Диплом, курсовая, контрольная работа
Помощь в написании студенческих работ

Снижение токсичности выбросов дизеля добавкой к рабочему телу продуктов термохимической переработки топлива

ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Таким образом, в работе осуществлено новое решение актуальных научно-практических задач улучшения санитарно-гигиенических и топливно-экономических характеристик дизелей на основе совершенствования рабочего процесса дизеля, работающего совместно с термохимическим реактором конверсии дизельного топлива, что обеспечивает улучшение экологической обстановки и более рациональное использование… Читать ещё >

Содержание

  • ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
  • Глава I. Анализ работ, посвященных исследованию возможностей использования водородосодержащих газообразных продуктов (синтез-газов) в дизелях в качестве средств повышения их показателей
    • 1. 1. Возможности улучшения эколого-экономических показателей дизеля за счет использования присадок водородосодержащих газовых смесей
    • 1. 2. Получение реакционно активных газообразных продуктов в системах конверсии топлива
    • 1. 3. Качественный состав продуктов конверсии дизельного топлива
    • 1. 4. Задачи исследования
  • Глава 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОРОДОСОДЕРЖАЩИХ ПРОДУКТОВ И ЭФФЕКТИВНОСТИ ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В КАЧЕСТВЕ СРЕДСТВ УЛУЧШЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ДИЗЕЛЯ
    • 2. 1. Физико-химические основы термохимического преобразования жидкого углеводородного топлива в газообразные продукты
    • 2. 2. Основные реакции термохимической переработки дизельного топлива и условия их реализации
    • 2. 3. Исследование влияния присадок конверсионных продуктов на экономические показатели дизеля
    • 2. 4. Исследование влияния присутствия водородосодержащего компонента в составе воздушно-топливной смеси на экологические показатели дизеля
  • ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА И ОБОРУДОВАНИЕ. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ. ОЦЕНКА ПОГРЕШНОСТЕЙ ИЗМЕРЕНИЙ
    • 3. 1. Задачи экспериментальных исследований
    • 3. 2. Экспериментальная установка и оборудование
    • 3. 3. Методика проведения исследований
    • 3. 4. Оценка погрешностей измерений
  • ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ДИЗЕЛЯ, РАБОТАЮЩЕГО С ДОБАВКОЙ ПРОДУКТОВ ТЕРМОХИМИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ТОПЛИВА
    • 4. 1. Исследование процесса газификации дизельного топлива в термохимическом реакторе
    • 4. 2. Исследование топливно-экономических показателей дизеля, работающего с добавкой к воздушному заряду продуктов конверсии топлива
    • 4. 3. Исследование экологических характеристик дизеля при его работе с добавками продуктов конверсии топлива

Снижение токсичности выбросов дизеля добавкой к рабочему телу продуктов термохимической переработки топлива (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Защита окружающей среды и рациональное использование топливно-энергетических ресурсов являются важнейшими мировыми проблемами. Одним из источников загрязнения природной среды все в большей степени становятся двигатели внутреннего сгорания (ДВС). Ежегодно с отработавшими газами (ОГ) двигателей в атмосферу поступает более 10 миллионов тонн загрязняющих веществ. В большинстве стран проблема снижения выбросов с ОГ ДВС в настоящее время выросла до уровня неотложных социально-экономических проблем. Одновременно с этим по-прежнему остается актуальной проблема снижения эксплуатационного расхода топлива установок с ДВС.

Общепризнано, что одним из радикальных направлений в решении указанных проблем является дизелизация. Мировой опыт эксплуатации дизелей показывает, что основными токсическими компонентами ОГ этих двигателей являются оксиды азота и сажа.

Топливная экономичность и токсичность ОГ дизелей в условиях эксплуатации изначально определяются совершенством их конструкции. При этом одним из основных путей решения проблем экономии топлива и снижения выбросов с ОГ токсичных продуктов сгорания является совершенствование процесса сгорания.

Значительное число известных методов улучшения процесса сгорания основано на предположении неизменности характеристик топлива, участвующего в этом процессе и химизма (кинетики) его окисления. Однако за последние годы наметилась тенденция к поиску новых нетрадиционных путей подхода к решению проблемы на основе метода, предусматривающего известную трансформацию характеристик топлива, а следовательно, и процесса его сгорания в дизеле, а также влияние на кинетический механизм окисления за счет повышения реакционной способности углеводородно-воздушной среды путем введения в нее реакционно активных компонентов, имеющих более низкую энергию активации в реакциях окисления углеводородов. Одним из возможных путей активации (промотирования) процесса сгорания топлива в камере сгорания (КС) дизеля с целью более полного превращения его химической энергии в полезную работу дизельного цикла и снижения содержания вредных веществ в продуктах сгорания является предварительная термохимическая переработка (газификация) моторного топлива.

Начиная с начала 80-х годов, в мировой исследовательской практике отмечается определенный интерес к решению проблемы токсичности и экономичности ДВС, в частности, дизелей именно этим путем. В России работы по этому направлению проводятся в МГТУ им. Баумана, НИКТИД, РУДН и др. организациях и научно-исследовательских центрах. К сожалению, по достигнутому уровню все эти работы до настоящего времени еще не вышли из стадии разработок, а многие аспекты исследуемой проблемы не нашли своего рационального решения.

Настоящая работа посвящена исследованию возможностей дальнейшего совершенствования рабочих процессов дизеля путем термохимического преобразования части топлива перед его поступлением в цилиндры дизеля, а также изучению условий оптимального функционирования системы предварительной переработки дизельного топлива с учетом требований рациональной организации рабочего процесса дизеля по показателям токсичности, топливной экономичности.

На защиту выносятся: J.

— способ организации термохимического преобразования углеводородного (дизельного) топлива в водородосодержащие газообразные продукты (синтез-газ);

— методика определения содержания основных горючих компонентов в составе синтезированной газовой смеси с учетом условий организации процесса термохимической конверсии дизельного топлива;

— выявленный характер воздействия реакционных компонентов продуктов конверсии на выход токсических веществ в ОГ дизеля;

— установленные пределы оптимальной концентрации добавки конверсионных продуктов в топливно-воздушной смеси дизеля, при которых достигается одновременное улучшение экологических и экономических качеств дизеля- 8.

— новые данные по эколого-экономическим показателям дизеля Д-144 при его работе с добавками к основному заряду водородосодержащих газовых смесей;

— рекомендации по совершенствованию рабочего процесса дизеля Д-144, работающего совместно с реактором термохимического преобразования топлива.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.

1. Аналитически обоснована и экспериментально подтверждена возможность совершенствования рабочего процесса дизеля путем введения добавок водородосодержащих газовых смесей в его рабочее пространство и выявлены основные условия повышения реакционной сопособности этих смесей по эффекту воздействия на параметры дизельного цикла, определяющие его экологические и топливно-экономические показатели.

2. Разработана методика определения качественного состава конечных (целевых) продуктов процесса термохимического преобразования дизельного топлива.

3. На основе проведенного расчетно-аналитического исследования выявлен характер воздействия активных компонентов продуктов термохимической переработки топлива на экологические и топливно-экономические показатели дизеля.

4. Предложена схема конструктивного оформления термохимического реактора (ТХР) для преобразования дизельного топлива в водородосодержащие газовые смеси, предусматривающая возможность двухпоточного ввода топлива в реакционное пространство с целью повышения водородосодержания в конверсионных газовых смесях.

5. На основании расчетно-экспериментальных данных установлено, что качественный состав конверсионных продуктов, в частности по водородосодержанию, определяется в основном температурой Тк процесса конверсии топлива, коэффициентом избытка воздуха в реакционной камере и производительностью реактора Ск. Для разработанной конструкции ТХР наиболее благоприятны условия, обуславливающие наибольший выход конверсионного водорода, достигаются при оСр=0,45- Ск= 10.15 кг/ч и температуре Тк 900.1000 К.

6. Данными, полученными на основе метода статистической обработки экспериментальных результатов, установлено, что во всем диапазоне изменения нагрузочного режима работы дизеля Д-144 добавление к основному заряду,.

90 поступающему в цилиндры, 0,2 г/кВт.ч водорода позволяет снизить удельный эффективный расход топлива примерно на 5 г/кВт.ч (без учета затрат энергии на организацию конверсионного процесса в ТХР).

7. Предложенное усоврешенствование способа организации рабочего процесса дизеля типа Д-144 на основе использования в качестве активирующей добавки к основному заряду продуктов конверсии дизельного топлива обеспечивает снижение содержания в ОГ сажи на 55%, оксидов азота на 20% (номинальный режим).

8. Данный способа и реализующие его средства могут быть практически использованы на любых типах дизелей, в том числе и находящихся в эксплуатации.

Таким образом, в работе осуществлено новое решение актуальных научно-практических задач улучшения санитарно-гигиенических и топливно-экономических характеристик дизелей на основе совершенствования рабочего процесса дизеля, работающего совместно с термохимическим реактором конверсии дизельного топлива, что обеспечивает улучшение экологической обстановки и более рациональное использование энергоносителей.

Показать весь текст

Список литературы

  1. И.Я., Аксенов В. И. Транспорт и охрана окружающей среды. -М.: Транспорт, 1986. 176 с.
  2. Р.В., Ерохов В. И., Беляев В. Б. Автомобильный транспорт и защита окружающей среды. -М.: Транспорт, 1982. 200 с.
  3. В.И. Малотоксичные дизели. -Л.: Машиностроение, 1982. -128 с.
  4. В.А. Токсичность двигателей внутреннего сгорания. -М.: Машиностроение, 1989.-159 с.
  5. В.М., Савастенко A.A., Реда Надер Ф. Экспериментальное изучение влияния добавок к топливу продуктов его плазмохимической переработки на сажесодержание ОГ дизеля.// Вестник РУДН. Тепловые двигатели. -1996. -№ 3. -С. 1619.
  6. В.М., Еромлович И. В. Влияние антидымной присадки к топливу на экономические показатели дизеля// Тракторы и сельскохозяйственные машины. -1996.-№ 3. -С. 16−19.
  7. Е.В. Анализ процесса тепловыделения в дизеле при добавках конвертированного топлива.// Тепло- и массобменные аппараты. -Киев. 1998. -С.95−98.
  8. А.Л. Термодинамика высокотемпературных процессов. Справочник. М.:Металлургия, 1985. -568 с.
  9. В.А. Методы практических расчетов в термодинамике химических реакций. М.'.Химия, 1989. -519 с.
  10. М.Г. Ускорение технического прогресса в двигателестроении одно из важнейших направлений развития народного хозяйства// Двигателестроение.-1980.-№ 3.-C.3−5.
  11. Л.Е., Румянцев В. В. Обсуждение проблемы применения водорода на транспорте// Двигателестроение. -1984. -№ 6. -С.54−55.
  12. В.А., Батурин С. А., Румянцев В. В. Опыт применения присадок пароводородной смеси в транспортном дизеле// Двигателестроение. -1982. -№ 2. -С.41−44
  13. Д.Д., Вагнер В. А. Осуществление присадок водорода к топливу и их влияние на показатели работы двигателя// Двигателестроение.-1985. -№ 2. -С.53−56.
  14. В.Ф., Носков Н. И., Петренко Л. А. Эффективность использования предварительной термохимической подготовки топлива в системах питания дизелей// Двигателестроение. -1990. -№ 6. -С.31−32.
  15. А.И. Применение водорода для автомобильных двигателей. Киев: Науково Думка, 1984. -143 с.
  16. В.П. Топливо и его сжигание. М.: Металлургиздат, 1959, -398 с.
  17. В.Н., Каширский В. Г. Исследование окислительной конверсии природного газа в циклонном реакторе// Газовая промышленность. -1974. -№ 4. -С.46−49.
  18. В.Г. Методы повышения эффективности использования топлива в технологических процессах// Теплофизика и теплотехника. -1977. -№ 37. -С.44−47.
  19. В.Г., Кривоконь A.A. Совершенствование превращения топливной энергии в двигателях внутреннего сгорания// Вестник УкрАН. -1985. -№ 2. -С.63−67.
  20. В. Н. Бринов А.Е. Особенности неполного сжигания топлива// Газовая промышленность. -1982. -№ 11. -С.28−31.
  21. Н.В., Шурыгин А. П. Введение в теорию горения и газификации итоплива// Изв. АН СССР. -1982. -С.81−92.
  22. Л.Е., Румянцев В. В., Шабанов А. Ю. Особенности тепловыделения и рабочего процесса дизеля, работающего с добавками водорода// Двигателестроение. -1983. -№ 9. -С.7−9.
  23. Р.Б., Раменская Е. С., Жно И.К. Сжигание жидкого топлива в промышленных установках. М.: Металлургия, 1966, -373 с.
  24. Р.Б., Цирульников Л. Д. Технология сжигания горючих газов и жидких топлив. Л.: Недра, 1984. -238 с.
  25. В.Г., Кривоконь A.A. Повышение экономичности двигателя внутреннего сгорания путем конверсии топлива в продуктах сгорания// Промышленная теплотехника. -1985. -Т.7. -№ 5. -С.88−92.
  26. В.М., Ермолович И. В., Халиль A.C. Использование рапсового масла в качестве моторного топлива для дизелей// Тракторы и сельскохозяйственные машины. -1997. -№ 5. -С. 11−14.
  27. H.A., Аникин С. А., Фомин В. М. Перспективы использования продуктов термохимической конверсии углеводородных топлив в транспортных дизелях//Двигатель-97: Материалы междунар. н.-т. конфер. М.: МГТУ, 1997. -С. 114 115.
  28. H.H., Фомин В. М., Иващенко H.A. Улучшение экологических показателей дизеля применением присадки к топливу продуктов его термохимической переработки// Двигатель-97: Материалы междунар. н.-т. конфер. М.: МГТУ, 1997. -С.115−116.
  29. В.М., Маслюков Ю. Л., Имад М. Д. Присадки газообразных водородосодержащих продуктов как средство улучшения эколого-экономических показателей дизелей// Двигатель-97: Материалы междунар. н.-т. конфер. М.: МГТУ, 1997. -С.127−128.
  30. Н.Э. Газогенераторы. М.: ГОНТИ, 1959. -422 с.
  31. .В. Основы теории горения и газификации топлив. М.: Изд. АН СССР, 1958.-380 с.
  32. Ю.Л. Перспективы использования ДВС с газогенераторными установками на твердых топливах// Совершенствование мощностных, экономических и экологических показателей ДВС: Тр. Научн.-практ. семинара. Владимир, 1997. С.93−94.
  33. М.В. Исследование газогенераторной установки мощностью 8 кВт в лаборатории ДВС ГМТУ// Совершенствование мощностных, экономических и экологических показателей ДВС: Тр. Научн.-практ. семинара. Владимир, 1997. -С.105−106.
  34. B.C. Новые процессы газификации твердого топлива. -М.: Недра, 1976. -254 с.
  35. В.М. Парогазовые процессы и их применение в народном хозяйстве. -М. Наука, 1970. -320 с.
  36. Д.Н., Гориславец С. П. Интенсификация процессов пиролиза. -Киев: Техника, 1987. -192 с.
  37. В.В., Рафал А. Н. Состав газа конверсии углеводородов. -Киев: Наукова Думка, 1976.-188 с.
  38. .С., Соляков В. Н. Энергетическое топливо. -М.: Энергия, 1980. -168 с.
  39. H.H. О некоторых проблемах химической кинетики и реакционной способности. М.: Наука, 1970. -207 с.
  40. Р.З. Механизм и кинетика гомогенных термических превращений углеводородов. -М.: Химия, I970. -224 с.
  41. В.З., Ховах М. С. Исследование влияния присадок к топливу на процесс образования и сгорания сажи в цилиндре дизеля. /Сб. Докладов 2-го симпозиума СЭВ -М.: НИИавтопром, 1971. -С. 49−52.
  42. Apostolescu N.D., Mattew R.D., Sawyer R.F. Effekt of a barium-based fuel additive on particulate emissions from diesel engine // SAE preprint. -1977. -N 70 828. -P.81−86.
  43. Henein N.A. Combustion and emission formation in fuel sprays injected in swirling air.// SAE. -1971. -Vol. 80. -P. 31−38.
  44. Д.Н. Смесеобразование в двигателях дизеля. / Рабочие процессы ДВС и их агрегатов. -М.: Машгиз, 1946. С. 20−34.
  45. Scott W.M. Looking in a diesel combustion. PS -345 New York // SAE Inc/ -1968/ -Paper N 690 002. -P. 19−28.
  46. El-Wakil M.M., Myers P. S., Uyehara O.A. Fuel vaparation and ignition lag in diesel combustion. // SAE Trans. -1956. -V.64. -P.38−47.
  47. Lyn W.J. Calculation of the effect of the heat release on the shape of cylinder -Preassure diagramm and cycle efficiency. // Proc. JME. -1960. N 3. -P.79−88.
  48. Miller C.O. Diesel smoke suppressant improves engine performance. // Diesel and gaz turb. Progr. -1967. -V.33. -N 6. -P.54−55.
  49. Reulein H., Reyl G. Abgasprobleme bei fahrzeung-dieselmotoren. // MTZ.- 1972. -N 12.-P. 33−38.
  50. Lyn W. J. Engine problem der verbrenning in diesel-motoren. //MTZ. -1966. -N 4. -P.25−31.
  51. Newhall H.K. Kinetics of engine generated nitrogen oxides and carbon monoxide / 12th Int. Symp. on Combustion. -1968. (The Combustion Institute, Pittsburg). -P. 131−143.
  52. Hewood I.B., Keck I.C. Nitric oxide formation spark ignition engine / Int. Combustion engine Conf., Bucharest. — Paper II, -1970. P.72−89.
  53. В. H. Тавгер М. Д., Талантов А. В. Исследование влияния активных частиц на основные характеристики горения в турбулентном потоке.// Известия ВУЗов. Авиационная техника. -1980. -N 3. -С.37−41.
  54. М.Д., Груздев В. Н., Талантов А. В. Влияние активных частиц на процессы горения.// Электрофизика горения. -1979. С.45−48.
  55. В.Н., Никитин Е. Е. Кинетика и механизм газофазных реакций. -М.: Наука, 1974. -558 с.
  56. С.М., Басевич В. Н. Промотирование горения распыленного топлива// Физика грения и взрыва. -1977. -Т. 13. № 2. — С. 275−237.
  57. З.А., Гуреев А. А. Присадки к моторным топливам. М.: Химия, 1987. -280 с.
  58. М.О. Химические регуляторы горения моторных топлив. М.: Химия, 1985.-222 с.
  59. Г. М., Лебедев В. И. Химическая кинетика и катализ. М.: МГУ. -1989. -234 с.
  60. Элементы системы автоматизированного проектирования ДВС. Алгоритмы прикладных программ/ P.M. Петриченко, С. А. Батурин и др. Л.: Машиностроение, 1990. -328 с.
  61. А.Н., Четти В. Д. Анализ воспламенения в дизеле с учетом влияния химико-кинетических и физических факторов. // Известия вузов. -1979. -№ 4. -С.77−93.
  62. А.Н. Сгорание в быстроходных поршневых двигателях. М.: Машиностроение, 1977. -320 с.
  63. И.Л., Садовников П. Я., Франк-Каменецкий Д.А. Окисление азота при горении. М.: АН СССР, 1974. -148 с.
  64. В.М. Математическая обработка результатов исследования. М.: Физматиздат, 1958. -480 с.
  65. В.Н. Теплотехнические измерения и приборы. М.: Энергия, 1978. -703 с.
  66. Р.С., Овчинский Б. В. Элементы численного анализа и математической обработки результатов опыта. М.: Наука, 1970. -215 с.
  67. О.Н., Лебедев В. В. Обработка результатов наблюдения. М. Наука, 1970.- 104 с.
  68. Л.Н. Промежуточные стадии неполного горения метана в кислороде// Химическая промышленность. -1965. -№ 4. -С.8−13.
  69. Устройство для обработки топлива в двигателе внутреннего сгорания// ФРГ № 491 238, МКИ Г 02 М 27/02. -Сименс. -Опубл. 06.02.76.
  70. Г. Л. Возможности повышения топливной экономичности двигателей при регулировании мощности отключением цилиндров//Двигателестроение. -1986. -№ 11. -С.38−40.
  71. Ю.Ф., Редзюк A.M. Повышение экономичности и снижение токсичности многоцилиндровых дизелей.// Двигателестроение. -1982. -№ 11. -С.3−5.
  72. Д.Д. Способ работы двигателя внутреннего сгорания. // A.C. № 1 275 100 СССР, МКИ Г 02 В 43/08. Заявлено 19.05.81. Опубликовано 07.12.86.
  73. В.П. Теплотехнические измерения и приборы. М.: Энергия, 1987.-703 с.
  74. P.C., Овчинский Б. В. Элементы численного анализа и математической обработки результатов опыта. М.: Наука, 1990. -275 с.
  75. О.Н., Лебедев В. В. Обработка результатов наблюдения. М.: Наука, 1990. -104 с.
  76. A.C. Двигатели внутреннего сгорания. Теория поршневых и комбинированных двигателей. М.: Машиностроение, 1983. 375 с.
  77. Ю.Б. Смесеобразование и сгорание в дизелях. Л.: Машиностроение, 1972.-224 с. «
  78. A.C. Самовоспламенение, пламя и детонация в газах. М.: АН СССР, 1960.-427 с.
  79. Е.С. Физика горения газов. -М.: Наука, 1965. -237 с.
  80. P.M., Оносовский В. В. Рабочие процессы поршневых машин. Л.: Машиносторение, 1972. -167 с.
  81. В.В. Техническая термодинамика и теплопередача. М.: Машиностроение, 1979. -559 с.
  82. Ф.В., Арсенов Е. Е. Перспективные топлива для автомобилей. М. Транспорт, 1989. -151 с.
  83. И.И. Новое о рабочем цикле двигателей. -М.: ГНТЦ, 1962. -272 с.
  84. В.Н. О химических превращениях» в углеводородных топливах при сгорании в дизелях.//Двигателестроение. -1990. -№ 2. -С58−59
  85. Е.А. Определение продолжительности процесса сгорания с учетом особенностей дифференциальной характристики выгорания топлива в дизелях. // Двигателестроение. -1990. -№ 10. -С.9−11.98
  86. Д.Д., Дудкин В. И., Батурин С. А. Участие сажи в рабочем цикле дизеля и индикаторный кпд//Двигателестроение. -1983. -№ 3. -С.53−56.
  87. И.В. Двигатели внутреннего сгорания. -М.'.Транспорт, 1956. -406 с.
  88. М.В. Двигатели внутреннего сгорания. -М.: Машгиз, 1940. -212 с.
  89. Перевод двигателей внутреннего сгорания на газообразное топливо. -М.: Машгиз, 1948. -240 с.// Труды МВТУ.
  90. К.А. Газогенераторные автомобили ГАЗ-42 и ЗИС-21. -М.: Наркомхоз РСФСР, 1942. -103 с.
  91. A.A. Планирование эксперимента при исследовании технологических процессов. М.: Машиностроение, 1981.-184 с.
  92. JI.A., Найденов Б. Ф. Технико-экономические основы применения местных видов топлива на транспорте. -М.: Минкомхоз, 1948. -74 с.
  93. Ф.С., Арсов Я. Б. Оптимизация процессов технологии металлов методами планирования эксперимента. М.: Машиностроение, Техника, 1980. -304 с.
  94. Элементы систем автоматизированного проектирования ДВС // под ред. P.M. Петриченко. JL: Машиностроение, 1990. -327 с.
  95. Ю.П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Наука, 1987.-293 с.
  96. .К. Методы оптимизации. М.: Радио и связь, 1988. 128 с.
  97. Е.И. Статистические методы построения эмпирических формул. М.: Высшая школа, 1982. -224 с.
  98. Руководство по устройству, изготовлению оборудования и технике безопасности газогенераторных станций. -М.: Гостоптехиздат, 1949. -92 с.
Заполнить форму текущей работой