Снижение дымности отработавших газов дизеля 2Ч 10,5/12,0 при работе на метаноле с двойной системой топливоподачи

Глухов, Александр Александрович

Тепловые двигатели

автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.02, диссертация на тему:Снижение дымности отработавших газов дизеля 2Ч 10,5/12,0 при работе на метаноле с двойной системой топливоподачи

кандидата технических наук: Глухов, Александр Александрович
город: Киров
год: 2009
специальность ВАК РФ: 05.04.02

Диссертация по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению на тему «Снижение дымности отработавших газов дизеля 2Ч 10,5/12,0 при работе на метаноле с двойной системой топливоподачи»

Автореферат диссертации по теме "Снижение дымности отработавших газов дизеля 2Ч 10,5/12,0 при работе на метаноле с двойной системой топливоподачи"

На правах рукописи

ГЛУХОВ АЛЕКСАНДР АЛЕКСАНДРОВИЧ

003465321

СНИЖЕНИЕ ДЫМНОСТИ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ ДИЗЕЛЯ 24 10,5/12,0 ПРИ РАБОТЕ НА МЕТАНОЛЕ С ДВОЙНОЙ СИСТЕМОЙ ТОПЛИВОПОДАЧИ

Специальность 05.04.02 - тепловые двигатели

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 2Д/7Р23

Санкт-Петербург - 2009

003465921

Работа выполнена в ФГОУ ВПО «Вятская государственная сельскохозяйственная академия»

Научный руководитель: доктор технических наук профессор

Лиханов Виталий Анатольевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук профессор

Ложкин Владимир Николаевич

кандидат технических наук доцент Галышев Юрий Витальевич

Ведущая организация: Чебоксарский политехнический

институт (филиал) ГОУ ВПО «Московский государственный открытый университет» (г.Чебоксары)

Защита диссертации состоится 24 апреля 2009 г. в 1530 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 ближайшие десятилетия дизель останется одной из основных энергетических установок для транспортных средств в России. В тоже время дизель является одним их основных источников загрязнения окружающей среды и потребления моторных топлив (МТ), что определяет поиск новых топлив: природного газа, спиртов и т.д. Из спиртовых топлив можно выделить метиловый спирт (метанол).

Особое место среди способов использования метанола в качестве МТ занимает подача его непосредственно в цилиндр дизеля при работе с двойной системой топливоподачи (ДСТ). Этот способ позволяет экономить до 80% ДТ, но и требует существенных модификаций дизеля.

Известно, что в дизелях при сжигании жидких нефтяных видов топлива происходит образование токсичных компонентов, наиболее токсичными из которых являются оксиды азота и сажа. Сажа загрязняет воздух, ухудшает видимость на дорогах и засоряет дыхательные пути, вызывая хронические заболевания носоглотки и лёгких. Исходя из этого, существует необходимость изучения процесса сажеобразования и последующего окисления частиц сажи.

В связи с этим снижение дымности отработавших газов дизеля 24 10,5/12,0 при работе на метаноле с двойной системой топливоподачи является актуальной научной задачей, имеющей важное народнохозяйственное значение.

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 01.2.006-0989Г).

Целью исследований является снижение дымности ОГ дизеля 24 10,5/12,0 с полусферической камерой сгорания (КС) в поршне при работе на метаноле с двойной системой топливоподачи и впрыскивании дизельного топлива (запального) через многоструйную форсунку, изучение его влияния на процессы образования и выгорания сажи, токсические, мощностные и экономические показатели.

Объект исследований. Дизель 24 10,5/12,0 (Д-21Л1) воздушного охлаждения производства Владимирского тракторного завода с полусферической КС в поршне, работающий на альтернативном топливе - метаноле с ДСТ и впрыскивании ДТ (запального) через многоструйную форсунку.

Предмет исследования: процессы образования и выгорания сажи, экологические, мощностные и экономические показатели дизеля 24 10,5/12,0 с полусферической КС в поршне при работе на метаноле с ДСТ и впрыскивании ДТ (запального) через многоструйную форсунку;.

Научную новизну работы представляют:

- результаты лабораторно-стендовых и теоретических исследований влияния применения метанола на процессы образования и выгорания сажи, экологические показатели дизеля 24 10,5/12,0 при работе на ДСТ с полусферической КС в поршне и впрыскивании ДТ (запального) через многоструйную форсунку;

- химизм процесса образования и выгорания сажи в цилиндре дизеля 24 10,5/12,0 с полусферической КС в поршне при работе на метаноле с ДСТ и впрыскивании ДТ (запального) через многоструйную форсунку;

- математическая модель расчетов массовой и относительной концентрации сажи в цилиндре дизеля 24 10,5/12,0 с полусферической КС в поршне при работе на метаноле с ДСТ и впрыскивании ДТ (запального) через многоструйную форсунку;

- результаты расчетов показателей массовой и относительной концентрации сажи в цилиндре и ОГ дизеля 24 10,5/12,0 с полусферической КС в поршне при работе на метаноле с ДС'Г и впрыскивании ДТ (запального) через многоструйную форсунку;

- рекомендации по снижению дымности отработавших газов дизеля 24 10,5/12,0 с полусферической КС в поршне при работе на метаноле с ДСТ и впрыскивании ДТ (запального) через многоструйную форсунку.

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. При работе дизеля на метаноле с ДСТ экономия нефтяного топлива за счет применения более дешевого вида топлива - метанола, при годовой наработке 500 мото-часов составляет 26375 руб./год. Экономическая эффективность от снижения ущерба, наносимого токсичными компонентами, выбрасываемыми в атмосферу с ОГ дизеля при работе на метаноле с ДСТ, составит не менее 54645,3 руб. на 1 двигатель в год (в ценах на март 2008 года).

Апробация работы. Основные результаты и материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на: 52-й научной конференции профессорско-преподавательского состава и аспирантов Вятской ГСХА, 2005 г. (ФГОУ ВПО Вятская ГСХА, г. Киров); 5-й, 6-й, 7-й и 8-й городских научных конференциях аспирантов и соискателей, 2005...2008 г.г. (ФГОУ ВПО Вятская ГСХА, г. Киров); 17-ой региональной научно-практической конференции кафедр «Тракторы и автомобили» ВУЗов Поволжья и Пре-дуралья, 2007 г. (ФГОУ ВПО Нижегородская ГСХА, г. Н. Новгород); Международной научно-технической конференции «Улучшение эксплуатационных показателей автомобилей, тракторов и двигателей», 2007 г. (ФГОУ ВПО «Санкт-Петербургский ГАУ», г. Санкт-Петербург-Пушкин); 1-ой и 2-ой Всероссийских научно-практических конференциях «Наука - Технология - Ресурсосбережение», 2007, 2008 гг. (ФГОУ ВПО Вятская ГСХА, г. Киров); IX-ой и Х-ой Международных научно-практических конференциях (Мосоловские чтения), 2007, 2008 гг. (ГОУ ВПО «Марийский ГУ», г. Йошкар-Ола); Международной научно-практической конференции «Проблемы энергообеспечения предприятий в 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) МГОУ, г. Чебоксары).

Публикации результатов исследований. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 25 печатных работах, включая монографию объемом 9,6 пл., 2 статьи в центральном журнале, входящем в перечень ВАК РФ и статьи общим объемом 7,5 п.л., в т.ч. в сборниках трудов Международных и Всероссийских конференций опубликовано 11 статей. Без соавторов опубликовано 6 статьей общим объемом 1,7 пл.

На защиту выносятся следующие основные результаты исследований:

- результаты расчетов показателей массовой и относительной концентрации сажи в цилиндре и ОГ дизеля 24 10,5/12,0 с полусферической КС в поршне при работе на метаноле с ДСТ и впрыскивании ДТ (запального) через многоструйную форсунку;

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, общих выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 184 страницах, в том числе 122 стр. текста, содержит 37 рисунков и 6 таблиц. Список литературы включает 181 наименование, в том числе 22 на иностранных языках.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

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

В первой главе проведен анализ работ, выполненных по тематике рассматриваемой задачи. Результаты теоретических работ и экспериментальных исследований по использованию в дизелях альтернативных видов топлива не нефтяного происхождения, в том числе метанола, изучению процессов образования и выгорания сажи в цилиндре дизеля отражены в работах: С.А. Абрамова, B.C. Азева, Д.Г. Алексеева, Ю.П. Алейникова, Е.Е. Арсено-ва, В.И. Балакина, А.Г. Блоха, С.А. Батурина, А.Б. Виппера, П.Н. Вылегжанина, В.А. Гладких, С.Н. Гущина, A.M. Данилова, В.А. Звонова, Г.М. Камфера, А.Д. Кокурина, И.В. Ксе-нофонтова, С.Р. Лебедева, М.О. Лернера, В.А. Лиханова, В.Н. Ложкина, A.C. Лоскутова, В.М. Луканина, В.В. Луневой, В.А. Лукшо, В. Льотко, Р.В. Малова, В.З. Махова, H.H. Пат-рахальцева, В.М. Попова, Н.Ф. Разлейцева, М.Ю. Ратьковой, A.B. Россохина, В.Ф. Смаля, М.В. Страдомского, П.А. Теснера, А.Н. Чувашсва, A.C. Хачияна и др.

Проведенный анализ результатов научных исследований показывает, что отечественными и зарубежными исследователями разработаны предпосылки, проведен ряд экспериментальных работ с использованием высокоточной измерительной техники по изучению процессов образования и выгорания сажи в цилиндре дизеля и ОГ. Имеются работы по исследованию возможности использования в дизелях в качестве моторного топлива метанола.

Вместе с тем необходимо отметить, что исследования по применению метанола в качестве моторного топлива проводились без изучения комплексного влияния на экологические, эффективные показатели и показатели рабочего процесса в цилиндре дизеля. Недостаточно работ по применению метанола с ДСТ и исследованию процессов образования и выгорания сажи в цилиндре дизеля малой размерности с воздушным охлаждением при работе на метаноле с ДСТ.

Вследствие этого имеются основания полагать, что снижение дымности ОГ дизеля 24 10,5/12,0 при работе на метаноле с ДСТ является актуальной научной задачей, имеющей важное значение и практическую значимость.

На основании поставленной цели сформулированы задачи исследований:

- провести лабораторно-стендовые и теоретические исследования влияния применения метанола на процессы образования и выгорания сажи, экологические показатели дизеля 24 10,5/12,0 с полусферической КС в поршне с ДСТ и впрыскивании ДТ (запального) через многоструйную форсунку;

- разработать химизм процесса образования и выгорания сажи в цилиндре дизеля 24 10,5/12,0 с полусферической КС в поршне при работе на метаноле с ДСТ и впрыскивании ДТ (запального) через многоструйную форсунку;

- разработать математическую модель расчетов массовой и относительной концен-

трации сажи в цилиндре дизеля 24 10,5/12,0 с полусферической КС в поршне при работ на метаноле с ДСТ и впрыскивании ДТ (запального) через многоструйную форсунку;

- произвести расчет показателей массовой и относительной концентрации сажи цилиндре и ОГ дизеля 24 10,5/12,0 с полусферической КС в поршне при работе на метано ле с ДСТ и впрыскивании ДТ (запального) через многоструйнуго форсунку;

- разработать рекомендации по снижению дымности отработавших газов дизеля 24 10,5/12,0 с полусферической КС в поршне при работе на метаноле с ДСТ и впрыскиваш» ДТ (запального) через многоструйную форсунку.

Во второй главе представлены теоретические предпосылки по анализу процессов образования и выгорания сажи в камере сгорания дизеля 24 10,5/12,0 при работе на метаноле с ДСТ при впрыскивании ДТ (запального) через многоструйную форсунку.

На основании проведенного обзора существующих теорий образования и выгорания сажи мы предполагаем, что основным механизмом, влияющими на образование сажистых частиц в цилиндре дизеля при работе на метаноле, является низкотемпературный фениль-ный механизм (НТФМ).

НТФМ является определяющим массовый выход сажи в цилиндре дизеля. В пользу этого предположения выступают следующие аргументы:

1. Максимальная локальная температура пламени в цилиндре дизеля при работе на метаноле с двойной системой топливоподачи равна 1900 К, и незначительно выше определяющей температуры низкотемпературного фенильного механизма (<1700К).

2. Процесс сажеобразования ограничен температурным интервалом 1000...2000К, а температуры в цилиндре дизеля при работе на метаноле с двойной системой топливоподачи не превышают 2000 К.

3. Метанол в цилиндре дизеля распыливается с образованием капельного тумана, который является одним из этапов образования сажи при НТФМ.

На первом этапе происходит термическое разложение углеводорода топлива на индивидуальные низкомолекулярные углеводороды по радикально-цепному механизму.

На втором этапе происходит термическое разложение и превращение индивидуальных углеводородов с образованием ацетилена в качестве основного сырьевого продукта последующих процессов образования сажи (рис. 1.).

На третьем этапе происходит термическое взрывное разложение ацетилена с образованием углеродного радикала С4Н2 и бимолекулярное разложение ацетилена с последующим образованием кольцевой структуры фенилыюго радикала С6Н5. Указанные радикалы являются химическими зародышами будущей сажевой частицы.

На четвертом этапе продолжается дальнейший рост числа атомов углерода в радикале С4Н2 до 80... 100 и образование физической поверхности минимальной сажевой частицы, т.е. физического зародыша сажевой частицы. Процесс начинается в гомофазной фазе и заканчивается фазовым переходом с образованием твердой конденсированной фазы.

На пятом этапе происходит гетерогенный процесс поверхностного роста частицы до характерных размеров. Химизм процесса заключается в разложении молекулы углеводорода или радикала на поверхности частицы. При быстром охлаждении часть высокомолекулярных углеводородов не успевает пройти все стадии процесса и осаждается на поверхности сажевых частиц, что и определяет канцерогенную опасность сажи.

Система химических уравнений разложения топлива при условной молекуле С14Н30 для НТФМ может быть представлена в следующем виде:

С14Н30->2С3Н6+3,5С2Н4+СН4; (1)

С3Н6 -> С2Н4 + 0,5С2Н2 + 0,5Н4; (2)

СН4 ->0,5С2Н4+Н2; (3)

С2Н4 ->С2Н2+Н2; (4)

С2Н2 +С2Н2 ->С4Н3 +Н; (5)

С2Н2+Н-»С2Н + Н2; (6)

С2Н2+С2Н-»С4Н3; (7)

С2Н2+С4Н3 ->СбН5; (8)

(С*ЫРом +М->Сх+кНу+1 ->(пС)П0В; (9)

(пС)пов + М->(Сп+к)пов, (10) где М-молскула углеводорода или углеводородный радикал.

CsHioiCgHgjCgH^

С6Н14;С14Нз0;С2еН54

СН3ОН

СтН,

Зп6

? V

С2Н4-" СН4—

\ т

С2Н2

f >

С2Н5

I I

Cß^f С6Нз--С4Н3— С2Н4

j I

С8н2 С6Н2 С6Н5

СНз !

сн2

сн

он

- Инертные нетоксичные продукты

f ! I

Химические зародыши сажевых частиц

атом С 1

Многоатомный

углеродный комплекс ?

Физические зародыши сажевых частиц

Процессы коагуляции и поверхностного роста

Малые и средние частицы

Вторичные сажевые частицы

Сажесодержание в цилиндре дизеля при работе на метаноле с ДСТ

Рис. 1. Химизм процесса образования сажи в цилиндре дизеля 24 10,5/12,0 с полусферической КС в поршне при работе на метаноле с ДСТ и впрыскивании ДТ (запального) через многоструйную форсунку

Схема низкотемпературного окисления ацетилена может быть представлена следующими реакциями:

С2Н2+02-»Н02+С2Н; (11)

С2Н + 02 ->С2НОО; (12)

С2Н2 + С2НОО С2НООН + С2Н; (13)

С2НООН С2НО + ОН. (14)

Низкотемпературное окисление ацетилена приводит к росту концентрации радикалов СгН и к усилению цепных полимеризационных процессов, ответственных за образование сажи в диффузионных пламенах.

Рассмотрим возможный механизм образования сажи из метанола - спирта с большим содержанием кислорода. Метанол разлагается в две эндотермические стадии:

СНзОН + С>1 = СО+2Н2; (15)

2СН30Н + 302=2С02+4Н20. (16)

При интервале температур 1000...2500 и давлении 5...10 МПа молекула метанола подвергается термическому распаду:

СН3ОН СН3 + ОН + 400 кДж/моль; (17)

СН30Н + 0->СН30 + 0Н. (18)

Затем из радикалов СНз и СНзО последовательным дегидрированием получается атом С:

-н —н —н СН3->СН2 -*СН-»С; (19)

-Н -Н -Н СН30-»СН20-»СН0->С, (20)

или радикалы СН3 и ОН могут вступать в реакцию с молекулой метанола:

СН30Н + СН3-»СН4+СН30; (21)

СН30Н + 0Н->СН30 + Н20. (22)

Кроме того, радикалы ОН учувствуют в реакциях с радикалами углеводородов, в результате которых образуется молекула воды

СН4 + ОН -> СН3 + Н20; (23)

С2Н6+0Н->С2Н5+Н20. (24)

Затраты энергии на образование углеводородных радикалов снижаются с увеличением последних. Рост углеродной цепи промежуточных радикалов следует рассматривать как радикально-цепной механизм:

2СН3 2°2Н5 >2С3Н8-—>2С3Н7 2СзН? )

~~ 2

- 2С6Н14 —-_>2С6Н12 __-»2С6Н6 ——>2С12Н,0 -

С18Н14 ->... С42Н18 и т.д. Первой стадией этого процесса являются реакции (1) и (17), затем углеводородные радикалы вступают во взаимодействие друг с другом:

СН3+СН3(+М)->С2Н6(+М). (25)

Эта реакция важна как для воспламенения, так и для распространения пламени, поскольку конкурирует с реакциями окисления радикалов СН3. Кроме того, она является важным источником углеводородов С2, которые ведут к образованию сажи:

СН3 + СН3 -» С2Н5 + Н; (26)

СН3 + СН3 С2Н4 + Н2. (27)

Последующая полициклизация бензола, образовавшегося по радикально-цепному механизму, сопровождается отщеплеиием водорода и ассоциацией фенильных радикалов. Она приводит к формированию полициклических конденсированных углеводородов. Образование плоских конденсированных молекул из ароматических колец представляет собой цепной радикальный механизм, протекающий через образование углеводородных радикалов с высокой степенью делокализации неспаренного электрона с их последующей конденсацией.

Полициклические углеводороды, разрастаясь, оттесняют имеющийся в них водород к периферии. Происходит формирование кристаллитов, и затем образование сажевых частиц, при соударении которых формируются сажевые структуры.

На основе химизма разработана математическая модель расчета образования и выгорания сажевых частиц в цилиндре дизеля при работе на метаноле с ДСТ.

Изменение концентрации сажи в объеме цилиндра в общем виде описывается уравнением:

где Г-^й 1 . учитывает образование сажи в пламени;

V <ь Л

(fl (fi (fl

- учитывает образование сажи вследствие полимеризации ядра капель;

- учитывает уменьшение концентрации сажи в результате ее выгорания;

- учитывает уменьшение концентрации сажи в результате изменения объе-

ма цилиндра.

Для описания скорости образования сажи в пламепи воспользуемся кинетическими уравнениями разветвленных цепных реакций. Скорость расходования топлива:

« = = (29)

ат ат

где [А]о, А - начальная и текущая концентрация топлива; X - доля выгоревшего вещества; к - константа скорости реакции;

п - концентрация активных центров (атомов и свободных радикалов). Скорость образования активных центров:

^ = to0+fn-gn, (30)

где cao, &i> gn - соответственно скорости зарождения, разветвления и обрыва цепей;

dn ri i \

-- = œ0+<pn-cn, (31)

где ф - фактор ускорения химических реакций;

с - фактор автоускорения побочного ответвления цепей.

Автоускорение процесса сажеобразования зависит от относительного превышения нижнего концентрационного предела [А]н зарождения сажевых частиц:

c = kc[A]^l-i^-j = kc[A].9, (32)

где кс - константа скорости ответвления цепей;

[А]н - минимальная концентрация паров топлива, при которой возможно сажеобра-зование.

[АН1

Соотношение Vy- мало зависит от параметров состояния заряда в цилиндре и ха-

lAJ

рактеристик распыливания топлива, поэтому можно принять ЭСр = const.

Примем скорость сажеобразования в зоне горения пропорциональной скорости побочных ответвлений основных цепей:

Определяя п из выражения (30) и подставляя полученное значение в (32) и (33), получим:

(Щ .[АЪ^В,(34)

I, dT )к к ср 1 10 dx 1 V dx К '

где В| - коэффициент пропорциональности;

Gu - цикловая порция топлива (метанол и ДТ).

Скорость сажеобразования путем полимеризации ядра капель полагаем пропорциональной скорости исчезновения жидких капель вследствие их полного испарения:

где Вг - коэффициент пропорциональности;

8 - доля массы капель, превращающаяся в сажевое ядро; G - масса распыленного топлива;

S - объемная (массовая) доля капель, диаметр которых меньше dk; dk - начальный диаметр капель.

На участке топливоподачи масса полностью испарившихся капель, а, следовательно, и масса сажи, образующейся в результате полимеризации ядра капель, еще не велика. Поэтому без существенной ошибки можно записать:

^ Gu dS S

*впр dt Т]

где Т| - текущее время от начала впрыска топлива;

твпр - общая продолжительность впрыска топлива (по ДТ). С учетом этого для участка топливоподачи:

М (37)

I dx)„ V хвпр

На участке окончания впрыска топлива:

G = G„-(1-Xk),

где ух -доля топлива, выгоревшего к концу подачи.

Подставляя значение G в (35), а так же дифференцируя по времени, получим:

V ^ )п V 2 ^ ат ) Т2 ^ ат

Скорость выгорания сажи в цилиндре дизеля равна:

где [С] - текущая концентрация сажи в объеме цилиндра.

Скорость изменения концентрации сажи в цилиндре зависит от скорости изменения его объема.

(39)

Так как [с]= —, то ^^ = 1 1 V dt

V dt V2 dx' Изменения объема учитывает второе слагаемое, поэтому:

(40)

(41)

где В4 - коэффициент, учитывающий, что скорость изменения локальной концентрации сажи с увеличением объема цилиндра может быть меньше скорости изменения всего объема цилиндра.

Результаты теоретических расчетов по изменению массовой концентрации С^р. сажи в цилиндре дизеля 24 10,5/12,0 при работе на ДТ и на метаноле с ДСТ в зависимости от угла 1

См г/м' 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10

Спад* та»

¡S, Сдт ЛС2В

,4 С вых м Ttw

V V Г v V»/ вы* дт теор ч

lCn-ах яттвоо

1,0

а)

С», г/м3 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10

Сигмп

'Л

V UraXflTTBQD Сны* 11 TBOf

О ВЫ* ДТ TeOf S

ипттвог

Сдт, Анализ результатов расчетов г/м' показывает, что максимально ное значение теоретической 4,0 массовой концентрации сажи 3,0 Стеор.тах на номинальном ре-2 о жиме работы при п= 1800 мин"1 снижается с 4,284 г/м3 при работе на ДТ до 0,363 г/м3 при работе на метаноле с ДСТ при 0м = 34°. Значение теоретической массовой концентрации в момент открытия выпускного клапана при ф= 140,0° п.к.в. посте ВМТ снижается с C.TtlM0.MJX=0,48 г/м3 при рана ДТ до

Сдт,

г/м1 5,0

4,0

3,0

2,0

1,0

б)

Рис. 2. Результаты теоретических расчетов по изменению массовой концентрации сажи в цилиндре дизеля 24 10,5/12,0 при работе на метаноле с ДСТ в зависимости от угла п.к.в.: а-при п= 1800мин"'; б-прип= МООмин"1,

-дизельный процесс; ——метанол с запальным ДТ, 0„ = 38°;

--метанол с запальным ДТ, 0М - 34°;----метанол с запальным ДТ, 0„ = 30°

снижается с 2,244 г/м3 при работе на ДТ до 0,316 г/м3 при работе на метаноле с ДСТ при

-'дгтеор.вых

боте

См tcopl вых=0,029 г/м3 при работе на метаноле с ДСТ. Снижение составляет 92,3 %

Анализ результатов расчетов показывает, что теоретическая массовая концентрация сажи Спор, на режиме максимального крутящего момента при п = 1400 мин

-1

©м = 34°. Значение теоретической массовой концентрации в момент открытия выпускного клапана при <р = 140,0 ° п.к.в. после ВМТ снижается с COTTOp. вь|х= 0,27 г/м3 при работе на ДТ до См теор. вы*=0,0185 г/м3 при работе на метаноле с ДСТ. Снижение составляет 92,0 %

В третьей главе представлена методика, по которой проводились экспериментальные исследования, а также созданная экспериментальная установка, использованные приборы и оборудование.

При стендовых испытаниях дизеля, газовом анализе ОГ, монтаже и эксплуатации приборов и оборудования учитывались требования: ГОСТ 10578-96; ГОСТ 10579-88; ГОСТ 15888-90; ГОСТ 17.2.1.02-76; ГОСТ 17.2.2.01-84; ГОСТ 17.2.1.03-84; ГОСТ 17.2.2.02-98; ГОСТ 17.2.2.05-97; ГОСТ 18509-88 (CT СЭВ 2560-80); ГОСТ Р 17.2.2.072000; ГОСТ Р ИСО 8178-7-99. Экспериментальная установка включала в себя элекгротор-мозной стенд SAK-N670 с балансирной маятниковой машиной, дизель Д-21А1 (24 10,5/12,0), измерительную аппаратуру. Испытания проводились на всех нагрузочных и скоростных режимах работы дизеля с использованием летнего ДТ (ГОСТ 305-82), моторного масла М-10 Г2 (ГОСТ 17479.1-85) и метанола (ГОСТ 2222-95). Индицирование процесса сгорания в цилиндре дизеле проводилось электропневматическим индикатором МАИ-5А, оснащенным датчиком давления, который устанавливался в головке второго цилиндра.

Обработка индикаторных диаграмм рабочего процесса при работе на различных режимах 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. Определение дымности ОГ проводилось с использованием дымомера Bosch EFAW-68A.

В четвертой главе представлены результаты экспериментальных исследований и расчетов применения метанола с ДСТ на процессы образования и выгорания сажи, экологические, мощностные и экономические показатели дизеля 24 10,5/12,0 с полусферической КС в поршне и впрыскивании ДТ (запального) через многоструйную форсунку на различных нагрузочных и скоростных режимах.

26 30 34 О., град

22 26 0м,град

а) б)

Рис. 3. Влияние применения метанола в дизеле 24 10,5/12,0 при работе с ДСТ в зависимости от различных установочных УОВТ при п= 1800 мин"' на: а-суммарный удельный эффективный расход топлива; б- дымность ОГ (ре=0,585 МПа,ящгг=6,6мг/цикл) Из графика на рис. 3, а видно влияние применения метанола в дизеле 24 10,5/12,0 при работе с ДСТ на изменение суммарного удельного эффективного расхода. Анализируя график, можно сделать вывод, что оптимальными по суммарному удельному эффективному расходу

топлива являются следующие значения установочных УОВТ: 0OT = 34° п.к.в. и 0„ = 34° п.к.в. При этих значениях углов значение составляет 502 г/(кВт-ч). При этих значениях установочных УОВТ установлено, что для сохранения мощностных показателей на уровне серийного дизеля на номинальном режиме работы, величина запальной порции ДТ составляет 7 %, а подача метанола - 93 %.

На рис. 3, б представлено влияние применения метанола в дизеле 24 10,5/12,0 при работе с ДСТ на дымность ОГ при различных установочных УОВТ. При оптимальных значениях установочных УОВТ дымность ОГ так же имеет минимальное значение и составляет 0,8 ед. по шкале Bosch.

Из графика на рис.4 видно влияние применения метанола на массовую С и относительную г концопрации сажи в цилиндре дизеля 24 10,5/12,0 при работе с ДСТ на при различных установочных УОВТ. При оптимальных установочных УОВТ значение массовой С концентра-

ции составляет 0,028 г/м , значение относительной концентрации равно г=0,019 г/кг.

в.,град

а)

32 34 б., град

б)

Рис. 4. Влияние применения метанола в дизеле 24 10,5/12,0 при работе с ДСТ в зависимости от различных установочных УОВТ при п- 1800мин"': а на массовую концентрацию сажи в цилиндре; б-на относительную концентрацию сажи в цилиндре (рс=0,585 МПа, qцл=6,6мг/цикл) Из графиков на рис. 5, а видно влияние применения метанола па показатели сажесодер-жания и процесса сгорания в цилиндре дизеля 2410,5/12,0 при работе с ДСТ в зависимости от угла п.к.в на номинальном режиме работы при п = 1800 мин'. Максимальное значение давления сгорания увеличивается с рх=6,97 МПа при работе на ДТ до р2=7,09 МПа при работе на метаноле с ДСТ. Максимальное значение давления сгорания при работе на ДТ достигается при значении угла ф = 7,0° после ВМТ. При работе на метаноле с ДСТ максимальное значение давления сгорашю достигается при значении угла ср = 10,1° после ВМТ. Максимальная осреднен-ная температура цикла Том, при работе дизеля на ДТ составляет 1920 К и наблюдается при угле Ф=18,5° после ВМТ, при работе дизеля на метаноле с ДСТ значение Ттах= 1960 К достигается при угле ф=21° после ВМТ.

При работе дизеля на метаноле с ДСТ массовая и относительная концентрации сажи достигают своего максимального значения через 10° после ВМТ. Смра^.™» имеет значение 0,356 г/м3, а Гмрасчтах = 0,235 г/кг. Далее процесс выгорания сажевых частиц начинает преобладать над процессом образования сажи и концентрация сажи снижается до выходных значений

при ф= 140,0° п.к.в. после ВМТ См

=0,028 г/м и гм

х=0,019 г/кг. По сравнению с

аналогичными показателями при работе дизеля на ДТ концентрации снижаются на 93,0 %.

E Гдт

1 \ 'S <

flmajujT Mrr IX Ы

1 •SJ

Вы

г bJ

Г f w» ipa - -

3 "1 Э - h i L. * Г ¡i ILM L Г

5 _ г Lu Sic ли 7 —

fi Iii UV

• / z. ж

1 А У ? (LLC ica.

— с 1 pa *

P.,

МП;

d a- Ы

7 \

/ Ima ;u \T.

В к иа

7 s

1 i >

f \

(ша U4 taci N

- \ fr ES •s -

-- j < вы ЛТ fm

— / c» 11 Elz p xw >ae [ _

w Q, ш tu

jXlBLI Ш с isa —

-20 BMT 20 40 80 80 100 120

б)

Рис. 5. Влияние применения метанола с ДСТ на показатели сажесодсржания и процесса сгорания дизеля 24 10,5/12,0 при ©дт = 34° и ©м = 34° в зависимости от угла поворота коленчатого вала: а) при п= 1800 мин"1; б) при п= 1400 мин'1,

-дизельный процесс;--метанол с запальным ДТ

Из графиков изменения показателей сажесодержшгия и процесса сгорания в цилиндре

NOx, ppm 400

350 300 250 С02,% 5,0 4,0

СО, % 0,30 0,20

•

/ u t?

4 TS

-1 P-- Vr • *

аи T :o

СНХ,% 0,30 0,20 0,10

С,

efl.bosch 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0

-1

1200 1400 1600 1800 2000 мин'

Рис. б. Влияние применения метанола с ДСТ на содержание токсичных компонентов в ОГ дизеля 24 10,5/12,0 в зависимости от изменения частоты вращения при 0дт = 34° и ©м = 34°; —дизельный процесс;--метанол с запальным ДТ

при п= 1400 мин' (рис. 5, б) видно, что массовая и относительная концентрации при работе на метаноле с ДСТ так же значительно ниже, чем при работе на ДТ. Снижение концентраций составляет 93 %.

Дымность ОГ при работе на метаноле с ДСТ на всех скоростных режимах лежит ниже значений дым-ности при работе на ДТ. При п= 1200 мин"1 дымность ОГ уменьшается с 3,7 сд. по шкале Bosch при работе на ДТ до 0,65 ед. по шкале Bosch при работе на метаноле с ДСТ, т.е. на 82,4%. При п = 2000 мин'1 дымность ОГ уменьшается с 6,8 ед. по шкале Bosch при работе на ДТ до 1,0 ед. по шкале Bosch при работе на метаноле с ДСТ, т.е. на 85,3%. При переходе работы с ДТ на метанол с ДСТ при п = 1200 мин"1 содержание оксидов азота снижается с 480 ppm до 310 ppm, т.е. на 35,4%. Пр1 п = 2000 мин"1 содержание NOx снижается с 375 ррш при работе на ДТ

до 260 ррт при работе на метаноле с ДСТ, т.е. на 30,6%.

Влияние применения метанола с ДСТ на показатели процесса сгорания, массовую и относительную концентрации в цилиндре дизеля 24 10,5/12,0 при изменении частоты вращения представлено на рис. 7.

Анализ графиков показывает, что при работе дизеля на метаноле с ДСТ Ттт и ргтах имеют значения ниже, чем при работе дизеля на ДТ во всем диапазоне изменения частоты вращения. Массовая концентрация сажи в цилиндре в момент открытия выпускного клапана, полученная опытным путем, при работе па метаноле с ДСТ снижается на всех скоростных режимах по сравнению с работой на ДТ. Так, при п= 1200 мин"1 массовая концентрация сажи С„1ЫТ снижается с 0,28 г/м3 при работе на ДТ до 0,017 г/м3 при работе на метаноле с ДСТ. Концентрация сажи уменьшается в 16,4 раз. При п=2000 мин1 массовая концентрация сажи Сопыт снижается с 0,72 г/м3 при работе на ДТ до 0,039 г/м3 при работе на метаноле с ДСТ, т.е. в 17,4 раз. Р1т„. МПа 8,0 7,0 6,0 5,0

Гм,

г/кг 0,04 0,03 0,02 0,01

См, г/м3 0,03 0,02 0,01

—

Тг

а.

"я*

^ ра

х„ ,к

2000

1800 Гдт,

г/кг 0,3

0,2

Сдт, Г/М3

0,5 0,4 0,3 0,2 0,1

-1

При п= 1200 мин" относительная концентрация сажи Грю. снижается с 0,194 г/м3 при работе на ДТ до 0,012 г/кг при работе на метаноле с ДСТ. Концентрация сажи уменьшается в 16,6 раза. При п=2000мин"' относительная концентрация сажи грзсч. снижается с 0,61 г/кг при работе на ДТ до 0,030 г/кг при работе на метаноле с ДСТ, т.е. в 20 раз.

На основании проведенных экспериментальных исследований и расчетов массовой Срасч И относительной Траст концентраций сажи в цилиндре дизеля 2410,5/12,0 при работе на метаноле с ДСТ можно сделать вывод, что применение метанола позволяет снизить показатели сажесодержания в среднем на 90...94% на при работе на всех нагрузочных и скоростных режимах.

В пятой главе рассчитана эффективность использования метанола в качестве моторного топлива в дизеле 24 10,5/12,0.

1200 1400 1600 1800 2000 мин' Рис. 7. Влияние применения метанола с ДСТ на показатели процесса сгорания, массовую и относительную концентрации сажи в цилиндре при 0дг - 34° и ©м = 34° в зависимости от изменении частоты вращения:

— дизельный процесс;--метанол с запальным ДТ

Экономическая эффективность от снижения ущерба, наносимого токсичными компонентами, выбрасываемыми в атмосферу с ОГ дизеля 24 10,5/12,0 при работе на метаноле с ДСТ составляет 54645,3 рубля на один двигатель в год. Годовой экономический эффект от экономии ДТ за счет применения метанола составляет 26375 руб./год на один двигатель при годовой наработке 500 мото-часов. (Цены действительны на 25.03.2008 г.).

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

форсунку определены значения оптимальных установочных УОВТ: для ДТ - 34° п.к.в., для метанола - 34° п.к.в. при сохранении мощностных показателей на уровне серийного дизеля на номинальном режиме работы при подачах запальной порции ДТ в количестве 7% и метанола 93%, и минимального значения дымности ОГ.

2. Разработанный химизм процесса образования сажи в цилиндре дизеля 24 10,5/12,0 при работе на метаноле с ДСТ при впрыскивании ДТ (запального) через многоструйную форсунку и предложенная на его основании математическая модель расчета содержания сажи в цилиндре дизеля и в ОГ показала высокую сходимость полученных теоретических расчетов массовой концентрации С сажи с данными экспериментальных исследований и последующими на их основе расчетами. Для п = 1800 мин"1 и оптимальных установочных УОВТ максимальное значение теоретической расчетной массовой концентрации Стахмтеор сажи в цилиндре дизеля при работе на метаноле с ДСТ составляет 0,366 г/м3 при Фетах м теор ~ 10,0° п.к.в. после ВМТ, а выходное теоретическое расчетное значение СВЬ1ХМтеор в момент открытия выпускного клапана (<рсвы*= 140,0° после ВМТ) составляет 0,0286 г/м3. Для п=1400 мин"' и оптимальных установочных УОВТ максимальное значение теоретической расчетной массовой концентрации Стах „ 7tMp сажи в цилиндре дизеля при работе на метаноле с ДСТ составляет 0,316 г/м3 при Фсвых = 3,0° п.к.в. после ВМТ, а выходное теоретическое расчетное значение Сиш „ тсо„ в момент открытия выпускного клапана (фс„ых= 140,0° после ВМТ) составляет 0,0185 г/м .

3. Экспериментальными исследованиями и расчетным путем определены значения массовой С и относительной г концентрации сажи в цилиндре дизеля 24 10,5/12,0 в зависимости от изменения угла п.к.в. при работе на ДТ и на метаноле с ДСТ при оптимальных установочных УОВТ. Установлено, что на номинальном режиме работы при п= 1800 мин"' максимальное значение Cmax м расч в цилиндре дизеля при работе на метаноле с ДСТ составляет 0,356 г/м3 при Фета* м расч= Ю,0°п.к.в. после ВМТ, максимальное значение гтах « р0сч при том же значении угла составляет 0,235 г/кг. Выходные расчетные значения См и гм в цилиндре дизеля при работе на метаноле с ДСТ при фсвых = 140,0° после ВМТ составляют СВыХ м расч= 0,028 г/м3 и гвыхмрасч=0,019г/кг. При п = 1400 мин'1 максимальное значение Стах м расч в цилиндре дизеля при работе на метаноле с ДСТ составляет 0,307 г/м3 при Фсшахмрасч=3,0°п.к.в. после ВМТ, максимальное значение rmax „ расч при том же значении угла составляет 0,213 г/кг. Выходные расчетные значения См и гм в цилиндре дизеля при работе на метаноле с ДСТ при фСвых =140,0° после ВМТ составляют Свь1Хмрасч = 0,018г/м3 и гвь)х м расч = 0,012 г/кг. Снижение по сравнению с работой дизеля на ДТ составляет 92,0% для каждого показателя

4. Экспериментальными исследованиями и расчетным путем определены значения массовой См и относительной гм концентрации сажи в ОГ дизеля 24 10,5/12,0 в зависимости от изменения нагрузки. Установлено, что при п= 1800 мин'1, оптимальных УУОВТ и ре=0,585 МПа значение СВЬ1Храсч при работе на ДТ составляют 0,471 г/м3, а при работе на метаноле с ДСТ 0,028 г/м3. Снижение составляет 93,0%. Значения гвь|храт при работе на ДТ составляет 0,34г/кг, а при работе на метаноле с ДСТ-0,019г/кг. Снижение составляет 93,1%. С„пыт снижается с 0,495 г/м3 при работе на ДТ до 0,032 г/м3 при работе на метаноле сДСТ.

5. Экспериментальными исследованиями и расчетным путем определены значения массовой С и относительной г концентрации сажи в ОГ дизеля 24 10,5/12,0 в зависимости от изменения частоты вращения. Установлено, что снижение Срасч при п= 1200 мин'1 составляет с 0,24 г/м3 при работе на ДТ до 0,0175 г/м3 при работе на метаноле с ДСТ, т.е. на 92,5%. При п=2000 мин'1 Срасч снижается с 0,65 г/м3 при работе на ДТ до 0,031 г/м3 при работе на метаноле с ДСТ, т.е. на 94%. Расчетная относительная концентрация сажи грасч в ОГ при п= 1200 мин"1 снижается с 0,17 г/кг при работе на ДТ до 0,011 г/кг при работе на

метаноле с ДСТ, или на 91,7%. При п=2000 мин"' грасч снижается с 0,45 г/кг при работе на ДТ до 0,024 г/кг при работе на метаноле с ДСТ, или на 94,6%. Массовая концентрация сажи Сопыт, полученная опытным путем, при п = 1200 мин"1 снижается с 0,29 г/м3 при работе на ДТ до 0,022 г/м3 при работе на метаноле с ДСТ, т.е. на 92,5%. При п=2000 мин"1 Сопыт снижается с 0,71 г/м3 при работе на ДТ до 0,036 г/м3 при работе на метаноле с ДСТ, т.е. на 94%.

6. Экономическая эффективность от снижения ущерба, наносимого токсичными компонентами, выбрасываемыми в атмосферу с ОГ дизеля 24 10,5/12,0 при работе на метаноле с ДСТ составляет 54645,3 рубля на один двигатель в год. Годовой экономический эффект от экономии ДТ за счет применения метанола составляет 26375 руб./год на один двигатель при годовой наработке 500 мото-часов. (Цены действительны на март 2008 г.).

Положения диссертации опубликованы в 25 печатных работах, основные из которых следующие:

Монография:

1. ЛихановВ.А., ГлуховА.А. Исследование процессов образования и выгорания сажи в цилиндре дизеля 24 10,5/12,0 при работе на метаноле с двойной системой топливоподачи: монография. - Киров: Вятская ГСХА, 2008. - 140 с.

Статьи в изданиях, входящих в перечень ВАК РФ:

2. Улучшение экологических показателей дизеля 24 10,5/12,0 при работе на метаноле / A.A. Глухов [и др.]. // Тракторы и сельскохозяйственные машины. - 2007. - № 3. - С. 8-11.

3. Улучшение эффективных и экологических показателей дизеля 24 10,5/12,0 при работе на метаноле/ A.A. Глухов [и др.]. // Тракторы и сельскохозяйственные машины. - 2007. - № 4. - С. 10-13.

Статьи:

4. Глухов A.A. Методика проведения стендовых испытаний тракторного дизеля 24 10,5/12,0 при работе на метаноле с двойной системой топливоподачи для снижения дымности отработавших газов // Науке нового века - знания молодых: сб. тр. 5-ой науч. конф. аспирантов и соискателей. - Киров: Вятская ГСХА, 2005. - С. 117-120.

5. Глухов A.A. Снижение дымности отработавших газов дизеля // Науке нового века - знания молодых: сб. тр. 6-ой науч. конф. аспирантов и соискателей. - Киров: Вятская ГСХА, 2006. -С. 120-123.

6. Глухов A.A. Особенности образования несгоревших углеводородов // Повышение технико-экономических и экологических показателей двигателей, тракторов, автомобилей в сельскохозяйственном производстве: сб. науч. тр. 17-й науч.-практ. конф. вузов Поволжья и Предуралья. -Н.-Новгород, НГСХА, 2007. - С. 160-166.

7. Влияние подачи метанола с двойной системой топливоподачи на эффективные показатели дизеля 24 10,5/12,0 / A.A. Глухов [и др.]. // Инновации в образовательном процессе: сб. науч. тр. Межрегиональной науч.-практ. конф. вузов Приволжского региона. - М.-. Изд-во МГОУ, 2006. - С. 42-46.

8. Улучшение экологических показателей дизеля 24 10,5/12,0 при работе на метаноле с двойной системой топливоподачи в зависимости от нагрузки / A.A. Глухов [и др.]. // Инновации в образовательном процессе: сб. науч. тр. Межрегиональной науч.-практ. конф. вузов Приволжского региона. - М.: Изд - во МГОУ, 2006. - С. 68-76.

9. Влияние применения метанола на показатели процесса сгорания и характеристики тепловыделения дизеля 24 10,5/12,0 в зависимости от частоты вращения / A.A. Глухов [и др.]. // Улучшение эксплуатационных показателей автомобилей, тракторов и двигателей: сб. науч. тр. Международ, науч.- техн. конф., Санкт-Петербург, 2007. - С. 346-352.

10. Изменение показателей процесса сгорания и характеристик тепловыделения дизеля 24 10,5/12,0 при работе на метаноле / A.A. Глухов [и др.]. // Совершенствование технологий и средств механизации производства продукции растениеводства и животноводства: сб. науч. тр.: Материалы науч.- практ. конф. - Киров: НИИСХ Северо-Востока, 2007. - С. 158-165

A.A. Глухов [и др.]. // Актуальные вопросы совершенствования технологии производства и переработки продукции сельского хозяйства: сб. науч. тр. Мосоловские чтения. Вып. IX. / Межд. науч.-практ. конф. - Йошкар-Ола, Map. гос. ун-т, 2007. - С. 371-375.

12. Исследование показателей рабочего процесса дизеля 24 10,5/12,0 при работе на метаноле с ДСТ в зависимости от установочных углов опережения впрыскивания топлив на номинальной частоте вращения / A.A. Глухов [и др.]. // Улучшение эксплуатационных показателей мобильной энергетики: сб. науч. тр. I Всероссийской науч.-практ. конф. «Наука - Технология - Ресурсосбережение». - Киров: Вятская ГСХА, 2007. - Вып. 7. - С. 232-239.

13. Влияние применения метанола в дизеле 24 10,5/12,0 с ДСТ на индикаторные показатели, характеристики процессов сгорания и тепловыделения / A.A. Глухов [и др.]. // Улучшение эксплуатационных показателей мобильной энергетики: сб. науч. тр. I Всероссийской науч.-практ. конф. «Наука - Технология - Ресурсосбережение». - Киров: Вятская ГСХА, 2007. - Вып. 7. -С. 246-249.

14. Особенности показателей процесса сгорания и характеристик тепловыделения дизеля 24 10,5/12,0 при работе на метаноле с ДСТ в зависимости от изменения нагрузки / A.A. Глухов [и др.]. // Улучшение эксплуатационных показателей мобильной энергетики: сб. науч. тр. I Всероссийской науч. - практ. конф. «Наука - Технология - Ресурсосбережение», сб. науч. тр. - Киров: Вятская ГСХА, 2007. - Вып. 7. - С. 250-256.

15. Особенности показателей процесса сгорания и характеристик тепловыделения дизеля 24 10,5/12,0 при работе на метаноле с ДСТ в зависимости от изменения частоты вращения / A.A. Глухов [и др.]. // Улучшение эксплуатационных показателей мобильной энергетики: сб. науч. тр. I Всероссийской науч.-практ. кокф. «Наука - Технология - Ресурсосбережение». - Киров: Вятская ГСХА, 2007. - Вып. 7. - С. 256-259.

16. Глухов A.A. Снижение дымности отработавших газов дизеля 24 10,5/12,0 путем применения метанола с двойной системой топливоподачи // Улучшение эксплуатационных показателей двигателей внутреннего сгорания: сб. науч. тр. II Всероссийской науч.-практ. конф. «Наука -Технология - Ресурсосбережение». - Киров: Вятская ГСХА, 2008. - Вып. 5. - С. 49-55.

17. Глухов A.A. Изменение показателей сажесодержания и температуры в цилиндре дизеля 24 10,5/12,0 при работе на метаноле с двойной системой топливоподачи в зависимости от угла поворота коленчатого вала //Улучшение эксплуатационных показателей двигателей внутреннего сгорания: сб. науч. тр. II Всероссийской науч.-практ. конф. «Наука - Технология - Ресурсосбережение». - Киров: Вятская ГСХА, 2008. - Вып. 5. - С. 220-222.

18. Глухов A.A., Россохин A.B. Химизм образования и выгорания сажи в цилиндре дизеля 24 10,5/12,0 с полусферической КС в поршне при работе на метаноле с ДСТ и впрыскивании ДТ (запального) через многоструйную форсунку // Улучшение эксплуатационных показателей двигателей внутреннего сгорания: сб. науч. тр. II Всероссийской науч.-практ. конф. «Наука - Технология - Ресурсосбережение». - Киров: Вятская ГСХА, 2008. - Вып. 5. - С. 229-236.

19. Глухов A.A. Влияние применения метанола с двойной системой топливоподачи на удельный эффективный расход топлива дизеля 24 10,5/12,0 в зависимости от установочных углов опережения впрыскивания топлив // Улучшение эксплуатационных показателей двигателей внутреннего сгорания: сб. науч. тр. II Всероссийской науч.-практ. конф. «Наука - Технология - Ресурсосбережение». - Киров: Вятская ГСХА, 2008. - Вып. 5. - С. 236-238.

Заказ № 79. Подписано к печати 10 марта 2009 г.

Объем 1 п.л. Тираж 100 экз. Бумага офсетная. Цена договорная. 610017, Киров, Вятская ГСХА,

Октябрьский проспект, 133. Отпечатано в типографии ВГСХА, г. Киров, 2009 г.

Оглавление автор диссертации — кандидата технических наук Глухов, Александр Александрович

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ 4 ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Социально-экологические аспекты применения метанола в качестве моторного топлива

1.2. Применение метанола в автотракторных дизелях с использованием ДСТ '

1.3. Снижение содержания сажи в ОГ автотракторных дизелей при применении метанола с ДСТ

1.4. Особенности образования сажи в цилиндре дизеля при горении углеводородных топлив

1.4.1. Физико-химические свойства частиц сажи

1.4.2. Теории образования сажи в цилиндре дизеля при горении углеводородных пламен

1.5. Задачи исследований

2. ТЕОРИЯ ПРОЦЕССА ОБРАЗОВАНИЯ И ВЫГОРАНИЯ ЧАСТИЦ САЖИ В ЦИЛИНДРЕ ДИЗЕЛЯ 24 10,5/12,0 ПРИ РАБОТЕ НА МЕТАНОЛЕ С ДСТ

2.1. Теория процесса образования и выгорания сажи в цилиндре дизеле 24 10,5/12,0 с полусферической КС в поршне при работе на метаноле с ДСТ и впрыскивании ДТ (запального) через многоструйную форсунку

2.2. Химизм образования и выгорания сажи в цилиндре дизеля 24 10,5/12,0 с полусферической КС в поршне при работе на метаноле с ДСТ и впрыскивании ДТ (запального) через многоструйную форсунку

2.3. Математическая модель расчетов массовой концентрации сажи в цилиндре дизеля 24 10,5/12,0 при работе на метаноле с ДСТ

2.4. Теоретические расчеты массовой концентрации сажи в цилиндре дизеля 24 10,5/12,0 при работе на метаноле с ДСТ

3. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА ДИЗЕЛЯ 24 10,5/12,0 ПРИ РАБОТЕ НА МЕТАНОЛЕ С ДСТ

3.1. Объект испытаний

3.2. Методика проведения стендовых испытаний по снижению дым-ности отработавших газов дизеля 24 10,5/12,0 при работе на метаноле с ДСТ

3.3. Особенности экспериментальной установки, приборов и оборудования при работе на метаноле с ДСТ

3.4. Расчет выбросов вредных газообразных веществ

3.5. Методика обработки результатов исследований и ошибки измерений

4. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ВЛИЯНИЯ ПРИМЕНЕНИЯ МЕТАНОЛА НА ЭКОНОМИЧЕСКИЕПОКАЗАТЕЛИ, СОДЕРЖАНИЕ ТОКСИЧНЫХ КОМПОНЕНТОВ И ДЫМНОСТЬ ОГ ДИЗЕЛЯ 24 10,5/12,0 ПРИ РАБОТЕ С ДСТ

4.1. Влияние применения метанола на экономические показатели, содержание токсичных компонентов и показатели рабочего процесса дизеля 24 10,5/12,0 при работе с ДСТ в зависимости от изменения установочного УОВТ

4.1.1. Влияние применения метанола на удельный эффективный расход топлива дизеля 24 10,5/12,0 при работе с ДСТ в зависимости от УУОВТ

4.1.2. Влияние применения метанола на максимальное давление газов в цилиндре дизеля 24 10,5/12,0 при работе с ДСТ в зависимости от УУОВТ

4.1.3. Влияние применения метанола на максимальную осредненную температуру цикла в цилиндре дизеля 24 10,5/12,0 при работе с ДСТ в зависимости от УУОВТ

4.1.4. Влияние применения метанола на дымность ОГ дизеля

24 10,5/12,0 при работе с ДСТ в зависимости от УУОВТ

4.1.5. Влияние применения метанола на массовую концентрацию сажи в цилиндре дизеля 24 10,5/12,0 при работе с ДСТ в зависимости от УУОВТ

4.1.6. Влияние применения метанола на относительную концентрация сажи в цилиндре дизеля 24 10,5/12,0 при работе с ДСТ в зависимости от УУОВТ

4.2. Влияние применения метанола на мощностные, экономические показатели и содержание токсичных компонентов в ОГ дизеля 104 24 10,5/12,0 при работе с ДСТ

4.2.1. Влияние применения метанола на мощностные и экономические показатели дизеля 24 10,5/12,0 при работе с ДСТ в зависимости от изменения нагрузки

4.2.2. Влияние применения метанола на мощностные и экономические показатели дизеля 24 10,5/12,0 при работе с ДСТ в зависимости от изменения частоты вращения

4.2.3. Влияние применения метанола на содержание токсичных компонентов в ОГ дизеля 24 10,5/12,0 при работе с ДСТ в зависимости от изменения нагрузки

4.2.4. Влияние применения метанола на содержание токсичных компонентов в ОГ дизеля 24 10,5/12,0 при работе с ДСТ в зависимости от изменения частоты вращения

4.3. Влияние применения метанола на показатели процесса сгорания и сажесодержания в цилиндре дизеля 24 10,5/12,0 при работе с ДСТ

4.3.1. Изменение показателей процесса сгорания и сажесодержания в цилиндре дизеля 24 10,5/12,0 при работе на метаноле с ДСТ в зависимости от угла поворота коленчатого вала

4.3.2. Изменение показателей процесса сгорания и сажесодержания в цилиндре дизеля 24 10,5/12,0 при работе на метаноле с ДСТ в зависимости от угла поворота коленчатого вала при оптимальных установочных У ОВТ 135 4.4. Влияние применения метанола на показатели процесса сгорания в цилиндре и сажесодержания в ОГ дизеля 24 10,5/12,0 при работе с ДСТ в зависимости от режимов работы

4.4.1. Влияние применения метанола на показатели процесса сгорания в цилиндре и сажесодержания в ОГ дизеля 24 10,5/12,0 при работе с ДСТ в зависимости от изменения нагрузки

4.4.2. Влияние применения метанола на показатели процесса сгорания в цилиндре и сажесодержания в ОГ дизеля 24 10,5/12,0 при работе с ДСТ в зависимости от изменения частоты вращения 144 5. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МЕТАНОЛА В КАЧЕСТВЕ МОТОРНОГО ТОПЛИВА В ДИЗЕЛЕ 24 10,5/12,0 ПРИ РАБОТЕ С ДСТ

Введение 2009 год, диссертация по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, Глухов, Александр Александрович

В начале XXI столетия дизель остается одной из основных энергетических установок для транспортных средств в России. В тоже время дизель является одним их основных источников загрязнения окружающей среды и потребления моторных видов топлива (МТ), что определяет поиск новых видов топлива: природного газа, спиртов и т.д. Из спиртовых топлив можно выделить метиловый спирт (метанол).

К сожалению, отечественная нефтеперерабатывающая промышленность не сможет удовлетворить в ближайшие 10 лет растущий внутрироссий-ский рынок. За последние 3 года цена на топливо нефтяного происхождения постоянно растет, и особенно сильно ситуация на рынке изменилась в первое полугодие 2008 года.

Дефицит моторных топлив может быть компенсирован альтернативными видами топлив, которые, к тому же, как правило, являются и экологически более чистыми.

Для дизелей перспективными являются, в первую очередь, газообразные и спиртовые топлива, особенно метиловый спирт (метанол).

Важное место в исследованиях по применению в дизелях спиртовых топлив, в частности метанола, занимают работы С.А. Абрамова, B.C. Азева, Д.Г. Алексеева, Ю.П. Алейникова, Е.Е. Арсенова, В.И. Балакина, А.Б. Виппера, В.А. Гладких, В.А. Звонова, Г.М. Камфера, И.В. Ксенофонтова, С.Р. Лебедева, М.О. Лернера, В.А. Лиханова, В.М. Луканина, В.В. Луневой, В.А. Лукшо, В. Льотко, Р.В. Малова, В.З. Махова, Н.В.Носенко, A.M. Обельниц-кого, H.H. Патрахальцева, С.А. Плотникова, В.М. Попова, В.П. Попова, М.Ю. Ратьковой, В.Ф. Смаля, А.Н. Чувашева, A.C. Хачияна и др.

Особое место среди способов использования метанола в качестве МТ занимает подача его непосредственно в цилиндр дизеля при работе с двойной системой топливоподачи. Этот способ позволяет экономить до 80% ДТ, но и требует существенных модификаций дизеля.

Известно, что в дизелях при сжигании жидких нефтяных видов топлива происходит выброс токсичных компонентов, наиболее токсичными из которых являются оксиды азота и сажа. Таким образом, существует необходимость изучить процесс сажеобразования в цилиндре двигателя и последующего окисления частиц сажи.

Вопросами образования сажи в разное время занимались Ф.Г. Бакиров, С.А. Батурин, А.Г. Блох, П.Н. Вылегжанин, В.М. Захаров, В.А. Звонов, А.Д. Кокурин, В.А. Лиханов, В.Н. Ложкин, A.C. Лоскутов, Н.Ф. Разлейцев, A.B. Россохин, М.В. Страдомский, П.А. Теснер, В.В. Эфрос, а так же Н. Bockhorn, H.W. Dalzell, A.F. Sarofim, Т. Schafer, J. Fujiwara, J. Warnatz, K.H. Homann и др.

Исходя из изложенного выше, можно отметить, что снижение дымно-сти отработавших газов дизеля 24 10,5/12,0 при работе на метаноле с двойной системой топливоподачи является актуальной научной задачей, имеющей важное народнохозяйственное значение и включенной Правительством РФ в направления развития автомобильной промышленности РФ.

Целью исследований является снижение дымности отработавших газов дизеля 24 10,5/12,0 при работе на метаноле с двойной системой топливоподачи.

Объект исследований. Дизель 24 10,5/12,0 (Д-21А1) воздушного охлаждения производства ВМТЗ (г. Владимир), работающий на альтернативном топливе - метаноле с ДСТ и впрыскивании ДТ (запального) через многоструйную форсунку.

Научная новизна работы:

- результаты расчета показателей массовой концентрации и относительного сажесодержания в цилиндре и ОГ дизеля 24 10,5/12,0 с полусферической КС в поршне при работе на метаноле с ДСТ и впрыскивании ДТ (запального) через многоструйную форсунку;

Практическая ценность работы и реализация результатов исследований. Материалы диссертации используются в учебном процессе Вятской и Нижегородской государственных сельскохозяйственных академиях, Чебоксарском 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 от снижения ущерба, наносимого токсичными компонентами, выбрасываемыми в атмосферу с ОГ, составит не менее 54645,3 руб. на 1 двигатель в год (в ценах на март 2008 года). При работе дизеля на метаноле с ДСТ экономия на топливе за счет применения более дешевого вида топлива — метанола при годовой наработке 500 мото-часов составляет 26375 руб./год.

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").

На защиту выносятся следующие положения.

1. Результаты лабораторно-стендовых и теоретических исследований влияния применения метанола на процессы образования и выгорания сажи,

•экологические показатели дизеля 24 10,5/12,0 при работе на ДСТ с полусферической КС в поршне и впрыскивании ДТ (запального) через многоструйную форсунку;

2. Химизм процесса образования и выгорания сажи в цилиндре дизеля 24 10,5/12,0 с полусферической КС в поршне при работе на метаноле с ДСТ и впрыскивании ДТ (запального) через многоструйную форсунку;

3. Математическая модель расчета массовой и относительной концентрации сажи в цилиндре дизеля 24 10,5/12,0 с полусферической КС в поршне при работе на метаноле с ДСТ и впрыскивании ДТ (запального) через многоструйную форсунку;

4. Результаты расчета показателей массовой концентрации и относительного сажесодержания в цилиндре и ОГ дизеля 24 10,5/12,0 с полусферической КС в поршне при работе на метаноле с ДСТ и впрыскивании ДТ (запального) через многоструйную форсунку;

5. Рекомендации по снижению дымности отработавших газов дизеля 24 10,5/12,0 с полусферической КС в поршне при работе на метаноле с ДСТ и впрыскивании ДТ (запального) через многоструйную форсунку.

2006 г. (Зональный НИИСХ Северо-Востока им. Н.В. Рудницкого, г.Киров); 17-й региональной научно-практической конференции кафедр «Тракторы и автомобили» вузов Поволжья и Предуралья «Повышение технико-экономических и экологических показателей двигателей, тракторов, автомобилей в сельскохозяйственном производстве», 2007 г. (ФГОУ ВПО Нижегородская ГСХА, г. Н. Новгород); Международной научно-технической конференции «Улучшение эксплуатационных показателей автомобилей, тракторов и двигателей», 2007 г. (ФГОУ ВПО «Санкт-Петербургский ГАУ», г. Санкт-Петербург-Пушкин); 1-й и 2-й Всероссийских научно-практических конференциях «Наука - Технология - Ресурсосбережение», 2007, 2008 гг. (ФГОУ ВПО Вятская ГСХА, г. Киров); IX Международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы совершенствования технологии производства и переработки продукции сельского хозяйства», 2007 г. (ГОУ ВПО «Марийский ГУ», г. Йошкар-Ола); Международной научно - практической конференции «Проблемы энергообеспечения предприятий в 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 институт (филиал) МГОУ, г. Чебоксары).

Публикации результатов исследований. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 25 печатных работах, включая монографию объемом 9,6 п.л., 2 статьи в центральном журнале, входящем в перечень ВАК РФ и статьи общим объемом 7,5 п.л., в т.ч. в сборниках трудов Международных и Всероссийских конференций опубликовано 11 статей. Без соавторов опубликовано 6 статей объемом 1,7 п.л.

Заключение диссертация на тему "Снижение дымности отработавших газов дизеля 2Ч 10,5/12,0 при работе на метаноле с двойной системой топливоподачи"

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. На основании проведенных лабораторно-стендовых и теоретических исследований влияния применения метанола с ДСТ на процессы образования и выгорания сажи, токсические, мощностные и экономические показатели дизеля 24 10,5/12,0 с полусферической камерой сгорания в поршне при впрыскивании ДТ (запального) через многоструйную форсунку определены значения оптимальных установочных УОВТ: для ДТ - 34° п.к.в., для метанола - 34° п.к.в. при сохранении мощностных показателей на уровне серийного дизеля на номинальном режиме работы при подачах запальной порции ДТ в количестве 7% и метанола 93%, и минимального значения дымности ОГ.

2. Разработанный химизм процесса образования сажи в цилиндре дизеля 24 10,5/12,0 при работе на метаноле с ДСТ при впрыскивании ДТ (запального) через многоструйную форсунку и предложенная на его основании математическая модель расчета содержания сажи в цилиндре дизеля и в ОГ показала высокую сходимость полученных теоретических расчетов массовой концентрации С сажи с данными экспериментальных исследований и последующими на их основе расчетами. Для п= 1800 мин"1 и оптимальных установочных УОВТ максимальное значение теоретической расчетной массовой концентрации сажи в цилиндре дизеля составляет Стахдттсор.=4,284г/м при работе дизеля на ДТ и достигается при фстахдттеор- 12,0° п.к.в. после ВМТ. При работе дизеля на метаноле с ДСТ Стахмтеор = 0,366 г/м3 при фстахмиор-п.к.в. после ВМТ. Снижение составляет 91,4 %. Выходное значение теоретио ческой расчетной массовой концентрации сажи Свыхдхтеор = 0,480 г/м при работе дизеля на ДТ (фсВых~ 140,0° п.к.в. после ВМТ). При работе дизеля на мел таноле с ДСТ Свыхмхсор=0,0286 г/м . Концентрация сажи снижается на 94 %. Для п= 1400 мин"1 и оптимальных установочных УОВТ максимальное значение теоретической расчетной массовой концентрации Стахдгтеор сажи в цил линдре дизеля составляет Стахдгтеор.=2,244 г/м при работе дизеля на ДТ и достигается при Фсшахдгтеор^ 13,6° п.к.в. после ВМТ. Стахмтсор при работе на метаноле с ДСТ равно 0,316 г/м при ФстахмтеоР = 3,0° п.к.в. после ВМТ. Снижение составляет 85,9 %. Выходное значение теоретической расчетной массовой концентрации сажи Свыхдтте0р=0,265 г/м3 при работе дизеля на ДТ (фсвых= 140,0° п.к.в. после ВМТ). При работе дизеля на метаноле с ДСТ л

Свь,хмтсор = 0,0185 г/м . Концентрация сажи снижается на 93 %.

0,356 г/м при фстахмрасч- 10,0°п.к.в. после ВМТ, максимальное значение Гшахмрасч при том же значении угла составляет 0,235 г/кг. Выходные расчетные значения См и гм в цилиндре дизеля при работе на метаноле с ДСТ при фсвых= 140,0° п.к.в. после ВМТ составляют Свыхмрасч = 0,028 г/м3 и Гвых м расч ~ 0,019 г/кг. При п= 1400 мин"1 максимальное значение Стахмрасч в цилиндре дизеля при работе на метаноле с ДСТ составляет 0,307 г/м3 при фсшахм расч=3,0° п.к.в. после ВМТ, максимальное значение гтахмрасч при том же значении угла составляет 0,213 г/кг. Выходные расчетные значения См и гм в цилиндре дизеля при работе на метаноле с ДСТ при фсвых= 140,0° п.к.в. после ВМТ составляют СВЫХМрасч 0,018 г/м И ГВЫХМрасч = 0,012 г/кг. Снижение по сравнению с работой дизеля на ДТ составляет 92,0% для каждого показателя

0,028 г/м . Снижение составляет 93,0%. Значения гвыхрасч при работе на ДТ составляет 0,34 г/кг, а при работе на метаноле с ДСТ-0,019 г/кг. Снижение составляет 93,1%. С0ПыТ снижается с 0,495 г/м3 при работе на ДТ до 0,032 г/м3 при работе на метаноле с ДСТ.

5. Экспериментальными исследованиями и расчетным путем определены значения массовой С и относительной г концентрации сажи в ОГ дизеля

24 10,5/12,0 в зависимости от изменения частоты вращения. Установлено,

1 ^ что снижение Срасч при п= 1200 мин" составляет с 0,24 г/м при работе на ДТ до 0,0175 г/м3 при работе на метаноле с ДСТ, т.е. на 92,5%. При п = 2000 мин"1 Срасч снижается с 0,65 г/м3 при работе на ДТ до 0,031 г/м3 при работе на метаноле с ДСТ, т.е. на 94%. Расчетная относительная концентрация сажи грасч в ОГ при п= 1200 мин"1 снижается с 0,17г/кг при работе на ДТ до 0,011 г/кг при работе на метаноле с ДСТ, или на 91,7%. При п=2000 мин"1 граСч снижается с 0,45 г/кг при работе на ДТ до 0,024 г/кг при работе на метаноле с ДСТ, или на 94,6%. Массовая концентрация сажи Сопыт, полученная опытным путем, при п= 1200 мин"1 снижается с 0,29 г/м3 при работе на ДТ до 0,022 г/м3 при работе на метаноле с ДСТ, т.е. на 92,5%. При п = 2000 мин"1 Сопыт снижао о ется с 0,71 г/м при работе на ДТ до 0,036 г/м при работе на метаноле с ДСТ, т.е. на 94%.

Библиография Глухов, Александр Александрович, диссертация по теме Тепловые двигатели

1. Абрамов С.А., Гладких В.А., Попов В.П. О работах в ФРГ по применению метанола в качестве моторного топлива // Двигателестроение. - 1983. - № 8.-С. 55-57.

2. Апин А., Лейпунский О., Гейнов Н. Журн. общ. Химии, 10, 863 (1940)

3. Баранов H.A., Смайлис В.И. Исследование высокотемпературной сублимации и дисперсного состава дизельной сажи // Экспериментальные и теоретические исследования по созданию новых дизелей и агрегатов / Тр. ЦНИДИ. Л., 1980.-С. 82-87.

4. Барсуков Г.В., Бразовский В.В., Вагнер В.А. Система сбора информации для исследования механизма сажеобразования в вихрекамере двигателя // Горизонты образования. -2006. №8. - С. 10-15.

5. Батурин С.А. Исследование тепловыделения, сажеобразования и излучения в цилиндре дизеля с использованием оптического квантового генератора: Дис. .канд. техн. наук / Ленинградский политехнический институт им. М. И. Калинина. Л., 1972.-243 с.

6. Батурин С.А., Байков А.Б. Обобщенный анализ процесса сажевыделения в дизелях с впрыскиванием топлива в неразделенную камеру сгорания // Двига-телестроение. 1988. - № 2. - С. 8-9,21.

7. Батурин С.А., Журавлев А.Н. К вопросу об определении степени черноты пламени в цилиндре дизеля // Проблема создания и использования двигателей с высоким наддувом. Харьков, 1979. - С. 392-394.

8. Батурин С.А., Курочкин В.А. Критический анализ методов приближенного расчета радиационного теплообмена в дизелях // Рабочие процессы компрессоров и установок с ДВС: сб. науч. тр. ЛПИ. Л., 1985. - № 411. - С. 48-52.

9. Батурин С.А., Макаров В.В. Физико-химический механизм и методика расчета результирующего сажевыделения в дизелях // Физика горения и взрыва. -1986.-№2.-С. 65-71.

10. Батурин С.А., Макаров В.В., Лоскутов A.C. Феноменология и химизм процесса результирующего сажевыделения в дизелях // Рабочие процессы компрессоров и установок с ДВС: сб. науч. тр. ЛПИ. Л., 1985. - № 411. - С. 52-55.

11. Батурин С.А., Петриченко P.M., Степанов В.Н. Конвективный и лучистый теплообмены в цилиндре дизеля при переходных процессах // Двигателестрое-ние. 1980. - № 6. - С. 18-20.

12. Батурин С.А., Синицын В.А Математическое моделирование локального лучистого теплообмена в дизелях // Двигателестроение. -1982. № 6. - С. 15-18.

13. Батурин С.А., Синицын В.А. Физические условия и определяющие показатели радиационного теплообмена в дизелях // Двигателестроение. 1982. -№ 12.-С. 14-16.

14. Блох А.Г. Основы теплообмена излучением. М.: Госэнергоиздат, 1962. -331 с.

15. Блох А.Г. Излучение светящегося сажистого пламени // Теплоэнергетика. -1964.-№4.-С. 26-30.

16. Блох А.Г. Тепловое излучение в котельных установках. Л.: Энергия, 1967. - 328 с.

17. Блох А.Г. Теплообмен в топках паровых котлов. Л.: Энергоатомиздат, 1984.-248 с.

18. Блох А.Г., Журавлев Ю.А., Рыжков Л.Н. Теплообмен излучением: справочник. М.: Энергоатомиздат, 1991. - 432 с.

19. Блох А.Г., Модзалевская М.Л. Спектральная поглащательная способность пока частиц углерода в пламени // Теплоэнергетика. 1970. - №10. - С. 46-48.

20. Блох А.Г., Модзалевская М.Л. О влиянии спектра размеров частиц сажистого углерода на излучение светящегося пламени // Теплоэнергетика. 1973. -№3. - С. 63-67.

21. Блох А.Г., Модзалевская М.Л., Быстров Н.Г. Радиационные характеристики полидисперсных систем частиц углерода в светящемся пламени // Теплоэнергетика. 1973. - № 5. - С. 37-41.

22. Блох А.Г., Щелоков А.И. Математическая модель сажеобразования при сжигании природного газа. Часть 1 // Инженерно-физический журнал. 1990. -Т. 59. - №3. - С. 492-499.

23. Блох А.Г., Щелоков А.И. Математическая модель сажеобразования при сжигании природного газа. Часть 2 // Инженерно-физический журнал. 1992. -Т. 62.-№6.-С. 831 -839.

24. Бразовский В.В., Вагнер В.А. Лазерный метод диагностики сгорания топлива // Горизонты образования. 2005. - №7. — С. 37-60.

25. Варнатц Ю., Маас У., Диббл Р. Физические и химические аспекты, моделирование, эксперименты, образование загрязняющих веществ. М.: Физматлит, 2003.-351 с.

26. Гейдон А.Г. Спектроскопия пламен / Пер. с англ. под ред. В.Н. Кондратьева: М.: Издательство иностранной литературы, 1959. - 381 с.

27. Гейдон А.Г., Волфгард Х.Г. Пламя, его структура, излучение и температура / Пер. с англ Н.С. Чернецкого; под ред. С.А. Гольдберга. М: Металлургиздат, 1959.-333 с.

28. Глухов A.A. Снижение дымности отработавших газов дизеля // Науке нового века знания молодых: сб. науч. тр. 6-ой науч. конф. аспирантов и соискателей. - Киров: Вятская ГСХА, 2006. - С. 120-123.

29. Головина Е.С. Высокотемпературное горение и газификация углерода. М.: Энергоатомиздат, 1983. — 176 с.

30. ГОСТ 17.2.1.02-76. Охрана природы. Атмосфера. Выбросы двигателей, автомобилей, тракторов, самоходных сельскохозяйственных и строительно-дорожных машин. Термины и определения. М.: Изд-во стандартов, 1976. -7 с.

31. ГОСТ 17.2.1.03-84. Охрана природы. Атмосфера. Термины и определения контроля загрязнения. М.: Изд-во стандартов, 1984. - 11 с.

32. ГОСТ Р ИСО 8178-7-99. Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Выбросы вредных веществ с отработавшими газами. М.: Изд-во стандартов, 2000.-15 с.

33. ГОСТ 17.2.2.02-98. Охрана природы. Атмосфера. Нормы и методы определения дымности отработавших газов дизелей, тракторов и самоходных сельскохозяйственных машин. -М.: Изд-во стандартов, 1998.-11 с.

34. ГОСТ 17.2.2.05-97. Охрана природы. Атмосфера. Нормы и методы измерения выбросов вредных веществ с отработавшими газами тракторных и комбайновых дизелей. М.: Изд-во стандартов, 1998.-13 с.

35. ГОСТ 18509-88. Дизели тракторные и комбайновые. Методы стендовых испытаний. - М.: Изд-во стандартов, 1988. - 34 с.

36. ГОСТ 17.2.2.01-84. Охрана природы. Атмосфера. Дизели автомобильные. Дымность отработавших газов. Нормы и методы измерений. М.: Изд-во стандартов, 1984.-11 с.

37. ГОСТ 17.2.1.03-84. Охрана природы. Атмосфера. Термины и определения контроля загрязнения. М.: Изд-во стандартов, 1984.-11 с.

38. ГОСТ 21393 -75. Автомобили с дизелями. Дымность отработавших газов. Нормы и методы измерений. Требования безопасности.- М.: Изд-во стандартов, 1986. 5 с.

39. ГОСТ 17.2.1.02-76. Охрана природы. Атмосфера. Выбросы двигателей автомобилей, тракторов, самоходных сельскохозяйственных и строительно-дорожных машин. Термины и определения. М.: Изд-во стандартов, 1980.-8 с.

40. ГОСТ Р 52160-2003. Автотранспортные средства, оснащенные двигателями с воспламенением от сжатия. Дымность отработавших газов. Нормы и методы контроля при оценке технического состояния. М.: Изд-во стандартов, 2004. -7 с.

41. ГОСТ 305-82. Топливо дизельное. Технические условия. М.: Изд-во стандартов, 1982. - 6 с.

42. ГОСТ 15888-90. Аппаратура дизелей топливная. Термины и определения. -М.: Изд-во стандартов, 1990. 12 с.

43. ГОСТ 10579-88. Форсунки дизелей. Общие технические условия. М.: Изд. во стандартов, 1988. - 6 с.

44. ГОСТ 10578-96. Насосы топливные дизелей. Общие технические условия. М.: Изд-во стандартов, 1997. 18 с.

45. Гоникберг М.Г. Химическое равновесие и скорость реакций при высоких давлениях. 2-е изд., испр. и доп. - М.: Изд-во Академии Наук СССР, 1960. -272 с.

46. Зейдель А.Н. Элементарные оценки ошибок измерений. JL: Наука, 1967. -88 с.

47. Зейдель А.Н. Погрешности измерений физических величин.- Л.: Наука, 1985.- 112 с.

48. Звонов В.А., Черных В.И., Балакин В.К. Метанол как топливо для транспортных двигателей. Харьков: Изд-во «Основа» при Харьк. ун-те, 1990. — 150 с.

49. Карташова А.Н. Достоверность измерений и критерии качества испытаний приборов. Изд-во ком. стандартов, мер и изм. приборов при СМ СССР, 1967. - 160 с.

50. Кнорре В.Г. Модель процесса сажеобразования: Материалы VIII Всесоюзного симпозиума по горению и взрыву. ОИХФ АН СССР, 1986. С. 116-120.

51. Кнорре В.Г. // Шестой Всесоюз. симпозиум по горению и взрыву: сб. материалов. Черноголовка, 1980. - С. 75-78.

52. Кокурин А.Д. Химические процессы в углеводородных пламенах // Процессы горения в химической технологии и металлургии. Черноголовка: Ин-т хим. физики АН СССР, 1975. - С. 217-226.

53. Кокурин А.Д. Переходные формы углерода и их графитация // Журнал Всесоюзн. химического общества им. Д. И. Менделеева. 1979. - Т. 24. - № 6. -С. 594-602.

54. Кокурин А.Д., Соловейчик Э.Я. Химия высокотемпературных процессов. -Л.: ЛТИ им. Ленсова, 1975. С. 20-32.

55. Краткое описание и инструкция по эксплуатации электропневматического стробоскопического индикатора модели «МАИ-5А». М.: МАИ им. С. Орджоникидзе. Экспериментально - опытный завод, 1986. - 38 с.

56. Ксандопуло Г.И., Дубинин В.В. Химия газофазного горения. М.: Химия, 1987.-240 с.

57. Упрощенная математическая модель выгорания топлива в цилиндре дизеля / В.А. Куцевалов и др.. // Двигателестроение. 1988. - № 8. - С. 6-8.

58. Лазурько В.П., Кудрявцев В.А. Программа обработки индикаторных диаграмм дизелей на алгоритмическом языке «Базисный фортран» Тр. ЦНИДИ, 1975.-Вып. 68.

59. Лиханов В.А. Снижение токсичности и улучшение эксплуатационных показателей тракторных дизелей путем применения метанола. Киров: Вятская ГСХА, 2001.-212 с.

60. Лиханов В.А. Феноменология образования сажи в цилиндре газодизеля // Совершенствование и развитие мобильной энергетики в сельском хозяйстве: сб. науч. тр. 10-й науч.-практ. конф. вузов Поволжья и Предуралья. Чебоксары, 1998.-С. 134-137.

61. Лиханов В.А. Структура сажи, образующейся в цилиндре газодизеля // Совершенствование технологий и технических средств в сельскохозяйственномпроизводстве: сб. науч. тр. научн. конф. инж. факульт. ВГСХА.- Киров, 1999. -С. 60-62.

62. ЛихановВ.А,, Глухов A.A. Исследование процессов образования и выгорания сажи в цилиндре дизеля 24 10,5/12,0 при работе на метаноле с двойной системой топливоподачи: монография. Киров: Вятская ГСХА, 2008. - 140 с.

63. Лиханов В.А., Мохнаткин В.Г., Россохин A.B. Исследование процессов образования и выгорания сажи в цилиндре дизеля с турбонаддувом 4ЧН 11,0/12,5 при работе на природном газе: монография. Киров: Вятская ГСХА, 2006. - 124 с.

64. Лиханов В.А., Сайкин A.M. Снижение токсичности автотракторных дизелей. 2-е изд., испр. и доп. - М.: Колос, 1994. - 224 с.

65. Ложкин В. Н. Исследование динамики и термических условий сажевыделе-ния при сгорании распыленного топлива в цилиндрах дизеля: Дис. . канд. техн. наук / Ленинградский политехнический институт им. М. И. Калинина. -Л., 1978 .— 233 с.

66. Ложкин В. Н., Батурин С.А. Исследование динамики сажевыделения и температуры пламени на неустановившихся режимах работы дизеля ЯМЗ-238НБ // Исследование и совершенствование быстроходных дизелей: сб. науч. тр. -Барнаул, 1978. С. 40-53.

67. Матиевский Д.Д., Дудкин В.И., Батурин С.А. Участие сажи в рабочем цикле дизеля и индикаторный КПД // Двигателестроение. 1983. - №3. - С. 54-56.

68. Махов В.З. К вопросу о методике определения содержания сажи в цилиндре дизеля// Изв. ВУЗов. Машиностроение.-1969.- № 8.- С. 8-10.

69. Магарил Р.З. Механизм и кинетика гомогенных термических превращений углеводородов. -М.: Химия, 1970. 224 с.

70. Метиловый спирт как моторное топливо для дизелей / А.Н. Чувашев и др.. // Энерго и ресурсосбережение. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии: сб. тр. Всероссийской науч. - практ. конф. - Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-У1Ш, 2005. - С. 313-315.

71. Милликен Р.К. Размеры, оптические свойства и температура сажи // Измерение температур в объектах новой техники.- М.: Мир, 1965.- 280 с.

72. Нейланд О .Я. Органическая химия: учеб. для хим. спец. вузов. М.: Высш. шк., 1990.-751 с.

73. Образование и выгорание сажи при сжигании углеводородных топлив / Ф.Г. Бакиров и др.. -М.: Машиностроение, 1989. 128 с.

74. Основы горения углеводородных топлив / Под ред. Л.Н. Хитрина. М.: Изд-во иностранной литературы, 1960. - 664 с.

75. Основы практической теории горения / Под ред. В.В. Померанцева, Д.: Энергия, 1973. - 264 с.

76. Н. Новгород: НГСХА, 2007. - С. 167-173.

77. Разлейцев Н.Ф. Моделирование и оптимизация процесса сгорания в дизелях. Харьков: Высшая школа, 1980. - 169 с.

78. Разлейцев Н.Ф., Филипковский А.И. Математическая модель процесса сгорания в дизеле со струйным смесеобразованием // Двигателестроение. -1990. -№7.-С. 52-56.

79. Россохин A.B. Особенности процесса образования сажи в цилиндре газодизеля с наддувом // Науке нового века знания молодых: сб. науч. тр. 4-й науч. конф. аспирантов и соискателей. - Киров:Вятская ГСХА, 2004. - С. 104106.

80. Россохин A.B. Измерение дымности отработавших газов // Науке нового века знания молодых: сб. науч. тр. 5-й науч. конф. аспирантов и соискателей. -Киров: Вятская ГСХА, 2005. - С. 75-77.

81. Россохин A.B. Влияние различных факторов на дымность отработавших газов дизеля // Науке нового века знания молодых: сб. науч. тр. 5-й науч. конф. аспирантов и соискателей. - Киров: Вятская ГСХА, 2005. - С. 77-79.

82. Россохин A.B. Зонная модель образования и выгорания сажи в цилиндре газодизеля 4ЧН 11,0,/12,5 с турбонаддувом // Улучшение эксплуатационных показателей двигателей внутреннего сгорания: межвуз. сб. науч. тр. СПб.

83. Киров: Российская академия транспорта Вятская ГСХА, 2006. - Вып. 4. - С. 118-125.

84. Система АСГА-Т. Руководство по эксплуатации. -АПИ 2.950.003РЭ, 1984. -81 с.

85. Сполдинг Д.Б. Горение и массообмен. -М.: Машиностроение, 1985;-240 с.

86. Страдомский М.В., Васильев Е.П. Радиационные характеристики дисперсной фазы пламени при импульсном диффузионном сгорании жидких моторных топлив в замкнутом объеме // Промышленная теплотехника. 1987. - Т. 9. - № 5. - С. 34-37.

87. Страдомский М.В., Васильев Е.П. Исследование эмиссионных свойств пламени при импульсном сгорании жидких топлив в замкнутом объеме // Радиационный теплообмен: тез. докл. 5-й Всесоюз. науч.-техн. конф. Ставрополь, 1982.-С. 126-127.

88. Страдомский М.В., Васильев Е.П. Исследование эмиссионных свойств твердой дисперсной фазы пламени при импульсном сжигании жидких моторных топлив // Промышленная теплотехника. 1985. - Т. 7. - № 5. - С. 85-88.

89. Страдомский М.В., Васильев Е.П. Коэффициент ослабления лучей потоком сажистых частиц в пламени при импульсном диффузионном сгорании жидких топлив в камере постоянного объема // Промышленная теплотехника.1985.-Т. 7. № 6. - С. 60-64.

90. Страдомский М.В., Васильев Е.П. Лучистый теплообмен при импульсных режимах сгорания // Совершенствование теории и техники тепловой защиты энергетических устройств: тез. докл. респ. конф. Киев, 1987. - С. 84-85.

91. Страдомский М.В., Максимов Е.А. Оптимизация температурного состояния деталей дизельных двигателей. Киев, 1987. — 267 с.

92. Страдомский М.В., Максимов Е.А., Маляров B.C. Экспериментальное определение эмиссионных свойств пламени в циклическом рабочем процессе // Теплофизика и теплотехника: Респ. сб. Киев: Наукова думка, 1979. - Вып. 37. -С. 26-30.

93. Страдомский М.В., Максимов Е.А., Маляров B.C. Исследование граничных условий теплообмена для ЦПГ дизеля с высоким наддувом // Двигателе-строение. 1980. - № 8. - С.11-13.

94. Страдомский М.В., Максимов Е.А., Васильев Е.П. Теплообмен при импульсном сгорании жидких моторных топлив // Двигателестроение. — 1987. -№11.-С. 5-7.

95. Страдомский М.В., Максимов Е.А., Маляров B.C. Исследование лучистого теплообмена в цилиндре дизеля // Изв. Вузов. Машиностроение, 1982. - №1. — С. 88-92.

96. Страдомский М.В., Максимов Е.А., Ефремова Е.А. Структура сажевых частиц в пламени при факельном сжигании жидкого топлива в прямоточной камере сгорания // Промышленная теплотехника. 1985.Т.-7.-№4. - С. 75 - 78.

97. Страдомский М.В., Максимов Е.А., Ефремова Е.А. Структура сажевых частиц при горении распыленного керосина // Промышленная теплотехника. — 1984.-Т. 6.-№2.-С. 78-81.

98. Таран Э.Н. Влияние азотосодержащих соединений на образование сажи при горении // Проблемы высокотемпературной техники: сб. материалов Всесоюз. науч. конф. Днепропетровск, 1986. - С. 75-86.

99. Таран Э.Н., Присняков В.Ф. Влияние внешнего электрического поля на спектр излучения и образование сажи при горении // Структура газофазных пламен: материалы Всесоюз. семинара по структуре газофазных пламен. -Новосибирск, 1988. -Ч. 3. С. 183-193.

100. Таран Э.Н., Присняков В.Ф. О природе сажи // Структура газофазных пламен: материалы Всесоюз. семинара по структуре газофазных пламен. -Новосибирск, 1988.-Ч. 1. С. 104-113.

101. Таран Э.Н., Шумриков В.В. О структурных особенностях плазмохимиче-ского углерода // Проблемы высокотемпературной техники: сб. материалов Всесоюз. науч. конф. Днепропетровск, 1986. - С. 137-145.

102. Теснер П.А. Образование углерода из углеводородов газовой фазы. М.: Химия, 1972.- 136 с.

103. Теснер П.А. Образование сажи при горении // Физика горения и взрыва. — 1979.-Т. 7.-№2.-С. 3-14.

104. Теснер П.А., Кнорее Е.Г. Сажа из ацетилена // Процессы горения в химической технологии и металлургии. Черноголовка: Ин-т хим. физики АН СССР, 1975. - С. 58-69.

105. Теснер П.А., Гаврилов Е.Я., Осипова М.Г. и др. Изотопный состав углерода сажи из пламени метана // Физика горения и взрыва. 1984. - №4. - С. 16-21.

106. Тракторы Т-25А и Т-25А1. / Под ред. Эфроса В.В. // Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Т25А.00.000.Т0., 1986. - 192 с.

107. Улучшение экологических показателей дизеля 24 10,5/12,0 при работе на метаноле / A.A. Глухов и др.. // Тракторы и сельскохозяйственные машины. -2007. -№3. С. 8-11.

108. Улучшение эффективных и экологических показателей дизеля 2410,5/12,0 при работе на метаноле / A.A. Глухов и др.. // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 2007. - № 4. - С. 10-13.

109. Химия горения / Пер. с англ.; под ред. У. Гардинера, мл. М.: Мир, 1988 -464 с.

110. Чувашев А.Н. Процесс развития струи топлива // Улучшение эксплуатационных показателей двигателей внутреннего сгорания: межвуз. сб. науч. тр. -СПб. Киров: PAT - Вятская ГСХА, 2006. - Вып. 4. - С. 131-137.

111. Adelman H.G. Alcohols in Diesel Engines A Review. - SAE Tehn. Pap. Str., 1979. -№790959. -P. 9.

112. Adelman H.G., Pefley R.K. Utilization of Pure Alcohol Fuels in Diesel Engine by Spark Ignition// International Sump, on Alcohol Fuels Technology. Guaruja, Sp. Brasil, 1980. - Paper В - 34. - P. 453-456.

113. Aigal A.K., Pundir B.P., Khatchian A.S. High Pressure Injection and Atomiza-tion Caracteristics of Methanol. SAE TPS, 1986. - 167 p.

114. Alcohols in diesel engines a review: «Automot. Eng.» 1984, V/ 92. - № 6.1. P. 40-44.

115. Alkidas A.C. Relationships between smoke measurements and particulate measurements // SAE Techn. Paper. Ser. 1984. - №840412. - 9 p.

116. Bockhorn H. (ed). Soot formation in combustion. Springer. Berlin/Heidelberg, 1994.

117. Chen T.N., Alford R.N. Combustion characteristics of large gas engines // Pap. ASME.- 1971.-P. 6-8.

118. Churchill R.A., Smith J.E., Clark N.N., Turton R.A. Low-Heat Rejections Engines a concept review // SAE Techn. Paper. Ser. 1989. - №890153. - P. 25-36.

119. Daugas M. Pielstick tests on afb biogas diesels give promising results // Mod. Power Syst. 1983. - №2. - P. 43-45.

120. Dent J.C., Mehta P.S., Swan J. A predictive model for automotive DI diesel engine performance and smoke emissions // Diesel Engines Passenger Cars and Light Duty Veh. Conf. London, 5-7 Oct. 1982. London, 1982. - P. 237-245.

121. Dalzell H.W., Sarofim A.F. Optical constants of soot and their applications to head flux calculations // Trans. ASME/ Ser.C./ Journ.of Heat Transfer. 1969. - Vol. 91. - №1. - P. 100-104.

122. Finsterwalder G., Kuepper H. Methanol Diesel Engine with Minimum Pilot Injection Quantuty // International Sump, on Alcohol Fuels Technology. Guaruja, Sp. Brasil, 1980. - Paper B-36. - P.465-470.

123. Fujiwara J. at al. Formation of Soot Particulates in the Combustion Chamber of a Precombustion Chamber Type Diesel Engine // SAE Paa. 840417. 1984. - P. 1-10.

124. Haynes B.S., Wagner H.G. Soot formation // Prog. Energy. Combust. Sci. 7:229, 1981.

125. Kontani K., Gotoh S. Measurement of soot in a diesel combustion highspeed shadowgraphy / SAE Techn. Pap. Ser. 1983.-№ 831291.- P. 31-43.

126. Murayama T., Miyamoto N., Chikahisa T., Yamane K. Effects of combustion and injection systems on unburnt HC and particulate emissions from a DI diesel engine // Progress in Energy and Combustion Science. 1986. - P. 131-139.

127. Netz A., Chmela F. Results of MAN FM Diesel Engines Operationg on Straight Alcohol Fuels // International Sump, on Alcohol Fuels Technology. - Guaru-ja, Sp. Brasil, 1980. - Paper B - 56. - P. 613-618.

128. Pischinger F., Havenith C., Finsterwalder G. Methanol-Direkteinspritzung bei Fahrzeugdieselmotoren. "Automobiltechn. Z." 1979, 81.-№6. - P. 271-275.

129. Sigiyama H. Utilizator of Aicohol as a Fuel in Diesel Engine // International Sump, on Alcohol Fuels Technology. Guaruja, Sp. Brasil, 1980. - Paper B - 43, P. 513-520.

130. Volvo Omnibusse mit Methanol - Antrieb «MTZ». - 1980, 41. - № 12. - P. 558.

131. Wagner H.G. Soot formation in combustion // 17th Symp. (Intl.) Comb., The Combustion Institute. Pittsburgh, 1979. - P. 3.

132. Williams F.A. Combustion theory. Benjamin/Cummings, Menlo Park, 1984.

Похожие работы

Энергетическое, металлургическое и химическое машиностроение
05.04.00