автореферат диссертации по кораблестроению, 05.08.05, диссертация на тему:Работа судового дизеля при использовании диметилового эфира в качестве присадки к воздуху

На правах рукописи

Джихинто Антуан Гастон

РАБОТА СУДОВОГО ДИЗЕЛЯ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ДИМЕТИЛОВОГО ЭФИРА В КАЧЕСТВЕ ПРИСАДКИ К ВОЗДУХУ

Специальность 05.08.05 - Судовые энергетические установки и их элементы (главные и вспомогательные)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

о 6 НОЯ 2008

Астрахань-2008

003451596

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Астраханский государственный технический университет» (АГТУ) на кафедре «Эксплуатация водного транспорта»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Покуеаев Михаил Николаевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Гаврилов Владимир Васильевич

кандидат технических наук, доцент Галышев Юрий Витальевич

Ведущая организация: ОАО « Астраханское центральное

конструкторское бюро»

Защита диссертации состоится ¡2.-7 ffOhtfj* Я- 2008 г. в ■^'^'часов

® ® минут на заседании диссертационного совета Д.223.002.02 при Государственной морской академии им. адм. С.О. Макарова по адресу: 199106 г. Санкт-Петербург, ВО, 21-я линия, 14, ауд. £ 4

Отзывы на автореферат диссертации в двух экземплярах, заверенные печатью организации, просим направлять по адресу: 199106 г. Санкт-Петербург, ВО, 21-я линия, 14, каф. «Теплотехники СКиВУ». Телефакс 8 (812)3213681. E-mail: evt2006@rambler.ru; orlova_elena@inbox.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственной морской академии им. адм. С.О. Макарова по адресу:199106 г. Санкт-Петербург, ВО, Косая линия, 15.

С авторефератом можно ознакомиться на сайте Государственной морской академии им. адм. С.О. Макарова: http:www.gma.ru Автореферат разослан 2. tL октября 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, профессор

Общая характеристика работы

Актуальность работы.

По мере роста парка транспортных средств, в дизелях которых сжигается все больше органического топлива, следует ожидать увеличения воздействия транспортного комплекса на окружающую среду и на человека. Оно происходит за счет выбросов загрязняющих вредных веществ вместе с отработавшими газами дизелей. Часть из них влияет на озоновый слой и глобальное изменение климата Земли. В составе отработавших газов (ОГ) судовых дизелей содержится множество вредных компонентов, наиболее существенными являются: оксиды азота (NOx), оксид углерода (СО), углеводороды (СН), твердые частицы (ТЧ), соединения серы (SOx), альдегиды, а также канцерогенные вещества.

Конвенция МАРПОЛ 73/78 Международной Морской Организации (ИМО) в 1997 г. приняла Приложение VI, в котором предусматривается ограничение эмиссии вредных компонентов NOx, SOx в ОГ главных и вспомогательных судовых дизелей. Одновременно ИМО принят «Технический Кодекс по контролю эмиссии окислов азота судовыми дизельными двигателями».

В настоящее время многие моторостроительные фирмы взяли курс на решение задачи достижения минимальной токсичности ОГ. Их многолетний опыт показывает, что одним из эффективных способов добиться этого может быть использование альтернативных (не нефтяных) видов моторных топлив. Из перспективных альтернативных топлив заслуживает внимания диметиловый эфир (ДМЭ). В настоящее время это единственное синтетическое топливо, обеспечивающее полную замену традиционному дизельному топливу (ДТ). Для дизельных двигателей топливом будущего в России, США, Китае и Японии считается ДМЭ, для производства которого имеется широкая сырьевая база, в том числе из возобновляемых ресурсов. Положительные характеристики ДМЭ ставят его на одно из первых мест в списке альтернативного топлива для дизельных двигателей. Однако возникает множество вопросов и специфических проблем при питании дизеля ДМЭ. Для эффективного использования этого вида топлива в судовых дизелях необходимо решить ряд научно-технических задач, в частности, по обеспечению ресурса, надежности, герметичности и безопасности системы питания судового дизеля. Диссертационная работа посвящена исследованию влияния физико - химических показателей ДМЭ на процесс сгорания и показатели токсичности ОГ.

Основание для разработки:

Исследование проведено в рамках:

- плана НИИ энергетики Южного научного центра Российской Академии Наук, действующего на базе АГТУ;

- плана НИР кафедры «Эксплуатация водного транспорта»;

- плана работ испытательного центра «Marine technology service», входящим в состав НИИ энергетики Южного научного центра Российской Академии Наук;

- письма Федерального агентства по образованию Министерства образования и науки Российской Федерации №13-06-474 от 11.10.2005 о направлении для зачисления на учебу Джихинто А.Г.;

-приказа ФГОУ ВПО АГТУ №61 от 20.01.2006 о зачислении в аспирантуру по кафедре «Эксплуатация водного транспорта» и назначении руководителя.

Объектом исследования является ДМЭ как топливо для судового вспомогательного дизеля 417,5/24 жёстко связанного с генератором постоянного тока. Мощность дизеля составляет Ре =16 кВт при частоте вращения коленчатого вала п = 630 об/мин.

Предмет исследования-методы и средства реализации способов повышения технико-экономических показателей и определение экологических показателей дизеля при использовании ДМЭ в качестве присадки к воздуху.

Постановка цели и задач исследований.

Цель работы: разработать рекомендации по использованию ДМЭ в качестве присадки к воздуху, сравнить экологические показатели судового дизеля (при работе дизеля на ДТ и ДТ+ДМЭ) при обеспечении адекватных экономических показателей, найти существенные закономерности (особенности) протекания рабочего процесса при использовании ДМЭ в качестве присадки к воздуху. Для достижения цели определены следующие задачи:

- проанализировать физико-химические свойства ДМЭ, а также рассмотреть процессы его производства;

- рассмотреть теоретические методы оценки экономических, экологических показателей дизеля при использовании ДМЭ;

- оценить физико-химические свойства смеси ДТ + ДМЭ;

- провести расчетно-теоретическое исследование внутренних процессов разных дизелей при работе на ДМЭ и на ДТ;

- провести ряд экспериментальных исследований дизеля 417,5/24 с использованием ДМЭ различной концентрации в качестве присадки к воздуху;

-провести исследование дизеля 417,5/24 на разных геометрических углах опережения подачи топлива (15°, 13° до ВМТ и 9° после ВМТ), с использованием ДМЭ в качестве присадки к воздуху;

- разработать рекомендации для практического применения ДМЭ при работе дизелей в судовых условиях.

Методы решения задач исследования.

Методологической базой диссертации являются исследования таких ученых, как В. В. Гаврилов, Ю. В. Галышев, Л. В. Грехова, J1.H. Голубкова, Н. А. Иващенко, В. М. Фомина, Е. Е. Косова, Н. Э. Жермаль, Я. Ю. Бина, Н. Д. Зелинского, А. С. Кулешова, А. М. Архарова, С. Д. Глухова, А. А. Жердева, Д.Н. Калинина, А. В. Шарабурина, Института нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева и Института органической химии РАН и др.

Расчётно-теоретические исследования, обработка экспериментальных данных произведены с использованием современных программных продуктов «Astech Electronics», «Advanced Grapher 2.05, Copyright © 1998-2002 SerpikSoft», «Microsoft Office Excel 2003».

Научная новизна:

- выполнен анализ физико-химических свойств ДМЭ, с целью его применения в судовых дизелях;

- получено экспериментальное топливо (ДТ + ДМЭ), а также изучены его свойства;

- проведено расчётно-теоретическое исследование рабочего процесса дизеля с использованием программного продукта МГТУ им. Н. Э. Баумана ДИЗЕЛЬ-РК (на примере судового дизеля 417,5/24);

- разработаны новые системы подачи в судовые двигатели внутреннего сгорания (ДВС) дизельного топлива и ДМЭ;

- экспериментально установлен рациональный диапазон массового содержания ДМЭ в качестве топливной присадки к воздуху.

Достоверность результатов:

- достоверность теоретических исследований базируется на использовании фундаментальных законов и положений термодинамики, механики, теплофизики и электротехники, современных численных и аналитических методов математического моделирования;

- достоверность результатов экспериментов обеспечена соблюдением современных требований стандартов, использованием современных методов и средств измерения и регистрации, и необходимым уровнем воспроизводимости, повторяемости результатов измерений.

На защиту выносятся:

- система подачи ДМЭ и ДТ в цилиндр дизеля;

- материалы экспериментальных исследований судового дизеля 417,5/24 при использовании ДМЭ в качестве присадки к воздуху.

Практическая значимость.

- Полученные результаты исследований подтверждают перспективность применения в судовых ДВС ДМЭ в качестве присадки к воздуху;

- экологические показатели в экспериментально установленном долевом диапазоне (0,61- 1,42 %) при использовании ДМЭ в качестве присадки к воздуху не превышают предельно-допустимых значений, рекомендуемых ИМО для судовых дизелей;

- переоборудован экспериментальный судовой дизель, для работы по предлагаемому рабочему процессу;

- разработанные в диссертации теоретические положения, модели, методики могут быть использованы при разработке и реализации научно-технических мероприятий по совершенствованию рабочих показателей судового дизеля, а также использованы в учебном процессе.

- предложена система электропуска дизеля 417,5/24 в лаборатории тепловых двигателей АГТУ.

Личный вклад автора. Основные теоретические и экспериментальные результаты в период с 2006 по 2008 г. получены лично автором. Разработка стенда и стендовые испытания выполнялись под руководством д.т.н. проф. М.Н. Покусаева; также при осуществлении экспериментальной части работы оказыва

ли помощь сотрудники кафедр «Эксплуатация водного транспорта», «Судостроение и энергетические комплексы морской техники», доцент А. П. Будни-ков, заведующий учебной мастерской С.С. Уксусов. Автор выражает свою благодарность сотрудникам АГТУ, которые прямо или косвенно участвовали в выполнении данной работы.

Реализация результатов работы. Теоретические и экспериментальные результаты исследуемого топлива позволят создать базу для внедрения ДМЭ в виде альтернативного топлива на судах, с целью улучшения экономических показателей дизелей.

Результаты внедрены в учебный процесс в подготовке бакалавров по направлению «Эксплуатация транспортных средств (на водном транспорте)» и дипломированных специалистов по специальности «Эксплуатация судовых энергетических установок», а также в учебно-исследовательских лабораторных работах, в курсовом и дипломном проектировании в АГТУ.

Апробация работы. Основные научные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно - практической конференции «Региональные аспекты реформы энергетики», проводимой под эгидой Академии Энергетики (г. Санкт-Петербург, 27 Февраля 2008); на ежегодных научных конференциях АГТУ (2006-2008 гг); заседаниях кафедры «Эксплуатация водного транспорта АГТУ»; заседаниях Ученого совета института «Морских технологий энергетики и транспорта» АГТУ.

Публикации. По теме диссертации автором опубликовано семь печатных работ, в том числе три работы в журналах по списку ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов и рекомендаций, списка использованных источников и приложений. Работа представлена на 155 страницах, содержит 24 таблицы, 48 рисунок, 7 приложений, список использованных источников из 102 наименований.

Содержание работы

Во введении обосновывается актуальность работы, изложены цель и задачи исследований, научная новизна, практическая значимость работы, а также основные положения, выносимые на защиту и необходимость изучения ДМЭ как топлива для дизелей.

В первой главе произведен обзор применения альтернативных видов то-плив, их классификация, основные характеристики, рассмотрены основные современные виды топлив. Кроме традиционных топлив в дизелях применяют газообразные топлива (сжатый природный газ (СПГ или PNG) и сжиженный нефтяной (углеводородный) газ (СНГ, СУГ или LPG)), и альтернативные топлива. К числу последних, относятся спиртосодержащие топлива, которые в дизелях находят ограниченное применение. В основном - это этанол (С2Н5ОН - этиловый спирт) и метанол (СН3ОН - метиловый спирт). Причем их использование возмож-

но только при обеспечении воспламенения запальной дозой дизельного топлива, поскольку теплотворная способность спиртов приблизительно в 2 раза меньше, чем у ДТ; также низкая склонность к воспламенению: цетановое число (ЦЧ) около 3 единиц (у ДТ 45 - 55 единиц).

В последнее время большой интерес стал вызывать ДМЭ (СН3ОСИ3). Благодаря своим физико-химическим свойствам, он может применяться в дизелях без использования запальной дозой дизельного топлива. На экологические показатели дизеля благоприятно сказывается наличие большой массовой доли кислорода в его молекуле (около 0,35), что обуславливает низкое содержание в ОГ продуктов неполного сгорания. В связи с этим же фактором у ДМЭ низкая теплота сгорания, что приводит к пониженным температурам горения и, соответственно, к пониженному выбросу оксида азота.

Физико-химические свойства ДМЭ. Молекулярная масса - 46 г/моль. ДМЭ в нормальных условиях - газ, плотность 2,1098 кг/м3 (в 1,63 раза тяжелее воздуха), плотность в жидкой фазе 0,668 г/см3 при 20 °С. Растворимость в воде 328 г/100 мл при 20 °С. Растворим в метиловом и этиловом спиртах, в толуоле. ДМЭ огнеопасен. Температура вспышки минус 70 °С. Температура воспламенения 235 °С. Температура самовоспламенения 350° С. Температура плавления минус 138,5°С. температура кипения при атмосферном давлении минус 25 °С и легко сжижается под давлением 0,5 МПа. Цетановое число 55—60 единиц. Вязкость кинематическая 0,25 мм2/с при 20°С,. Низшая теплота сгорания 28 900 кДж/кг.

Методы получения диметилового эфира. Производство ДМЭ. ДМЭ является производной метанола, который получается в процессе синтетического преобразования газа в жидкое состояние. Существуют отработанные (через получение метанола), а также более эффективные новые (через получение синтез-газа) технологические способы массового производства ДМЭ на базе природного газа.

ДМЭ может также производиться на базе каменного угля, углеродосодер-жащих продуктов (битумов), а также биомассы, что позволяет считать его возобновляемым видом топлива.

Классический способ получения ДМЭ - дегидратация метанола. Процесс проводят следующим образом: из синтез-газа получают метанол (I стадия), который затем в отдельном реакторе на специальных катализаторах подвергается дегидратации до ДМЭ (II стадия). Не превратившийся метанол выделяют, и снова направляют на дегидратацию, смешивая со свежим сырьем.

В промышленном масштабе ДМЭ получают путём конверсии природного газа (ПГ) с дозированно-ограниченным доступом 02 воздуха в синтез-газ, состоящий из СО и Н2, последующего образования метанола (СН3ОН) в среде водяного пара (Н20) на медь-цинк-алюминиевых катализаторах при температуре 200-300С0 или 473-573К и давлении 5-8 МПа и далее дегидратации метанола Удельный расход энергии на образование 1 Моль СН3ОСН3 составляет 2,2

кВт*Ч/КГ СН3ОСН3.

Применение ДМЭ в качестве топлива.

Как универсальное, эффективное и экологически чистое топливо ДМЭ может быть с успехом использован повсюду. ДМЭ может заменить собою любые твёрдые, жидкие и газообразные виды топлива, существующие в настоящее время в мире. ДМЭ можно сжигать в производственных процессах промышленности, на разного рода электростанциях, в котлах, в быту и на транспорте, при этом, при попадании в атмосферу ДМЭ быстро распадается и исчезает, причём ДМЭ можно длительно хранить без затрат дополнительной энергии.

Применение ДМЭ для дизелей транспортных средств является в настоящее время особенно актуальным из-за острой необходимости защиты окружающей среды. Правила ИМО, «Технический Кодекс по контролю эмиссии окислов азота судовыми дизельными двигателями», как следует из названия документа, накладывают ограничения, пока только на эмиссию окислов азота.

В Приложении VI к Международной конвенции МАРПОЛ 73/78 (Предотвращение загрязнения воздуха с судов) по правилам ИМО предлагается ввести следующие ограничения на эмиссию Ж)х (в пересчете на 1Ч02):

- при частоте вращения п < 130 об/мин - е Шх = 17 г/кВт-ч;

- в диапазоне частот 130 ^ п < 2000 об/мин рассчитывают по формуле е ^ох = 45 п'0,2 г/кВт-ч; для 417,5/24 е КОх.45 / 630°'2 =12,4 г/кВтч

- при частоте вращения п > 2000 об/мин - е = 9,8 г/кВт-ч

В главе также рассмотрены ретроспективный анализ ранее проведенных исследований рабочего процесса дизеля с использованием ДМЭ (автомобильных, судовых, тепловозных, стационарных дизелей); способы подачи ДМЭ в цилиндр (в смеси с дизельным топливом и (или) воздухом, раздельно); характеристики рабочего процесса (эффективность, экономичность, экологичность, шумность и другие).

Основный вывод, которые можно сделать по первой главе заключается в том, что по своим свойствам, ДМЭ необходимо считать не только эффективным и экологически чистым, но и универсальным топливом, которое может применяться в различных отраслях и со всеми преимуществами, обеспечивающими возможность вытеснения на энергетическом рынке жидких углеводородов, получаемых из нефти, а также природный газ, в том числе и СПГ.

Во второй главе, содержатся теоретические расчёты и исследования ДМЭ и ДТ, при помощи программного продукта МГТУ им. Н. Э. Баумана ДИ-ЗЕЛЬ-РК в виде отработанных индикаторных диаграмм с оценкой pj (среднего индикаторного давления);ре (среднего эффективного давления); ^(индикаторного КПД); т]м(механического КПД); рс(давления сжатия); р2(максимального давления сгорания); ^(температуры конца сжатия); ^(максимальной температуры сгорания); параметров ОГ, расчетное исследование снижения эмиссии N0* дизеля Ч17,5/24(Ы У024) с помощью программы ДИЗЕЛЬ-РК. Этот программный комплекс позволяет проводить расчетные исследования с целью поиска путей снижения эмиссии вредных веществ для дизелей с разными условиями смесеобразования.

Данный программный комплекс принадлежит к классу термодинамических программ, т.е. цилиндры дизеля рассматриваются в ней как открытые термодинамические системы. ДИЗЕЛЬ-РК позволяет исследовать дизель с разными системами наддува, подбирать агрегаты наддува к поршневой части, исследовать процессы газообмена, включая оптимизацию фаз газораспределения, а также прогнозировать различные характеристики дизелей. Встроенная программа визуализации "Fuel Spray Visualization" позволяет в наглядной форме анализировать подвижную картину взаимодействия топливных струй со стенками камеры сгорания, воздушным вихрем и между собой. В программе реализован современный метод расчета эмиссии оксидов азота на основе схемы Зельдовича, а также расчет системы рециркуляции ОГ. Описаны также нормативные документы России и иностранных государств.

В целом, анализ результатов исследования ДМЭ и ДТ показал, что применение ДМЭ в качестве топлива для судового дизеля 417,5/24 позволяет снизить эмиссии вредных выбросов ОГ и улучшить рабочий процесс дизеля и перспективы его использования.

Третья глава содержит материалы по разработке экспериментальной установки на базе судового дизеля 417,5/24. В главе также определены способы и порядок экспериментальных исследований. На рис.1 представлен общий вид экспериментальной установки.

Рис.1-Общий вид экспериментальной моторной установки

Объектом исследования является судовой вспомогательный дизель 417,5/24 жёстко связанный с генератором постоянного тока. Мощность дизеля составляет Ре =16 кВт при частоте вращения коленчатого вала п = 630 об/мин, среднее эффективное давление на номинальном режиме рте = 0,535МПа; максимальное давление сгорания ртах = 5,2 МПа; средняя скорость поршня Сш = 5,05 м/с; номинальная степень сжатия е = 14,85; удельный расход топлива на номи-

нальной мощности Ьс = 245± 10% г/(кВт-ч).

Нагрузочным устройством служит электрогенератор, питающий нагреватель воздуха, состоящий из стандартных электронагревательных элементов ТЭН-400. ТЭНы соединены группами для обеспечения нагрузки дизеля от 0 до 110%. Кроме того, ступенчатое включение пяти ТЭНов по 0,4 кВт обеспечивает высокую точность создаваемой нагрузки.

В ходе исследования для определения экологических показателей и оценки рабочего процесса были использованы различные контрольно- измерительные приборы и регистрирующая аппаратура. Для измерения давления в цилиндре был использован пьезоэлектрический датчик (рис. 2). Работа пьезоэлектрических датчиков давления основана на способности кристаллов некоторых веществ (кварца, титаната бария, ниобата бария) преобразовывать механическую энергию сжатия в электрическую. Давление воспринимается непосредственно стальной мембраной, прижатой к корпусу датчика 11. Вследствие упругих деформаций мембраны давление с помощью штока 2 через прокладку 4 передается на пьезоэлементы 5 и 7, разделенные металлическим электродом 6. Пружина 3 служит для предварительного сжатия пьезоэлемента. Пьезоэлементы 5 и 7 обращены друг к другу сторонами одинаковой полярности. Под действием давления на металлическом электроде 6 появляются заряды отрицательной полярности. Поскольку пьезоэлементы, зажатые между металлическими обкладками, представляют собой конденсатор, то выходной величиной будет напряжение, значение которого пропорционально давлению. Таким образом, измеряя напряжение, определяют величину давления.

В главе также рассмотрены контрольно - измерительные приборы, регистрирующая аппаратура для исследования рабочего процесса и определения эмиссии токсичных компонентов ОГ:

- Для оценки экологических показателей использовались газоанализатор «QUINTOX КМ9106» и Дымомер мета-01мп.

- Для определения шумности применялся шумомер 3-го класса ШУМ-1М.

- Для регистрации показаний пьезоэлектрического датчика AVL 8QP500c учетом масштаба ЭДС использовали высокопроизводительный осциллограф Fluke-199

(рис. 3). Осциллограф с реальном времени до 2,5

полосой частот до 200 МГц, частотой дискретизации ГГц и мощной памятью 27500 точек на вход.

в

Рис. 3- Портативный осциллограф В главе приведено описание методики исследования, произведена оценка точности, погрешность приборов, обоснован выбор режимов работы и доли присадок ДМЭ к воздуху.

В главе рассмотрены основные положения адаптации топливной системы дизеля при использовании ДМЭ.

В лаборатории тепловых двигателей АГТУ проведены экспериментальные исследования по использованию ДТ и ДМЭ в судовых дизелях 417,5/24. Для реализации экспериментальных исследований были предложены и обоснованы несколько способов подачи ДМЭ в цилиндр дизеля 417,5/24:

- дополнительная подача ДМЭ на всасывании (как присадка к воздуху);

- подача смеси ДТ и ДМЭ в цилиндр дизеля;

- подача ДМЭ и ДТ в цилиндр дизеля через раздельные форсунки.

Для практической реализации данных способов была переоборудована крышка цилиндра дизеля 417,5/24 рис. 4.

Рис. 4- Переоборудованная крышка судового дизеля 417,5/24 1 - датчик, 2 - форсунка для подачи ДТ 3 - форсунка для подачи ДМЭ;

Система топливоподачи (рис. 5) состоит из:

а) Система для подачи ДТ:

танк запаса ДТ; фильтр очистки топлива ; манометры; Расходная цистерна; топливоподкачивающий насос; магнитный фильтр очистки топлива после топ-ливоподкачивающего насоса; топливный насос высокого давления (ТНВД); форсунка для подачи ДТ.

б) Система для подачи ДМЭ:

баллон, объёмом 50 л, с рабочим давлением 1,6 МПа; два запорных клапана; фильтр; топливоподкачивающий насос; топливный насос высокого давления; форсунка для подачи ДМЭ; манометры; магистраль отсечек для ДМЭ. Схема системы подачи ДМЭ с воздухом представлена на рис. 6.

а)

5)

Рис. 5- Система подачи ДМЭ и ДТ в цилиндр дизеля

Баллон 50 л с ЛМЗ, р = 7 бар

Манометр

Рмцкшор Манометр Воздух

Смесь ЛМЗ с Воздухом

Рис. 6- Схема подачи ДМЭ с воздухом

Система работает следующим образом: ДМЭ под давлением из баллона подается в редуктор, снижающий давление. Расход воздуха дизелем определяется дифференциальным манометром на всасывающем ресивере.

При открытии запорного клапана, ДМЭ в газовой фазе под давлением около 0,5 МПа подаётся в редуктор, где давление понижается до 0,1 МПа. Регулировка процентного соотношения смеси воздуха и ДМЭ осуществляется посредством регулирующего клапана. В зависимости от положения диафрагмы редуктора и степени открытия запорного клапана, подаётся необходимое количество газа. Замер расхода ДМЭ осуществляется весовым способом. При работе дизеля смесь воздуха и ДМЭ через штуцер подаётся во всасывающий коллектор.

Для обеспечения запуска дизель - генератора при отсутствии системы пуска дизеля сжатым воздухом, связанной с установкой в месте пускового клапана форсунки для подачи ДМЭ в цилиндр дизеля 417,5/24, была разработана новая система электрического пуска - электропусковое устройство дизель генератора (ЭПУ ДГ). Разработана функциональная схема ЭПУ ДГ на базе сварочного преобразователя ПСО-500. Функциональная схема представлена на рис. 7.

Рис.7- Функциональная схема ЭПУ ДГ

Работа ЭПУ ДГ производится в следующем порядке:

- включается автоматический выключатель СЬ, который подает напряжение на асинхронный двигатель сварочного агрегата. Подача напряжения сигнализирует лампа НЬ2. Происходит разгон сварочного агрегата;

- устанавливается рукоятка реостата возбуждения сварочного генератора в шестое положение;

-подается напряжение на обмотку возбуждения генератора постоянного тока, рукоятка автоматического выключателя СЬ переводится в верхнее положение, о том, что напряжение подано, сигнализирует лампа НЬ,; -автоматическим выключателем подается питание в цепь обмотки

якоря ГПТ и он начинает вращать дизель. После достижения скорости 100 об/мин подается топливо в дизель.

Технические характеристики преобразователя с генератором постоянного тока представлены в таблице.

Таблица - Технические характеристики преобразователя с генератором

постоянного тока

Тип преобразователя ГСО-500

Напряжение генератора в режиме холостого хода, В 58-86

Пределы регулирования сварочного тока, А 125-600

Мощность преобразователя, кВт 28

Размеры, мм: длина 1275

ширина 770

высота 1080

Масса, кг 540

Остановка ЭПУ ДГ:

-как только частота вращения коленчатого вала дизеля достигают 20 % номинальных (189 об/мин) выключаем автоматический выключатель Qj. После этого генератор постоянного тока работает на холостом ходу; -отключаем выключатель Q2, питание на асинхронный двигатель прекращается и сварочный агрегат плавно останавливается.

Четвертая глава посвящена обработке результатов испытаний.

В лаборатории тепловых двигателей была проведена серия испытаний дизеля Ч 17,5/24. Испытания выполнились согласно ГОСТ 10448-80 при работе дизеля по максимальной нагрузочной характеристике с различным процентным содержанием ДМЭ как присадки к воздуху. Определены основные показатели дизеля. В лаборатории тепловых двигателей были поставлены опыты по смешиванию ДТ и ДМЭ. Целью опыта являлось получение экспериментального топлива, а также изучение его свойств. Для опыта было выбрано ДТ марки Л по ГОСТ 30582 и ДМЭ. В колбу с ДТ был добавлен ДМЭ. Перемешиванием, получена однородная смесь. Во второй колбе перемешивание не производилось, однако по истечению 5-ти часов жидкость стала гомогенной.

При добавлении ДМЭ в ДТ смесь меняла цвет от прозрачного до мутно -желтого. В течение нескольких минут происходило «шипение». Однако смесь оставалась гомогенной, т.е. расслоения не наблюдалось. Через семь дней смесь поменяла цвет от мутного до ярко желтого. Были получены смеси 9%; 7%; 5%; 2,8%; 1%. Физико-химические свойства определены при помощи судовой комплексной лаборатории СКЛАМТ-1

Было замечено, что при варьировании концентрации ДМЭ в дизельном топливе от 1% до 9% наиболее сильным изменениям подверглась температура вспышки, практически неизменным остались плотность и вязкость. По результатам построена графическая зависимость температуры вспышки от концентрации ДМЭ (рис. 8).

Рис. 8 - Зависимость температуры вспышки от концентрации ДМЭ в ДТ

Проведен ряд исследований судового дизеля, работающего на ДТ при использовании ДМЭ в качестве присадки к воздуху различной концентрации. Испытания дизеля проводились на режиме максимальной нагрузки и разных геометрических углах опережения подачи топлива. На основании полученных данных были составлены протоколы испытаний и определены основные показатели дизеля. Полученные результаты представлены на рис. 9-10.

Представленные данные свидетельствуют о том, что увеличение процентного содержания ДМЭ (0-3,56%) в качестве присадки к воздуху приводит к уменьшению часового расхода дизельного топлива (В) от 2% до 16%, отмечено снижение удельного расхода топлива ( Ье) и увеличение эффективного КПД до 16%. Отмечено что при увеличении концентрации ДМЭ давление сгорания возрастает от 8% до 28% .

Получено также увеличение эмиссии оксидов азота (ЫОх) в 4 раза, диоксида углерода (С02) до 31%, кислорода (02) до 9%, и увеличение монооксида углерода (СО) в 4 раза. Наблюдается снижение уровня шума на 2 - 3%. При работе дизеля на холостом ходу и на чистом ДМЭ, было выявлено практическое отсутствие оксидов азота, дымности (рис. 11 и 12).; произошло увеличение ССЬ на 25% , и снижение температуры ОГ на 13%.

Выводы по четвертой главе; Здесь следует отметить, что в диссертации и автореферате содержание ДМЭ в воздухе на уровне 1% по теплотворной способности в процессе сжигания его в дизеле составляет немалую величину. И действительно, потребное количество воздуха для сжигания 1 кг ДТ при коэффициенте избытка воздуха при горении на уровне а = 2 составляет 30 кг. Один процент ДМЭ от этого количества составит 0,3 кг что, в отношении к 1 кг ДТ по массе составит 30%. Некоторое уменьшение доли участия ДМЭ в производстве внутренней работы в цикле ДВС из-за его меньшей теплотворной способности частично компенсируется улучшением качества протекания рабочего процесса на стадиях подготовки цикловой порции ДТ к воспламенению с очевидным сокращением периода индукции и последующего процесса горения в связи с высоким значением цетанового числа. Точные количественные установления этих характеристик и их динамика, т.е. функциональная зависимость от долевого содержания ДМЭ в воздухе, потребует

0.4® 0.43 I 0.41 -0.39 -0.37 -0.35 -0.33 -0.31 ■ 0.2Э ! 0.27 -0.25 -5000

4 500 4 000 3500 3000 2500 2 000 1 500 1 ООО О 500 0000

85

04

I кпд

Чш _

*3>=Э*

т В.м-Ьзс

03 •• 62 ■■ 01 00 +

ЦдБ

381 378 377 375 373

ч

ч /уяэ

О 0.62 0.98 1.07 1,4 2

Рис. 9 - Технико-экономические показатели дизеля в зависимости от процентного содержания ДМЭ в воздухе. (Угол опережения подачи топлива 15° до ВМТ)

дополнительных более скрупулезных экспериментов. Но и наши результаты позволяют сделать вполне предметные практические рекомендации по поводу необходимости дополнительного регулирования угла опережения и длительности подачи в цилиндр ДТ при использовании ДМЭ в качестве присадки к топливу. Наши экспериментальные регистрации рабочих процессов при этом четко показали, что увеличение содержания ДМЭ свыше 1,5 % при использовании его как присадки к воздуху может вызвать необходимость снижения степени сжатия в дизеле для предупреждения преждевременного возгорания топлива.

Рис.10 - Экологические показатели дизеля в зависимости от процентного содержания ДМЭ в воздухе. (Угол опережения подачи топлива 15° до ВМТ)

0,006 _ . з С, г/м

0,005 0,004 0,003 0,002 0,001 0,000

ДТ

г

ДМЭ

вид топлива

Рис. 11 - Эмиссия дымности при работе дизеля на холостом ходу при использовании чистого ДТ и чистого ДМЭ с воздухом

25

20

15

10

5

0

N04, г/кВТ*ч

|дт

И|В:й

■Ей!

ДМЭ

вид топлива

Рис. 12 - Эмиссия оксидов азота при работе дизеля на холостом ходу при использовании чистого ДТ и чистого ДМЭ с воздухом

После обработки полученных диаграмм с помощью осциллографа, стро им, диаграммы изменения давления в цилиндре, которые представлены на ри сунках 13 -20.

X, С

-0,01Сб^0000 0,0100 0,0200 0,0300 0,0400 0,0500

Рис. 13 -Зависимость давлений сгорания и сжатия от времени в цилиндре дизеля при использовании ДТ

Р, МПа

■0,02

О

0,02

0,04

т,с

0,06

Рис. 14 - Зависимость давления от времени при использовании ДТ и 3,56 %

ДМЭ

Р, МПа

-0,0100 0,0000 0,0100 0,0200 0,0300 0,0400 0,0500

Рис.15 - Зависимость давления от времени при использовании ДТ и 2,84 % ДМЭ

Р, МПа

-0,01 ОСГО",0000 0,0100 0,0200 0,0300 0,0400 0,0500

Рис. 16- Зависимость давления от времени при использовании ДТ и 1,97% ДМЭ

Р, МПа

ШЩр^ПЖ* 1

-О.ОКХГЦОООО 0,0100 0,0200 0,0300 0,0400 0,0500

Рис. 17 - Зависимость давления от времени при использовании ДТ и 1,78% ДМЭ

Р, МПа

-0,02 -0,5'

Рис.18 - Зависимость давления от времени при использовании ДТ на холстом ходу

Рис.19 - Зависимость давления от времени при использовании чистого ДМЭ на холстом ходу

Рис.20 - Зависимость скорости нарастания давления по углу поворота коленчатого вала от времени

Заключение. Выводы. Рекомендации.

В диссертации выполнен общий обзор различных аспектов применения в современных ДВС то плие, альтернативных нефтяным, с выделением в их ряду ДМЭ. Сравнительно рассмотрены конструкционные варианты различной подачи ДМЭ в цилиндры ДВС. Применительно к среднеоборотному четырехтактному дизелю обоснован вариант использования ДМЭ в качестве присадки к воздуху. Для опытного восстановления степени влияния присадки на технико-экономические и экологические показатели дизеля на эксплуатационных режимах работы на базе одноцилиндрового дизеля 417,5/24 конструкционно укомплектована экспериментальная установка со всей необходимой современной измерительной и регистрирующей аппаратурой. На установке произведен полный цикл испытаний дизеля, результаты которого совместно с результатами, предварительно проведенного адекватного расчетно-теоретического исследования рабочего процесса на основе программы Дизель-РК и их анализ позволили сделать следующие выводы:

1 ДМЭ как топливо для судовых среднеоборотных дизелей или в совокупности с дизельным топливом может быть рекомендован, для широкого внедрения в эксплуатацию судовых энергетических установок как средство улучшения их технико-экономических и экологических показателей;

2 Применение ДМЭ как присадки к воздуху практически не требуют изменений в конструкции дизеля и его элементах, лишь некоторого изменения в параметрах топливоподачи, обеспечивающего лучшее протекание рабочего процесса и снижение удельного эффективного расхода топлива;

ЗСхема использования ДМЭ в качестве присадки к воздуху обеспечивает предельно простую двухстороннюю конвертируемость дизеля по топливу (ДТ~ДТ+ДМЭ<->ДМЭ).

4 Без дополнительного перерегулирования параметров топливоподачи переход с режима работы на дизельном топливе на режим с ДТ+ДМЭ наилучшие результаты по всем выходным технико-экономическим и экологическим параметрам достигаются присадкой массы ДМЭ к воздуху на уровне 0,6... 1,4%;

5 Сравнительные измерения показали, что, несмотря на высокое цетановое число ДМЭ его присадка к воздуху на уровне 1,4% в условиях неизменного угла опережения подачи топлива и других параметров организации рабочего процесса приводит к заметному снижению уровня шума (на 5 Дб от 94 Дб).

6 Использованное чистого ДМЭ в качестве присадки к воздуху значительно снижает содержание в ОГ сажи и вредных оксидов (особенно на холостом ходу).

7 Проведенные исследования в целом подтвердили расчеты на возможность использования ДМЭ в качестве топлива для судовых ДВС. Это имеет важное значение, особенно для развивающихся и бедных ресурсами стран, какой является Бенин.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих изданиях: - в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях по перечню ВАК;

1. Г. А.Джихинто , С. С. Дмитриев Диметиловый эфир - экологическое чистое топливо будущего. Вестник АГТУ. №3(38)2007г. с. 82-83. По списку ВАК РФ.

2. M.H Покусаев, Г.А. Джихинто, C.B. Виноградов, С.С. Дмитриев. Переоборудование цилиндровой крышки дизеля 1417,5/24 (1NVD24) для подачи дизельного топлива (ДТ) и диметилового эфира (ДМЭ). Известие ВУЗов. СевероКавказский регион. Технические науки. №1 2008 с.55-57. По списку ВАК РФ.

3. Г.А. Джихинто. Использование альтернативных топлив, как способ снижения уровня токсичности выбросов судовых дизелей внутреннего сгорания. Вестник АГТУ. № 6(41)/2007г. с. 146 - 149. По списку ВАК РФ.

-в других изданиях:

4. C.B. Виноградов, Г. А. Джихинто, С. С. Дмитриев. Улучшение экологических показателей дизеля путем использования в качестве топлива диметилового эфира. Сборник научных статей ДГТУ 5-6 октября 2007г. с. 104- 108.

5. М.Н Покусаев, Г.А. Джихинто, C.B. Виноградов, С.С. Дмитриев. Организация подачи дизельного топлива и диметилового эфира в цилиндр дизеля 1417,5/24. Сборник научных статей ДГТУ, 5-6 октября 2007г. с. 99 - 104.

6. М.Н Покусаев, Г.А. Джихинто, C.B. Виноградов. Результаты испытания судового дизеля 3417,5/24 при использовании диметилового эфира в качестве присадки к воздуху. Вестник АГТУ. №2(43 )2008г. с. 156-159.

7. M. Н. Покусаев, С. В. Виноградов, Г. А. Джихинто, А. Н. Глухов. Экспериментальное исследование диметилового эфира в качестве топлива для двигателя внутреннего сгорания. Сборник докладов научно - практической конференции «Региональные аспекты реформы энергетики», проводимой под эгидой Академии Энергетики 27 Февраля 2008 г. г. Санкт - Петербург с.28 -31.

Подписано в печать 16.10.08 г. Тираж 100 экз. Заказ 646 Типография ФГОУ ВПО «АГТУ», тел. 61-45-23 г. Астрахань, Татищева 16ж.

Перечень принятых условных обозначений и символов.

Введение.

Глава 1 Состояние вопроса и задачи исследования.

1.1 Альтернативные топлива. Классификация. Основные характеристики.

1.2 Диметиловый эфир (ДМЭ) как альтернативное топливо для судового дизеля.

1.2.1 Свойства ДМЭ.

1.2.2 Методы получения ДМЭ. Стоимость, спрос для производства ДМЭ.

1.3 Ретроспективный анализ ранее проведенных исследований рабочего процесса дизеля с использованием ДМЭ; способы подачи ДМЭ в цилиндр и характеристики рабочего процесса.

1.4 Выводы по первой главе и постановка задач исследования.

Глава 2 Расчётно- теоретическое исследование рабочего процесса с использованием программного продукта МГТУ им. Н. Э. Баумана ДИЗЕЛЬ-РК (на примере судового дизеля 417,5/24), нормативные документы России и иностранных государств.

2.1 Расчётно-теоретическое исследование рабочего процесса с использованием программного продукта МГТУ им. Н. Э. Баумана ДИЗЕЛЬ-РК (на примере судового дизеля 417,5/24).

2.2 Нормативные документы России и иностранных государств.

2.3 Выводы.

Глава 3 Экспериментальная моторная установка. Объект исследования. Методики исследований.

3.1 Одноцилиндровая моторная установка с судовым дизелем 17,5/24.

3.1.1 Основные характеристики дизеля 417,5/24.

3.1.2 Основные положения адаптации топливной системы дизеля при использовании ДМЭ.

3.1.3 Краткое описание системы подачи ДМЭ в цилиндр дизеля. Переоборудование крышки цилиндра дизеля для раздельной подачи ДМЭ и ДТ. Выбор системы подачи

ДМЭ как присадки к воздуху.

3.1.4 Система электрического пуска дизеля (описание актуальности, новизны, преимущества).

3.2.1 Технические требования к анализаторам, используемым для определения компонентов газовых выбросов дизелей. Основные положения.

3.2.2 Контрольно- измерительная и регистрирующая аппаратура для исследования (индицирования) рабочего процесса и определения эмиссии токсичных компонентов отработавших газов (датчик и его система, дымомер, газоанализатор фирмы «Квинтокс» и другие).

3.3 Методика исследования. Обоснование выбора режимов работы и доли присадок ДМЭ к воздуху Погрешности измерений.

Глава 4 Анализ результатов расчетно-экспериментального исследования.

4.1 Исследование экспериментального топлива.

4.2 Обработка результатов при испытании дизеля 417,5/ на ДМЭ как присадка к воздуху.

4.3 Анализ результатов экспериментальных испытаний дизеля при работе на ДТ и ДМЭ в качестве присадки к воздуху.

4.4 Выводы по главе.

Республика Бенин - государство в Западной Африке, которое омывается Атлантическим океаном. Территория страны вытянута в меридиональном направлении от побережья Гвинейского залива в глубь материка на 670 км. Г раничит на западе - с Того, на северо-западе - с Буркина-Фасо, на севере - с Нигером, на востоке - с Нигерией

Загрязнение окружающей среды отработавшими газами дизелей в Бенине становится все более значительным, поэтому необходимо принимать ужесточенные меры по его ограничению. Этой задаче посвящена диссертационная работа, выполняемая на кафедре «Эксплуатация водного транспорта» в Астраханском государственном техническом университете.

По мере роста парка транспортных средств, в дизелях, в которых сжигается все больше органического топлива, следует ожидать увеличения воздействия транспортного комплекса на окружающую среду и на человека. Оно происходит за счет выбросов загрязняющих вредных веществ вместе с отработавшими газами дизелей. Часть из них влияет на озоновый слой и глобальное изменение климата Земли. В составе отработавших газов (ОГ) судовых дизелей содержится множество вредных компонентов, наиболее существенными являются: оксиды азота (NOx), оксид углерода (СО), углеводороды (СН), твердые частицы (ТЧ), соединения серы (SOx), альдегиды, а также канцерогенные вещества[40, 42],.

Конвенция МАРПОЛ 73/78 Международной Морской Организации (ИМО) в 1997 г. приняла Приложение VI, в котором предусматривается ограничение эмиссии вредных компонентов NOx, SOx в ОГ главных и вспомогательных судовых дизелей. Одновременно ИМО принят технический кодекс по выбросам окислов азота от судовых дизелей.

В настоящее время многие моторостроительные фирмы взяли курс на решение задачи достижения минимальной токсичности ОГ. Их многолетний опыт показывает, что одним из эффективных способов добиться этого может быть использование альтернативных (не нефтяных) видов моторных топлив. Из перспективных альтернативных топлив заслуживает внимания диметило-вый эфир (ДМЭ). В настоящее время это единственное синтетическое топливо, обеспечивающее полную замену традиционному дизельному топливу (ДТ). Для дизельных двигателей топливом будущего в России, США, Китае и Японии считается ДМЭ, для производства, которого имеется широкая сырьевая база, в том числе из возобновляемых ресурсов. Положительные характеристики ДМЭ ставят его на одно из первых мест в списке альтернативного топлива для дизельных двигателей. Однако возникает множество вопросов и специфических проблем при питании дизеля ДМЭ. Для эффективного использования этого вида топлива в судовых дизелях необходимо решить ряд научно-технических задач, в частности, по обеспечению ресурса, надежности, герметичности и безопасности системы питания судового дизеля. Диссертационная работа посвящена исследованию влияния физико - химических показателей ДМЭ на процесс сгорания и показатели токсичности ОГ [1,2,3]. использованы при разработке и реализации научно-технических мероприятий по совершенствованию рабочих показателей судового дизеля, а также использованы

Основание для разработки: Исследование проведено в рамках:

- плана НИИ энергетики Южного научного центра Российской Академии Наук, действующего на базе АГТУ;

- плана НИР кафедры «Эксплуатация водного транспорта»;

- плана работ испытательного центра «Marine technology service», входящим в состав НИИ энергетики Южного научного центра Российской Академии Наук;

- письма Федерального агентства по образованию Министерства образования и науки Российской Федерации №13-06-474 от 11.10.2005 о направлении для зачисления на учебу Джихинто А.Г.;

-приказа ФГОУ ВПО АГТУ №61 от 20.01.2006 о зачислении в аспирантуру по кафедре «Эксплуатация водного транспорта» и назначении руководителя.

Объектом исследования является ДМЭ как топливо для судового вспомогательного дизеля 417,5/24 жёстко связанного с генератором постоянного тока. Мощность дизеля составляет Ре =16 кВт при частоте вращения коленчатого вала п = 630 об/мин.

Предмет исследования -методы и средства реализации способов повышения технико-экономических показателей и определение экологических показателей дизеля при использовании ДМЭ в качестве присадки к воздуху. Постановка цели и задач исследований.

Цель работы: разработать рекомендации по использованию ДМЭ в качестве присадки к воздуху, сравнить экологические показатели судового дизеля (при работе дизеля на ДТ и ДТ+ДМЭ) при обеспечении адекватных экономических показателей, найти существенные закономерности (особенности) протекания рабочего процесса при использовании ДМЭ в качестве присадки к воздуху.

Для достижения цели определены следующие задачи:

- проанализировать физико-химические свойства ДМЭ, а также рассмотреть процессы его производства;

- рассмотреть теоретические методы оценки экономических, экологических показателей дизеля при использовании ДМЭ;

- оценить физико-химические свойства смеси ДТ + ДМЭ;

- провести расчетно-теоретическое исследование внутренних процессов разных дизелей при работе на ДМЭ и на ДТ;

- провести ряд экспериментальных исследований дизеля 417,5/24 с использованием ДМЭ различной концентрации в качестве присадки к воздуху;

-провести исследование дизеля 417,5/24 на разных геометрических углах опережения подачи топлива (15°, 13° до ВМТ и 9° после ВМТ), с использованием ДМЭ в качестве присадки к воздуху;

- разработать рекомендации для практического применения ДМЭ при работе дизелей в судовых условиях.

Методы решения задач исследования.

Методологической базой диссертации являются исследования таких ученых, как В. В. Гаврилов, Ю. В. Галышев, JI. В. Грехова, JI.H. Голубкова, Н. А. Иващенко, В. М. Фомина, Е. Е. Косова, Н. Э. Жермаль, Я. Ю. Бина, Н. Д. Зелинского, А. С. Кулешова, А. М. Архарова, С. Д. Глухова, А. А. Жерде-ва, Д.Н. Калинина, А. В. Шарабурина, Института нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева и Института органической химии РАН и др.

Расчётно-теоретнческие исследования, обработка экспериментальных данных произведены с использованием современных программных продуктов «Astech Electronics», «Advanced Grapher 2.05, Copyright © 1998-2002 SerpikSoft», «Microsoft Office Excel 2003». Научная новизна:

- выполнен анализ физико-химических свойств ДМЭ, с целью его применения в судовых дизелях;

- получено экспериментальное топливо (ДТ + ДМЭ), а также изучены его свойства;

- проведено расчётно-теоретическое исследование рабочего процесса дизеля с использованием программного продукта МГТУ им. Н. Э. Баумана ДИЗЕЛЬ-РК (на примере судового дизеля 417,5/24);

- разработаны новые системы подачи в судовые двигатели внутреннего сгорания (ДВС) дизельного топлива и ДМЭ;

- экспериментально установлен рациональный диапазон массового содержания ДМЭ в качестве топливной присадки к воздуху.

Достоверность результатов:

- достоверность теоретических исследований базируется на использовании фундаментальных законов и положений термодинамики, механики, теплофизики и электротехники, современных численных и аналитических методов математического моделирования;

- достоверность результатов экспериментов обеспечена соблюдением современных требований стандартов, использованием современных методов и средств измерения и регистрации, и необходимым уровнем воспроизводимости, повторяемости результатов измерений.

На защиту выносятся:

- система подачи ДМЭ и ДТ в цилиндр дизеля;

- материалы экспериментальных исследований судового дизеля 417,5/24 при использовании ДМЭ в качестве присадки к воздуху.

Практическая значимость.

- Полученные результаты исследований подтверждают перспективность применения в судовых ДВС ДМЭ в качестве присадки к воздуху;

- экологические показатели в экспериментально установленном долевом диапазоне (0,61- 1,42 %) при использовании ДМЭ в качестве присадки к воздуху не превышают предельно-допустимых значений, рекомендуемых ИМО для судовых дизелей;

- переоборудован экспериментальный судовой дизель, для работы по предлагаемому рабочему процессу;

- разработанные в диссертации теоретические положения, модели, методики могут быть использованы при разработке и реализации научно-технических мероприятий по совершенствованию рабочих показателей судового дизеля, а также использованы в учебном процессе.

- предложена система электропуска дизеля 417,5/24 в лаборатории тепловых двигателей АГТУ.

Личный вклад автора. Основные теоретические и экспериментальные результаты в период с 2006 по 2008 г. получены лично автором. Разработка стенда и стендовые испытания выполнялись под руководством д.т.н. проф. М.Н. Покусаева; также при осуществлении экспериментальной части работы оказывали помощь сотрудники кафедр «Эксплуатация водного транспорта», «Судостроение и энергетические комплексы морской техники», доцент А. П. Будников, заведующий учебной мастерской С.С. Уксусов. Автор выражает свою благодарность сотрудникам АГТУ, которые прямо или косвенно участвовали в выполнении данной работы.

Реализация результатов работы. Теоретические и экспериментальные результаты исследуемого топлива позволят создать базу для внедрения ДМЭ в виде альтернативного топлива на судах, с целью улучшения экономических показателей дизелей.

Результаты внедрены в учебный процесс в подготовке бакалавров по направлению «Эксплуатация транспортных средств (на водном транспорте)» и дипломированных специалистов по специальности «Эксплуатация судовых энергетических установок», а также в учебно-исследовательских лабораторных работах, в курсовом и дипломном проектировании в АГТУ.

Апробация работы. Основные научные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно - практической конференции «Региональные аспекты реформы энергетики», проводимой под эгидой Академии Энергетики (г. Санкт - Петербург, 27 Февраля 2008); на ежегодных научных конференциях АГТУ (2006-2008 гг); заседаниях кафедры «Эксплуатация водного транспорта АГТУ»; заседаниях Ученого совета института «Морских технологий энергетики и транспорта» АГТУ.

Публикации. По теме диссертации автором опубликовано семь печатных работ, в том числе три работы в журналах по списку ВАК. Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов и рекомендаций, списка использованных источников и приложений. Работа представлена на 155 страницах, содержит 24 таблицы, 48

4.4 Выводы по четвертой главе:

1. Акобия Ш.Е., Смирнова Т.Н. Перспективы снижения вредных выбросов при применении диметилэфира // Грузовик и автобус, троллейбус, трамвай. 1999. №2. - с. 27-29.

2. Астсхова Н. В., Трусов В. И., Хачиян А. , и др. Подача и распыливание топлива М. : машиностроение , 1971. 359 с.

3. Басистый Л.Н., Луай Ахмед, Олесов И.В., Шкаликова В.П. Исследование рабочего процесса тракторного дизеля при работе на смеси дизельного топлива и рапсового масла. Вестник РУДН. Серия: Тепловые двигатели. - 1996. - №1. - с. 30-36.

4. Беспалов В.Я. «Электрические машины» Уч. пособие для ВУЗов 2006г.

5. Вальехо Мальдонадо Пабло Рамон. Применение разделенной подачи топлива растительного происхождения в малоразмерный дизель с целью улучшения его экологических показателей: Автореферат дисс.канд. техн. наук.-М., 2000.-21 с.

6. Виноградов Л.В., Горбунов В.В., Патрахальцев Н.Н. Применение газовых топлив в двигателях внутреннего сгорания. — М.: Изд-во ИРЦ Газпром, 1996.- 187 с.

7. Виноградов СВ., Джихинто Г. А., Дмитриев Улучшение экологических показателей дизеля путем использования в качестве топлива диметилового эфира. Сборник научных статей ДГТУ 5-6 октября 2007г. с. 104- 108

8. Воржев Ю.И., Гимбутис К.К. Водотопливные эмульсии для судовых дизелей // Морской флот, 1983. - №12 с. 45 -46.

9. Воржев Ю.И., Гимбутис К.К. Подготовка нестабилизированных водотопливных эмульсий в топливных системах дизелей // Рыбное хозяйство, 1986. - №2. с. 47 - 50.

10. Вырубов Д. Н. Влияние газовых добавок на процессы сгорания топлива в двигателях Дизеля, «Дизелестроение». - 1940. — № 7.

11. Гаврилов В. В. Методы PI средства повышения качества смесеобразования и сгорания в дизеле « двигателестроение» 2003г № 3, с. 27-31.

12. Гаврилов В. В. Повышение качества смесеобразования и сгорания в дизеле посредством математического и физического моделирования, Известия вузов, Машиностроения 2003 №6, с. 33- 42 .

13. Гайворонский А.И. Марков В.А., Илатовский Ю.В. Использование природного газа и других альтернативных топлив в дизельных двигателях М.: ООО «ИРЦ Газпром», 2007. - 480 с.

14. Гайнуллин Ф.Г., Андреев А.Е. Использование углеводородных газов в качестве моторного топлива. М.:ЦНИИТЭНЕФТЕХИМ, 1986. с.41- 43.

15. Галышев Ю. В., Магидович Л. Э., Румянцев В. В. Топливные проблемы транспортной энергетики. Санкт Петербург издательство политехнического университета 2005г. с. 234

16. Голубков Л. Н., Луканин В.Н. Отчет 2002 г. Диметиловый эфир, методы гидродинамического расчета, топливная система дизеля, аккумуляторная топливная система, топливоподкачивающий насос, электроуправляемая форсунка. МАДИ (ГТУ), - М.: 2002. — 94 с.

17. Горбунов В. В., патрахальцев Н. Н. Токсичность двигателей Внутреннего сгорания: учеб. Пособие.- М. : Изд-во РУДН. 1998. 214 с.

18. ГОСТ 1563-76 Фланцы судовых трубопроводов. Присоединительные размеры и уплотнительные поверхности.

19. ГОСТ 1667 - 68. Топливо моторное для среднеоборотных и малооборотных дизелей. Технические условия. - М.: Издательство стандартов, 1981. 5 с.

20. ГОСТ 2.105-95 «ЕСКД. Общие требования к текстовым документам».

21. ГОСТ 2.701-84 «ЕСКД. Схемы. Виды и типы. Общие требования к выполнению».Журналы «Энергосбережение» 2000-2005гг.

22. ГОСТ 4433-76. Фланцы арматуры, соединительных частей и трубопроводов судовых. Типы.

23. ГОСТ 5890-78. Соединения труб штуцерно - торцевые. Технические условия.

24. ГОСТ 10448-80. Двигатели судовые, тепловозные и промышленные Приемка. Методы испытаний (с Изменениями N 1-5)

25. ГОСТ 24585-81. Дизели судовые, тепловозные и промышленные Выбросы вредных веществ с отработавшими газами. Нормы и методы определения.

26. ГОСТ 27577 - 2000. Газ природный топливный компримированныи для двигателей внутреннего сгорания. ИПК Издательство стандартов, 2001

27. ГОСТ 30533-97 «Электроприводы постоянного тока общего назначения, общие технические требования»;

28. ГОСТ 30574-98. Дизели судовые, тепловозные, промышленные. Измерение выбросов вредных веществ с отработанными газами. Циклы испытаний.

29. ГОСТ Р 50761-95. Дизели судовые, тепловозные и промышленные. Общие требования безопасности.

30. ГОСТ Р 51104 - 97. Газы Российского Региона Углеводородные сжиженные доставляемые на экспорт. Госстандарт России, Москва.

31. ГОСТ Р51250-99. Дизели судовые, тепловозные, промышленные. Дымность отработавших газов. Нормы и методы контроля.

32. Грехов Л.В., Иващенко Н.А., Марков В.А. Топливная аппаратура и системы управления дизелей / : Легион-Автодата, 2005. - 344 с.

33. Григорев М.А., Долецкий В.А., Желтяков В.Т., Субботин Ю.Г. Обеспечение качества транспортных двигателей / Т.1. - М.: Изд-во Стандартов, 1998. - 632 с.

34. Гулин Е. И. и др., Справочник по горюче - смазочным материалам в судовой технике Л. Судостроение 1981 -318с.

35. Джихинто Г.А. Использование альтернативных топлив как способов снижения уровня токсичности выбросов судовых дизелей внутреннего сгорания. Вестник АГТУ. № 6(41)/2007 с. 146-149

36. Джихинто Г. А., Дмитриев Диметиловый эфир - Экологическое чистое топливо будущего. Вестник АГТУ. № 3(38)2007 с. 82-83.

37. Дубовкин Н. Ф. Справочник по углеродным топливом и их продуктам сгорония. М - Л., Госэнергоиздат. 1962,- 288 с 12. Дубовкин Н. Ф., справочник по углеродным топливом и их продуктам сгорония. М - Л., Госэнергоиздат. 1962.- 288 с

38. Дубовкин Н. Ф., Брешенко Е. М. Легкие моторные топлива и их компаненты: справочник М. : химия, 1999 - 480с.

39. Елисеев В.Г., Кунис И.Д. Экологические аспекты применения сжиженного природного газа как альтернативного топлива. Конверсия в машиностроении, №2, 2001.- стр. 21-23.

40. Еремин В.В., Попков В.А. Химический энциклопедический словарь. Изд. «Советская энциклопедия» М.,1983 Начала химии. Современный курс для поступающих в вузы: Учебное пособие для вузов. - М.: Издательство Экзамен",2005.

41. Израэль Ю. А., Экология и контроль состояния природной среды.2-е 5Д.— М : Гидрометеоиздат, 1984.— 560 с.

42. Ищук Ю. Г. Интенсификация процесса сгорания топлива в судовых дизелях. -Л. : Судостроение, 1987. - 320 с.

43. Камфер Г. М. «Научные основы эффективного применения топлив различного состава в автотракторных дизелях». Автореф. дис. на соискание ученой степени д. т. н. - М.: МАДИ (ГТУ), 2004. - 34 с.

44. Камфер Г.М., Луканин В.Н., Назаров В.П. Особенности рабочего процесса дизеля при вводе добавок этанола на впуске // Двигателестроение. — 1984. - №8. с. 30-44.

45. Кнорре В.Г., Махов В.З., Славинскас С. Некоторые особенности воспламенения газовоздушных смесей при поджатии // Улучшение показателей работы автомобильных и тракторных двигателей: Сб. науч. тр. МАДИ. М., 1990. - с. 51-58.

46. Коломиец А.П. «Электропривод и электрооборудование.» Уч. пособие для ВУЗов 2006г.

47. Кулешов А. e-mail: l.grekliov@mtu-net.ru .

48. Кульчинский А. Р. Токсичность автомобильных и тракторных двигателей: Учеб. пособие/Владим. гос. ун-т.Владимир, 2000. 256 с.

49. Ленин И. М. «Теория автомобильных и тракторных двигателей». М.: Машиностроение, 1969. - 368 с.

50. Логвинюк В.П., Макаренко В.В., Малышев В.В., Панченков Г.М. Выделение газов из жидкостей при вертикальных вибрациях емкостей Эксплуатационные свойства авиационных топлив: Тр. конференции. - Киев, 1972. - Вып. 2. - с. 16-23.

51. Луканин В.Н., Хачиян А.С., Федоров В.М., Шишлов И.Г., Хамидуллин Р.Х. Результаты исследования двигателя КамАЗ, питаемого природным газом научные труды НИИ энергоэкологических проблем автотранспортного комплекса / МАДИ. - М., 1997. - с. 66-78.

52. Льютко В, Луканин В.Н., Хачиян А.С. Применение альтернативных топлив в двигателях внутреннего сгорания / - М.: Изд-во МАДИ (ТУ), 2000.-311 с.

53. Мановян А. К. Технология моторных топлив из альтернативных источников сырья: учеб. Пособия. Астрахань. Издательство АГТУ. 1998- 108с.

54. Марков В.А., Баширов P.M., Габитов И.И. Токсичность отработавших газов дизелей /,. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. - 376 с.

55. Марков В.А., Марков В.А., Коршунов Д.А., Девянин Н. Работа дизелей на растительных маслах / // Грузовик &. - 2006. - № 7. - с . 33-46.

56. Морозов К.А. Токсичность автомобильных двигателей: Учебное пособие МАДИ, - М., 1998. - 84 с.

57. Морозов К. А., Токсичность автомобильных двигателей: М. : Легион Автодата,2001-80с.

58. Новиков Л. А., Борецкий Б. М., Вольская Н, А. Механизм влияние состава водотопливных эмульсий на смесеобразование в дизелях с неразделенными открытыми камерами сгорания. Двигателестроение, 1996,№1

59. Овсяников М. К., Костылев И. И. Теплотехника: техническая термодинамика и теплопередача: учебник - СПБ. : ЭЛМОР, 1998- 208с

60. Овсянников М. К., Петухов В. А. Судовые дизельные установки. Справочник. Л. Судострение . 1986- 424с

61. Овсянников М. К., Петухов В. А. Дизели в пропульсивном комплексе морских судов: справочник Л: судостроение, 1987 - 256с.

62. Огородникова К. Справочник нефтехимика в 2 - х Т. Химия

63. Онищенко Г.Б. «Электропривод.» уч. пособие для ВУЗов 2006г.

64. Орлин А. С , Д. Н. Вырубов, В. И. Ивин и др. Двигатели внутреннего сгорания. Теория рабочих процессов поршневых и комбинированных двигателей. М., «Машиностроение», 1971, 400 с.

65. Перепелин А.П., Алексеев В.И. Расчет процесса впрыскивания топлива при наличии кавитации в топливопроводе высокого давления Двигателестроение. - 1987. -№7.-с.21-24

66. Покусаев М.Н., Джихинто Г.А., Виноградов СВ., Дмитриев С., Организация подачи дизельного топлива и диметилового эфира в цилиндр дизеля 1417,5/24. Сборник научных статей ДГТУ 5-6 октября 2007г. 99-104

68. Правила устройства электроустановок. (ПУЭ) изд.7-е 2006г.

69. Приложение VI" Предотвращение загрязнения атмосферы с судов" МК МАРПОЛ 73/78.- Санкт-Петербург, 1999

70. Проблемные вопросы применения диметилового эфира в качестве топлива для дизелей. // Сб. научи, тр. НАМИ, - М., 1998. с. 133-140.

71. Рудин М.Г., Сомов В.Е., Карманный справочник нефтепереработка 2 - е , испр. И доп. -М. : ЦНИИТЭ нефтехим, 2004-ЗЗЗс.

72. Рыжих Н. Е. Способы уменьшения выброса двигателями внутреннего сгорания токсичных газов в атмосферу. // Научный электронный журнал КубГАУ. № 05(7), 2004.

73. Смирнова Т., Захаров С, Болдырев И., Аникин Новое топливо для городского транспорта // Двигатель. 1999. №2. — с. 42-43.

74. Терентьев Г.А., Тюков В.М, Смаль Ф.В. Моторные топлива из альтернативных сырьевых ресурсов./ - М.: Химия, 1989. - 272 с :

75. Термодинамические расчеты процессов парогазовых смесей Издательство Машиностроительной литературы Москва 1962 Ленинград. 183 с.

76. Тинский Ф.И. Электронное управление впрыскиванием топлива в дизелях. - Коломна: Коломенский филиал ВЗПИ, 1989. - 146 с.

77. Толшин В.И. Приближенная оценка концентрации оксидов азота в отработавших газах судового 4-х тактного дизеля. // Тезисы доклада на конгрессе по двигателестроению. "Двигателестроение" №2, 2003. - 5 с.

78. ТУ 2434-059-05761643-2001 наДМЭ

79. Ульчинский Р.А. Токсичность двигателей внутреннего сгорания. М, «Машиностроение», 2000. - 200с.

80. Чулков Г.В. Моторные топлива: ресурсы, качество, заменители. Справочник. - М.: Политехника, 1998. - 416 с.

81. Чураков Е.П. Оптимальные и адаптивные системы. М.: Энергоатомиздат, 1987. — 256 с.

82. Шкаликова В.Н., Патрахальцев Н.Н.. Применение нетрадиционных топлив в дизелях, М.: Изд-во Российского университета дружбы народов, 1993.-64 с.

83. Ofner H., Gill D.W., Krotscheck С Dimethyl Ether as Fuel for CI Engines A New Technology and its Environmental Potential, SAE Paper 981158. International Congress and Exposition. Detroit. Michigan. 1998. 14 с

84. Ofner H., Tritthart P. Alternatives to Conventional Diesel Fuel Strategies for Clean Combustion and Utilization of Resources, ISFL 2000 Intern. Symposium on Fuels and Lubricants. New Delhi. 2000. 14 p.