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Carga média nestes tratores:

Já vemos um consumo excessivo no nível de MF de 95 cv, mas isso pode ser explicado por um rendimento de origem degradado e / ou um uso muito mais intensivo do motor (por ter visitado esse agricultor e ter visto seus campos longe de ser plana, a segunda hipótese é plausível)
As outras cargas médias são mais consistentes: 50% de carga média.

2) Equivalência, após modificação, entre consumo de água e combustível

Redução no consumo e consumo de água:

Calculamos a redução no consumo em% em relação ao consumo original, obviamente, é assumido que as condições de trabalho e carga são idênticas. A redução média no consumo observada é de 54%. Portanto, o consumo médio foi dividido por 2, é enorme e apenas uma passagem no banco de um desses tratores realmente mostraria (ou não) um consumo específico muito baixo.

Após a modificação, a proporção de consumo de combustível e consumo de água varia entre 1.43 e 2.5. A média é 1.77. Em outras palavras, o consumo de água é de 1.5 a 2.5 vezes menor que o consumo de diesel.

3) Equivalência entre redução do consumo de combustível e consumo de água

Redução no consumo e consumo de água:

A primeira coluna é calculada da seguinte forma: (redução no consumo de GO) / (consumo de água) = (consumo de GO original - consumo de GO) / consumo de água.
A segunda coluna corresponde ao consumo de água dividido pelo consumo GO original. É uma quantidade que não representa nada físico, mas que

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A relativa estabilidade desses relatórios 2 é bastante evidente e tende a provar que os números avançados pelos agricultores são reais. Um litro de água injetada reduziria, portanto, o consumo de combustível em 2 L.

Além disso, a estabilidade do consumo de água / consumo original pode ser explicada com bastante facilidade. As perdas térmicas de um motor são obviamente proporcionais ao consumo de combustível e, como são essas perdas (30 a 40% no escapamento) que são usadas para evaporar a água, é lógico que a quantidade de água evaporado é proporcional ao consumo original. A estabilidade dessa relação também reflete um "coeficiente de troca de calor" constante nos vários conjuntos do evaporador.

4) Conclusão

Na ausência de qualquer visita a uma bancada de testes de potência, é impossível chegar a uma conclusão irrefutável quanto aos números anunciados pelos agricultores. No entanto, a estabilidade de alguns relatórios, embora os números anunciados ainda sejam muito diferentes, tende a provar que os valores avançados são reais. Mas é certo que um número maior de testemunhos tornaria essa análise mais confiável.

No entanto, confirmando esta hipótese, esses são os mesmos valores que observamos em nosso conjunto ZxTD: um litro de água consumido, levando a uma redução no consumo de 2 L de combustível.

Optamos por não colocar os valores de Zx nas tabelas comparativas porque, os meios de medição, a carga e até a tecnologia do motor (injeção indireta, motor turbo ...) são tão diferentes que não conseguimos fazer uma comparação cientificamente aceitável ... mas a redução da equivalência no consumo em comparação ao consumo de água é, no entanto, a mesma.

5) Anexo: A energia da evaporação da água

O objetivo desta parte do anexo é avaliar a energia de evaporação da água e compará-la com as perdas térmicas no escapamento para verificar se as quantidades são coerentes.

Admitimos que a água que abastece o borbulhador chegue a 20 ° C e que evapore (à pressão atmosférica) a 100 ° C. Isso é falso, já que há uma leve depressão no borbulhador (0.8 a 0.9 bar), ou seja, nesse caso, obteremos um aumento na energia necessária.

Energia necessária para a evaporação a 100 ° C de X litros de água, inicialmente a 20 ° C:

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

Portanto, é necessário fornecer uma energia de 2584 kJ por litro de água evaporada.

As perdas de exaustão representam cerca de 40% da energia térmica fornecida a um motor. (30% são energia útil e os outros 30% no circuito de refrigeração e nos “acessórios”: várias bombas, etc.)

Para obter a potência dissipada no escapamento, é necessário simplesmente aplicar um coeficiente de correção à carga útil de 4/3: um motor com uma carga de 10 Cv dissipará 10 * 4/3 cv na forma térmica em o escape é 13.3 hp.

Agora, um cavalo = 740 W = 0.74 kW, por uma hora esse cavalo (térmico ou mecânico) fornecerá uma energia de 0.74 kWh.

Ouro 1 kWh = 3 600 000 J = 3600 kJ

Acima, calculamos que são necessários 2584 kJ de energia para evaporar 1 litro de água.

Portanto, um (1) cavalo térmico será capaz de evaporar 0.74 * 3600/2584 = 1.03 L de água ... Para simplificar o resto, manteremos o valor 1.

Um (1) cavalo mecânico fornecerá 4/3 = 1.33 Cv térmico ao escapamento e, portanto, poderá evaporar 1.33 L de água sob a condição de obviamente que 100% da energia (térmica) dos gases de escapamento seja recuperada.

Conclusão: o consumo de água é ridiculamente baixo comparado às perdas térmicas de tratores com potência de 40, 60 ou 95 Hp. Nessas condições, é até surpreendente que o consumo de água não seja maior, mas deve-se dizer que as dimensões e formas dos borbulhadores não os tornam "trocadores" de gás-líquido "perfeitos" ... estamos ainda longe disso. Apenas uma pequena proporção ( Portanto, <5%) do calor dos gases de escape é recuperado para a evaporação das quantidades de água observadas ... Além disso, esta "sobrecarga térmica" nos gases de escape provavelmente explica a ausência de isolamento na maioria ( tudo?) das montagens. Para informação: 1) uma proporção da energia perdida pelos gases de escape está na forma cinética. Portanto, é impossível recuperar 100% das perdas (térmicas + cinéticas) no escapamento. 2) No aquecimento ideal através de uma caldeira, seriam necessários 0.74 kWh ou 0.74 / 10 = 0.074 L de GO para evaporar 1 L de água nas mesmas condições. Ou cerca de 80 l para uma tonelada de vapor.

Quaisquer comentários sobre essas análises são bem-vindos, use nn forums por isso.

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