Улучшение экологических показателей дизеля 4чн 11,0/12,5 с промежуточным охлаждением наддувочного воздуха при работе на природном газе путем снижения содержания оксидов азота в отработавших газах




Скачать 338.53 Kb.
НазваниеУлучшение экологических показателей дизеля 4чн 11,0/12,5 с промежуточным охлаждением наддувочного воздуха при работе на природном газе путем снижения содержания оксидов азота в отработавших газах
страница1/2
ТипАвтореферат
rykovodstvo.ru > Руководство эксплуатация > Автореферат
  1   2


На правах рукописи

СКРЯБИН МАКСИМ ЛЕОНИДОВИЧ


УЛУЧШЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ

ДИЗЕЛЯ 4ЧН 11,0/12,5 С ПРОМЕЖУТОЧНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ

НАДДУВОЧНОГО ВОЗДУХА ПРИ РАБОТЕ НА ПРИРОДНОМ ГАЗЕ

ПУТЕМ СНИЖЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ОКСИДОВ АЗОТА В

ОТРАБОТАВШИХ ГАЗАХ
Специальность 05.04.02 – тепловые двигатели

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук


Санкт-Петербург – 2009
Работа выполнена в ФГОУ ВПО «Вятская государственная

сельскохозяйственная академия»
Научный руководитель: доктор технических наук профессор

Лиханов Виталий Анатольевич
Официальные оппоненты: доктор технических наук профессор

Петриченко Михаил Романович
доктор технических наук профессор

Капустин Александр Александрович
Ведущая организация: Чебоксарский политехнический институт (филиал)

ГОУ ВПО «Московский государственный

открытый университет», (г.Чебоксары)

Защита диссертации состоится 24 апреля 2009 г. в 13 30 на заседании диссертационного совета Д 220.060.05 при Санкт-Петербургском государственном аграрном университете по адресу: 196601, Санкт-Петербург-Пушкин, Академический проспект, д. 23, ауд. 2529, факс 465-05-05, uchsekr@spbgau.ru.


С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного аграрного университета.
Автореферат разослан и помещен на сайте http://www.spbgau.ru

«23» марта 2009 г.
Ученый секретарь диссертационного

совета д.т.н. профессор Т.Ю. Салова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время уменьшение загрязнения атмосферного воздуха токсичными веществами, выделяемыми автомобильным транспортом, является одной из важнейших проблем, стоящих перед человечеством. Загрязнение воздуха оказывает вредное воздействие на человека и окружающую среду.

Среди всех видов транспорта именно автомобильный наносит наибольший ущерб окружающей среде. В России в местах повышенного загрязнения воздуха проживает около 64 млн. человек, среднегодовые концентрации загрязнителей воздуха превышают предельно допустимые более чем в 600 городах России.

Результаты исследований показывают, что тип двигателя, его конструктивные особенности, техническое состояние, регулировки основных систем и узлов, а также многочисленные эксплуатационные факторы существенно влияют на количество вредных выбросов с отработавшими газами (ОГ) двигателей внутреннего сгорания (ДВС).

В исследованиях отечественных ученых отсутствуют данные по снижению содержания оксидов азота в современных дизелях, имеющих турбонаддув с промежуточным охлаждением наддувочного воздуха (ПОНВ) и усовершенствованную систему топливоподачи при работе на альтернативных видах топлива. Нужно отметить, что использование альтернативных видов топлива способствует не только экономии нефтяного топлива, но и позволяет улучшить эффективные и экологические показатели. Приоритетность использования природного газа, как наиболее перспективного экологически чистого альтернативного топлива, очевидна для многих стран мира.

Поэтому снижение содержания оксидов азота в ОГ дизелей с туробнаддувом и ПОНВ при работе на природном газе (ПГ) является актуальной научной задачей.

Связь с планами научных исследований. Диссертационная работа выполнена в соответствии с темой № 24 плана НИР ФГОУ ВПО Вятская ГСХА (г. Киров) на 2006...2010 гг. (номер государственной регистрации 01.2.006-09891 ).

Целью исследований является улучшение экологических показателей дизеля 4ЧН 11,0/12,5 с промежуточным охлаждением наддувочного воздуха при работе на природном газе путем снижения содержания оксидов азота в отработавших газах.

Практическое применение научной задачи состоит в улучшении экологических и эффективных показателей дизелей с турбонаддувом и ПОНВ, работающих на ПГ автобусов и грузовых автомобилей, эксплуатируемых на дорогах общего пользования, путем снижения содержания токсичных компонентов, в том числе оксидов азота в ОГ и экономии нефтяного моторного топлива.

Объект исследований: автомобильный дизель 4ЧН 11,0/12,5 с ПОНВ (Д-245.7) жидкостного охлаждения, устанавливаемый на автомобили ГАЗ-3309 и автобусы
ПАЗ-3205-70, работающий на альтернативном топливе – природном газе – по газодизельному процессу.

Предмет исследований: экологические, мощностные и экономические показатели дизеля 4ЧН 11,0/12,5 с ПОНВ (Д-245.7) при работе на ПГ, процессы образования и разложения оксидов азота в цилиндре дизеля.

Научную новизну работы представляют:

- результаты лабораторно-стендовых и теоретических исследований влияния применения ПГ на процессы образования и разложения оксидов азота, экологические показатели дизеля 4ЧН 11,0/12,5 с ПОНВ с камерой сгорания (КС) ЦНИДИ;

- химизм процесса образования оксидов азота в цилиндре дизеля 4ЧН 11,0/12,5 с ПОНВ при работе на ПГ с запальной порцией дизельного топлива (ДТ);

- математическая модель расчета содержания оксидов азота в цилиндре дизеля 4ЧН 11,0/12,5 с ПОНВ, с КС ЦНИДИ при работе на ПГ;

- результаты расчета показателей объемного содержания и массовой концентрации оксидов азота в цилиндре и в ОГ дизеля 4ЧН 11,0/12,5 с ПОНВ при работе на ПГ;

- рекомендации по улучшению экологических показателей дизеля 4ЧН 11,0/12,5 с ПОНВ путем снижения содержания оксидов азота в ОГ при работе дизеля на ПГ.

Практическая ценность работы и реализация результатов исследований.

Материалы диссертации используются в учебном процессе Вятской и Нижегородской государственных сельскохозяйственных академий, Чебоксарском политехническом институте (филиале) Московского государственного открытого университета при чтении лекций, выполнении курсовых работ и дипломном проектировании для студентов, обучающихся по специальностям 110301, 190601 и 190603.

Экономическая эффективность. Годовой экономический эффект от экономии дизельного топлива составляет 43152 руб./год на один автомобиль ГАЗ-3309 при работе на ПГ при среднегодовом пробеге 60 тыс. км. (в ценах на 01.07.2008 г.). С учетом экономии от снижения токсичности ОГ срок окупаемости составит 0,86 года.

Апробация работы. Основные результаты и материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на 53-й научной конференции профессорско-преподавательского состава и аспирантов Вятской ГСХА, 2006 г. (ФГОУ ВПО «Вятская ГСХА», г. Киров); 6-ой, 7-ой и 8-ой городских научных конференциях аспирантов и соискателей «Науке нового века – знание молодых» 2006...2008 гг. (ФГОУ ВПО «Вятская ГСХА», г. Киров); Региональной научно-практической конференции вузов приволжского региона «Инновации в образовательном процессе», 2006 г. (Чебоксарский институт (филиал) ГОУ ВПО «Московский государственный открытый университет», г.Чебоксары); Научно-практической конференции «Совершенствование технологии и средств механизации производства продукции растениеводства и животноводства», 2006 г. (НИИСХ Северо-Востока, г. Киров); 17-ой Региональной научно-практической конференции кафедр «Тракторы и автомобили» вузов Поволжья и Предуралья, 2007 г. (ФГОУ ВПО «Нижегородская ГСХА», г. Н. Новгород); I и II-ой Всероссийских научно-практических конференциях «Наука – Технология – Ресурсосбережение», 2007, 2008 гг. (ФГОУ ВПО «Вятская ГСХА», г. Киров); IX-ой и X-ой Международных научно-практических конференциях «Мосоловские чтения», 2007, 2008 гг. (ГОУ ВПО «Марийский ГУ», г. Йошкар-Ола); Международной научной конференции профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников, докторантов и аспирантов «Проблемы энергообеспечения предприятий АПК и сельских территорий», 2008 г. (ФГОУ ВПО «Санкт-Петербургский ГАУ», г. Санкт-Петербург-Пушкин); Международной научной конференции «Гидродинамика, механика, энергетические установки», 2008 г. (Чебоксарский политехнический институт (филиал) ГОУ ВПО «Московский государственный открытый университет», г.Чебоксары).

Публикации результатов исследований. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 23 печатных работах, включая монографию объемом 9,43 п.л., 2 статьи в центральном журнале, входящем в перечень изданий ВАК РФ для публикации трудов соискателей ученых степеней и статей общим объемом 7,40 п.л., 9 статей в сборниках трудов Международных и Всероссийских конференций. Без соавторов опубликовано 5 статей общим объемом 1,8 п.л.

На защиту выносятся следующие основные результаты исследований:

- результаты лабораторно-стендовых и теоретических исследований влияния применения ПГ на процессы образования и разложения оксидов азота, экологические показатели дизеля 4ЧН 11,0/12,5 с ПОНВ с КС ЦНИДИ;

- химизм процесса образования оксидов азота в цилиндре дизеля 4ЧН 11,0/12,5 с ПОНВ при работе на ПГ с запальной порцией ДТ;

- математическая модель расчета содержания оксидов азота в цилиндре дизеля 4ЧН 11,0/12,5 с ПОНВ, с КС ЦНИДИ при работе на ПГ;

- результаты расчета показателей объемного содержания и массовой концентрации оксидов азота в цилиндре и в ОГ дизеля 4ЧН 11,0/12,5 с ПОНВ при работе на ПГ;

- рекомендации по улучшению экологических показателей дизеля 4ЧН 11,0/12,5 с ПОНВ путем снижения содержания оксидов азота в ОГ при работе дизеля на ПГ.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, общих выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 202 страницах, в том числе 148 стр. текста, содержит 41 рисунок и 8 таблиц. Список литературы изложен на 14 стр. включает 188 наименований, в том числе 6 на иностранных языках.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, изложена научная новизна и практическая ценность работы, основные положения и результаты исследований, выносимые на защиту.

В первом разделе сделан анализ работ, посвященных исследованию образования и разложения оксидов азота. Большой вклад результатами теоретической работы и экспериментальных исследований в вопросах образования и разложения оксидов азота в результате высокотемпературного горения внесен такими учеными как С.А. Абрамов, В.Л. Аксенов, И.Л. Варшавский, Н.А. Гуревич, О.И. Жегалин, Л.С. Заиграев, В.А. Звонов, Я.Б. Зельдович, С.В. Истомин, А.А. Капустин, А.Р. Кульчицкий, В.Ф. Кутенев, Н.В. Лавров, В.А. Лиханов, О.П. Лопатин, Р.В. Малов, В.А. Марков, А.В. Николаенко, В.В. Померанцев, Ю.П. Райзер, Н.Ф. Разлейцев, П.А. Садовников, А.М. Сайкин, Т.Ю. Салова, Ю.Б. Свиридов, И.Я. Сигал, В.И. Смайлис, П.П. Фесенко, Д.А. Франк-Каменецкий, А.И. Френкель, В.В. Фурса, В.С. Шкрабак и др.

Анализ результатов научных исследований показывает, что отечественными и зарубежными исследователями разработаны предпосылки и проведен ряд экспериментальных работ по изучению процессов образования и разложения оксидов азота в цилиндре дизеля. К сожалению, в отечественной литературе полностью отсутствуют численные данные о влиянии туробнаддува с ПОНВ на токсичность ОГ дизелей малой размерности.

Необходимо отметить, что исследования, проводимые по использованию ПГ в качестве моторного топлива, чаще направлены на изучение эффективных показателей без изучения комплексного влияния на экологические показатели и показатели процесса сгорания в цилиндре дизеля. При применении турбонаддува с ПОНВ предполагается улучшение не только экологических, но и эффективных показателей, на основании чего можно предположить, что при использовании альтернативного вида топлива – природного газа можно не только сэкономить топливо нефтяного происхождения, но и улучшить экологические показатели за счет снижения содержания оксидов азота в ОГ.

В связи с выше изложенным можно предположить, что улучшение экологических показателей дизеля 4ЧН 11,0/12,5 с промежуточным охлаждением наддувочного воздуха при работе на природном газе путем снижения содержания оксидов азота является актуальной научной задачей, имеющей важное значение для улучшения экологической ситуации в стране и экономии нефтяного топлива. На основании поставленной цели сформулированы задачи исследований:

- провести лабораторно-стендовые и теоретические исследования влияния применения ПГ на процессы образования и разложения оксидов азота, экологические показатели дизеля 4ЧН 11,0/12,5 с ПОНВ с КС ЦНИДИ;

- разработать химизм процесса образования оксидов азота в цилиндре дизеля 4ЧН 11,0/12,5 с ПОНВ при работе на ПГ с запальной порцией ДТ;

- разработать математическую модель расчета содержания оксидов азота в цилиндре дизеля 4ЧН 11,0/12,5 с ПОНВ, с КС в поршне при работе на ПГ;

- провести расчет показателей объемного содержания и массовой концентрации оксидов азота в цилиндре и в ОГ дизеля 4ЧН 11,0/12,5 с ПОНВ при работе на ПГ;

- разработать рекомендации по улучшению экологических показателей дизеля 4ЧН 11,0/12,5 с ПОНВ путем снижения содержания оксидов азота в ОГ при работе дизеля на ПГ.

Во втором разделе предложены теоретические предпосылки по анализу процессов образования и разложения оксидов азота в КС дизеля 4ЧН 11,0/12,5 с ПОНВ при работе на ПГ с запальной порцией ДТ.

При работе дизеля на ПГ с запальной порцией ДТ создаются высокие локальные концентрации активных центров цепных реакций, возникающих в результате окисления и распада углеводородов ПГ в окрестностях испаряющихся и горящих капель дизельного топлива. В этих условиях образование оксидов азота отличается двумя главными особенностями: во-первых, решающую роль в этом процессе играет не только тепловое, но и цепное ускорение реакций за счет высоких локальных концентраций активных частиц; во-вторых, процессы их образования тесно связаны конкуренцией в потреблении активных частиц и кислорода. Образование NOх происходит через сложные превращения продуктов реакций топливных радикалов с азотом метановоздушной смеси (МВС) газов в предпламенной и послепламенной зонах.

Горение МВС в цилиндре дизеля с ПОНВ, воспламененной распыленным ДТ, впрыснутым через многоструйную форсунку, увеличивает масштаб турбулентных пульсаций, что приводит к интенсификации тепломассообмена в факеле и значительно увеличивает скорость образования и разложения оксидов азота.

Используя результаты моделирования кинетических систем для расчета кинетики образования оксидов азота при горении ПГ и ДТ в условиях сгорания в дизелях, суммируя известные данные протекания элементарных реакций при сгорании ПГ и выделяя из них наиболее весомые, механизм процесса образования оксидов азота в цилиндре дизеля с ПОНВ можно представить в виде определенной последовательности этапов и ветвей образования промежуточных и конечных элементов, как это видно из рисунка 1.

При температурах, близких к максимальным, и большом количестве воздуха основными являются реакции окисления СН4, которые определяют тепловой режим в цилиндре газодизеля с ПОНВ. Образование и разложение NO по термическому механизму Я.Б. Зельдовича происходит главным образом по реакциям цепей X, XI (рис. 1). Так как во время горения концентрация атомарного кислорода не доходит до равновесной, атомы азота не начинают цепной реакции. Таким образом, в газодизеле с ПОНВ основное количество термических оксидов азота образуется после окончания первой стадии горения МВС. Здесь происходит практически полный расход углеводородных топлив с образованием максимальных концентраций промежуточных продуктов сгорания.

В химических соединениях продуктов сгорания ПГ содержатся различные оксиды азота, термодинамическую устойчивость которых можно расположить в ряд по возрастанию:

N2O5, N2O4, N2O3, NO2, N2O, NO.

Закономерностью процессов образования оксидов азота в цилиндре дизеля с ПОНВ при работе на ПГ является то, что большая часть NOх образуется по термическому механизму Я. Б. Зельдовича. Количество термических NOх во много раз превосходит количеств всех остальных, образовавшихся в результате горения СН4.



Рис. 1. Схема процесса образования оксидов азота в цилиндре газодизеля с ПОНВ: I – образование NO по бимолекулярной реакции; II – окисление NO до NO2 в предпламенной зоне; III – образование и разложение гемиоксида азота N2O;
IV – образование NO за счет расхода NO2; V – термический пиролиз молекулы ДТ;

VI – термический пиролиз метана; VII – взаимодействие молекулярного азота с углеводородными фрагментами;
VIII – превращение HCN∙ в CN∙; IX – образование быстрого NO; Х – образование термического NO по механизму Я.Б. Зельдовича; ХI – образование термического NO через радикалы ОН·; XII – окисление NO до NO2 в запламенной зоне


Скорость горения распыленного ДТ в потоке МВС в общем случае определяется скоростями различных «элементарных» процессов. К ним относятся: прогрев, испарение, разгон и дробление капель ДТ, смешение паров ДТ и ПГ с окислителем, химические реакции и т. п.

На рис. 2 показано горение капли ДТ в турбулентном потоке метановоздушного вихря (МВВ) с избытком окислителя. При испарении топлива вокруг капли ДТ 1 образуется зона паров горючего 2, навстречу которой из среды диффундирует окислитель 5. В результате вокруг капли образуется горючая смесь. Горение полученной смеси происходит в




Рис. 2. Схема горения капли ДТ в

турбулентном потоке МВС с

избытком окислителя
тонком слое 3, концентрация горючего в котором близка к стехиометрической. Толщина слоя 3, называемого фронтом горения, обычно составляет несколько долей миллиметра. Продукты сгорания 6 и 7, образующиеся в зоне горения 3, диффундируют в двух направлениях: в сторону капли – в зону паров горючего 2 и в противоположную сторону – в зону их догорания 4. Таким образом, объем, занимаемый факелом, делится на две части: внутреннюю, состоящую из паров топлива и продуктов сгорания, диффундирующих из фронта горения в сторону капли ДТ, и внешнюю, состоящую из продуктов сгорания и диффундирующего навстречу им воздуха. Вследствие пульсаций МВС фронт пламени теряет четкие очертания и местами разрывается.

Дробление капель ДТ в основном определяется двумя видами сил: силой, определяемой скоростным напором, действующим на каплю ДТ, и касательными силами трения.

Интенсивность сил первого вида характеризуется числом Вебера, а силы трения зависят от числа Рейнольдса:

(1); (2),

где We - число Вебера; ρ, u - плотность и скорость СН4; Re - число Рейнольдса;
v, a - скорость и диаметр капли ДТ; σ - коэффициент поверхностного натяжения капли ДТ;
μ - вязкость СН4.

Время деформации, предшествующей дроблению, представляет собой следующую зависимость:

, (3)

где  - время деформации; ρДТ - плотность ДТ; k - коэффициент, характеризующий КС дизеля.

Капля ДТ делится на две части, сразу после того как критерии дробления достигнут критического значения. В этих предположениях координата сечения, в котором происходит дробление, определяется условием:

, (4)

где We* - критическое значение числа Вебера; l, t –  координаты сечения, в котором происходит дробление.

Скорость испарения единичной капли ДТ может быть представлена в виде:

, (5)

где D - коэффициент диффузии; Nu -  число Нуссельта; - массовая концентрация паров горючего на поверхности капли ДТ;  - массовая концентрация паров горючего в бесконечности (полагается = 0).

Уравнение теплового баланса, соответствующее режиму послойного испарения, имеет вид:

, (6)

где  - тепловой поток, идущий к капле ДТ; Тs - температура поверхности капли ДТ;  - начальная температура капли ДТ; сДТ - теплоемкость ДТ; ξ(Ts) - теплота испарения при температуре Ts.

Тепловой поток, идущий к капле ДТ, можно записать в виде:

, (7)

где Т - температура МВС в межкапельном пространстве;  - среднее значение удельной теплоемкости при постоянном давлении в интервале температур T...Ts.

Подставляя соотношения (5) и (7) в формулу (6), получим соотношение, определяющее температуру поверхности капли ДТ в режиме послойного испарения:

. (8)

Для изотермического объемного режима испарения уравнение прогрева капли ДТ, соответствующее этой модели, имеет вид:

. (9)

где  -  концентрация паров ДТ на поверхности капли;  - скорость образования паров ДТ.

Скорость испарения капли ДТ зависит от теплообмена между газовой средой МВВ и каплей. Время испарения капли ДТ найдем из уравнения теплового баланса, выражающего равенство количества теплоты, затрачиваемой на прогрев и испарение капли ДТ и теплоты, полученной каплей из окружающего ее потока МВС:

, (10)

где Тк и Т0 - температура кипения и начальная температура ДТ; λп - теплота парообразования горючего; dV = Fdr - уменьшение объема капли за промежуток времени dτ; q - удельный тепловой поток из зоны горения, отнесенный к единице поверхности капли в единицу времени; F - поверхность капли в определенный момент времени.

Проинтегрировав уравнение (10) получим время полного сгорания капли ДТ, характеризующее время сгорания смеси в КС дизеля с ПОНВ при работе на ПГ:

, (11)

где r0 и r – начальный и текущий радиусы капли, м.

В КС дизеля с ПОНВ при работе на ПГ между МВС и частицами ДТ происходит конвективный и лучистый теплообмен. Удельные тепловые потоки конвекции qк, излучения qл и коэффициент теплоотдачи конвекцией αк определяются из выражений:

(12); (13); , (14)

где αк, αл - коэффициент теплоотдачи; Тf - температура среды в зоне теплообмена; Ts - температура поверхности капли ДТ; Nu - критерий Нуссельта; λ - коэффициент теплопроводности среды; d - определяющий диаметр капли ДТ.

Для частиц малого размера, число Рейнольдса которых меньше R< 1, критерий Нуссельта равен:

. (15)

Коэффициент теплоотдачи излучением αл не зависит от размера капель ДТ. Поэтому для мелкораспыленных форсункой капель ДТ значения αк >> αл и определяющим способом теплообмена между МВС и каплей ДТ является конвективный теплообмен, удельный тепловой поток которого выражается формулой (12).

Учитывая время деформации и скорость испарения капли ДТ, время полного сгорания капли ДТ с учетом уравнения теплового баланса, выражающего равенство количества теплоты, затрачиваемой на прогрев и испарение капли ДТ и теплоты, полученной каплей из окружающего ее потока МВС определяем константу скорости горения:

. (16)

Принимаем во внимание, что k ~ k/, где k/ - константа скорости образования оксидов азота. С учетом константы скорости горения рассчитываем константу скорости реакций, дающих наиболее весомый вклад в процесс образования оксидов азота в цилиндре дизеля с ПОНВ, при работе на ПГ по уравнению:

. (17)

Уравнение скорости образования оксидов азота в цилиндре дизеля при работе на ПГ с ПОНВ с учетом уравнения Клайперона-Менделеева имеет вид:

, (18)

где  - константа скорости i-той реакции; ri - объемное содержание i-го компонента.

Изменение доли оксидов азота в продуктах сгорания, образовавшихся ранее:

. (19)

Рассчитывая значения величин, входящих в выражение (17), и подставляя их, получаем значение константы скорости прямой реакции.

Результаты расчетов констант скоростей химических реакций образования и разложения оксидов азота, которые наиболее вероятны в цилиндре дизеля с турбонаддувом и ПОНВ, дающее наиболее весомый вклад в процесс образования и разложения оксидов азота представлены таблице 1.

Результаты теоретических расчетов по изменению объемного содержания r NOх теор и массовой концентрации С NOх теор оксидов азота в цилиндре дизеля 4ЧН 11,0/12,5 при работе на ПГ и ДТ в зависимости от угла п.к.в. для номинальной частоты вращения n = 2400 мин -1, ре= 0,947 МПа и частоты вращения максимального крутящего момента n = 1700 мин -1, ре= 1,036 МПа при работе на оптимальных установочных угла опережения
впрыскивания топлива (УОВТ) представлены на рис. 3 (оптимальный установочный УОВТ при работе на ДТ Θвпр = 9º п.к.в. до в.м.т., при работе на ПГ Θвпр = 7º п.к.в. до в.м.т.).
Таблица 1   Результаты расчета основных реакций образования и разложения

оксидов азота в цилиндре дизеля при работе на ПГ


№ реакции

Реакция

Константа реакции,

м3/кмоль∙с

1





2





3





4





5





6





7





8





9





10





11





12





где Тпс – температура в конце расчетного участка, К.
Анализ результатов расчетов показывает, что максимальное теоретическое значение объемного содержания оксидов азота rNOх мах теор в цилиндре при работе дизеля на ДТ при n = 2400 мин -1, ре = 0,947 МПа (рис. 3, а) составляет 966 ppm, максимальная массовая концентрация СNOх мах теор составляет 1,391 г/м3 при φNOх мах теор = 13,0º п.к.в. после в.м.т. Объемное содержание оксидов азота rNOх вых теор в цилиндре в момент открытия выпускного клапана φNOх вых теор = 130,0º п.к.в. после в.м.т. составляет 743 ppm при массовой концентрации СNOх вых теор 1,069 г/м3.

Максимальное теоретическое значение объемного содержания оксидов азота rNOх мах теор в цилиндре при работе дизеля на ПГ при n = 2400 мин -1, ре = 0,947 МПа составляет 941 ppm, максимальная массовая концентрация СNOх мах теор составляет 1,355 г/м3 при φNOх мах теор = 15,5º п.к.в. после в.м.т. Объемное содержание оксидов азота rNOх вых теор в цилиндре в момент открытия выпускного клапана φNOх вых теор = 130,0º п.к.в. после в.м.т. составляет 570 ppm при массовой концентрации СNOх вых теор 0,820 г/м3. Снижение теоретического объемного содержания rNOх вых теор и теоретической массовой концентрации СNOх вых теор оксидов азота в цилиндре дизеля при работе на ПГ при φNOх вых теор = 130,0 º п.к.в. после в.м.т. составляет 23,3 %.

Максимальное теоретическое значение объемного содержания оксидов азота rNOх мах теор в цилиндре при работе дизеля на ДТ при n = 1700 мин -1, ре = 1,036 МПа (рис. 3, б) составляет 1041 ppm, максимальная массовая концентрация СNOх мах теор составляет 1,499 г/м3 при φNOх мах теор = 7,0º п.к.в. после в.м.т. Объемное содержание оксидов азота rNOх вых теор в цилиндре в момент открытия выпускного клапана φNOх вых теор = 130,0º п.к.в. после в.м.т. составляет 801 ppm при массовой концентрации СNOх вых теор = 1,153 г/м3.

Максимальное теоретическое значение объемного содержания оксидов азота rNOх мах теор в цилиндре при работе дизеля на ПГ при n = 1700 мин -1, ре = 1,036 МПа составляет 957 ppm, максимальная массовая концентрация СNOх мах теор составляет 1,378 г/м3 при φNOх мах теор = 9,5 º п.к.в. после в.м.т. Объемное содержание оксидов азота в цилиндре в момент открытия выпускного клапана φNOх вых теор = 130,0º п.к.в. после в.м.т. (выходное тео-


а)



б)

ретическое значение в момент открытия выпускного клапана) составляет 603 ppm при массовой концентрации 0,868 г/м3. Снижение составляет 24,6 %.

В результате расчетов по экспериментальным данным r NOх расч и СNOх расч в цилиндре дизеля 4ЧН 11,0/12,5 при работе на ПГ подтверждена высокая сходимость полученных теоретических расчетов r NOх теор и СNOх теор на основании предложенного химизма процесса образования оксидов азота и разработанной математической модели для расчета скоростей реакций образования и разложения оксидов азота в цилиндре дизеля при работе на ПГ. Разница между теоретическими и расчетными данными не превышает 4 %.

Рис. 3. Результаты теоретических расчетов по изменению объемного содержания rNOх и массовой концентрации СNOх оксидов азота в цилиндре дизеля 4ЧН 11,0/12,5 ПОНВ при работе на ПГ и ДТ в зависимости от изменения угла п.к.в. двигателя при работе на оптимальных установочных УОВТ: а – n = 2400 мин -1, б – n = 1700 мин -1,

—— - дизельный процесс, – – – - газодизельный процесс


В третьем разделе рассмотрены особенности использования методик, которые применялись в экспериментальных исследованиях, а также созданные экспериментальные установки, используемые приборы и оборудование.

При монтаже оборудования и приборов, стендовых испытаниях дизеля, газовом анализе ОГ учитывались требования ГОСТа 14846-81, ГОСТа 17.2.1.02-76, ГОСТа 17.2.2.01-84, ГОСТа 17.2.2.02-98, ГОСТа 17.2.2.05-97, ГОСТа Р 17.2.2.06-99, ГОСТа Р 17.2.2.07-2000, ГОСТа 27577-2000, ГОСТа 18509-88, ГОСТа Р ИСО 3046-1-99, ГОСТа Р ИСО 8178-7-99. Экспериментальная установка включала в себя электротормозной стенд SAK-N670 производства Германии с балансирной маятниковой машиной, дизель 4ЧН 11,0/12,5 с ПОНВ, измерительную аппаратуру, газобаллонное оборудование. Испытания проводились на всех нагрузочных и скоростных режимах работы дизеля с использованием летнего дизельного топлива и моторного масла М-10-Д(м), ПГ для газобаллонных автомобилей из месторождения «Ямбургское».

Обработка индикаторных диаграмм рабочего процесса дизеля осуществлялась с помощью ПЭВМ по программе ЦНИДИ-ЦНИИМ. Отбор и анализ проб ОГ производился с помощью автоматической системы газового анализа АСГА-Т с соблюдением требований инструкции по эксплуатации. Для проведения стендовых испытаний дизеля при работе на природном газе использовался передвижной газовый заправщик на базе тракторного прицепа 2ПТС-4 и газобаллонного оборудования автомобиля ЗИЛ-138А.
  1   2

Похожие:

Улучшение экологических показателей дизеля 4чн 11,0/12,5 с промежуточным охлаждением наддувочного воздуха при работе на природном газе путем снижения содержания оксидов азота в отработавших газах iconГосударственный стандарт российской федерации
Нормы и методы измерения содержания оксида углерода и углеводородов в отработавших газах газобаллонных автомобилей

Улучшение экологических показателей дизеля 4чн 11,0/12,5 с промежуточным охлаждением наддувочного воздуха при работе на природном газе путем снижения содержания оксидов азота в отработавших газах iconОбслуживание главного двигателя в холодном состоянии
На номинальной нагрузке давление продувочного воздуха составляет 1,94 бара. Режим минимальных нагрузок обеспечивается двумя электровоздуходувками,...

Улучшение экологических показателей дизеля 4чн 11,0/12,5 с промежуточным охлаждением наддувочного воздуха при работе на природном газе путем снижения содержания оксидов азота в отработавших газах icon1. Опишите и покажите на схеме устройство и взаимодействие деталей...
Процесс газообмена, т е впуск свежего воздуха и выпуск отработавших газов в соответствии с протеканием рабочего процесса, в каждом...

Улучшение экологических показателей дизеля 4чн 11,0/12,5 с промежуточным охлаждением наддувочного воздуха при работе на природном газе путем снижения содержания оксидов азота в отработавших газах iconТехническое задание на оказание услуг по проведению режимно-наладочных...
Требуется оказать услуги по проведению режимно-наладочных работ котельного оборудования на природном газе и дизельном топливе на...

Улучшение экологических показателей дизеля 4чн 11,0/12,5 с промежуточным охлаждением наддувочного воздуха при работе на природном газе путем снижения содержания оксидов азота в отработавших газах iconТехническое задание на оказание услуг по наладке кипиА парового котла...
Наименование оказываемых услуг: наладка кипиА парового котла дквр-10-13 №3 при работе на газе

Улучшение экологических показателей дизеля 4чн 11,0/12,5 с промежуточным охлаждением наддувочного воздуха при работе на природном газе путем снижения содержания оксидов азота в отработавших газах icon4. Техническое использование дизеля на режимах и в условиях, отличающихся от нормальных
Работа дизеля при плавании судна на мелководье, в ледовых условиях и при повышенном волнении моря

Улучшение экологических показателей дизеля 4чн 11,0/12,5 с промежуточным охлаждением наддувочного воздуха при работе на природном газе путем снижения содержания оксидов азота в отработавших газах iconДепартамент автомобильного транспорта
Установка на автобусы газобаллонного оборудования для работы на компримированном природном газе (кпг)

Улучшение экологических показателей дизеля 4чн 11,0/12,5 с промежуточным охлаждением наддувочного воздуха при работе на природном газе путем снижения содержания оксидов азота в отработавших газах iconПредседатель профкома Руководитель организации
Настоящая инструкция содержит требования по обеспечению безопасной эксплуатации туннельных печей, работающих на природном газе

Улучшение экологических показателей дизеля 4чн 11,0/12,5 с промежуточным охлаждением наддувочного воздуха при работе на природном газе путем снижения содержания оксидов азота в отработавших газах iconИнформация для создания извещения о проведении закупки
Ремонт обмуровки с последующей режимной наладкой паровых котлов дквр-20-13 №№4,5 на природном газе

Улучшение экологических показателей дизеля 4чн 11,0/12,5 с промежуточным охлаждением наддувочного воздуха при работе на природном газе путем снижения содержания оксидов азота в отработавших газах iconФильтры снижения кремния серии «Айсберг обескремнивающий»
...

Улучшение экологических показателей дизеля 4чн 11,0/12,5 с промежуточным охлаждением наддувочного воздуха при работе на природном газе путем снижения содержания оксидов азота в отработавших газах iconРуководство по эксплуатации на аппараты работающие на природном газе
Перед эксплуатацией аппарата конвективного отопительного газового стального внимательно ознакомьтесь с этим руководством

Улучшение экологических показателей дизеля 4чн 11,0/12,5 с промежуточным охлаждением наддувочного воздуха при работе на природном газе путем снижения содержания оксидов азота в отработавших газах iconМини-экспресс-лаборатория «Эко-экспресс гимс»
СО) в воздухе и отработавших газах бензиновых двигателей внутреннего сгорания маломерных судов (определения предельно допустимого...

Улучшение экологических показателей дизеля 4чн 11,0/12,5 с промежуточным охлаждением наддувочного воздуха при работе на природном газе путем снижения содержания оксидов азота в отработавших газах iconУправление научно-технической политики автомобили
Установка на автомобили газобаллонного оборудования для работы на компримированном природном газе (кпг)

Улучшение экологических показателей дизеля 4чн 11,0/12,5 с промежуточным охлаждением наддувочного воздуха при работе на природном газе путем снижения содержания оксидов азота в отработавших газах iconМетодика и программа проведения пуско-наладочных и режимно-наладочных...
МВт каждый работающих на природном газе, а также методика измерений и обработки их результатов. Даны образцы исполнительно-технической...

Улучшение экологических показателей дизеля 4чн 11,0/12,5 с промежуточным охлаждением наддувочного воздуха при работе на природном газе путем снижения содержания оксидов азота в отработавших газах iconКакой должна быть температура верхних слоев масла при номинальной...
Птэ п 12 При номинальной нагрузке температура верхних слоев масла должна быть (если заводами-изготовителями не оговорены иные значения...

Улучшение экологических показателей дизеля 4чн 11,0/12,5 с промежуточным охлаждением наддувочного воздуха при работе на природном газе путем снижения содержания оксидов азота в отработавших газах iconТехническое задание на приобретение скрубберов fridurit с180 (производство friatec, Германия)
Скрубберы fridurit c180 предполагается применять для поглощения коррозийных и токсических газов (оксидов азота и серы, паров азотной,...


Руководство, инструкция по применению






При копировании материала укажите ссылку © 2018
контакты
rykovodstvo.ru
Поиск