Уменьшение выбросов оксидов азота с отработавшими газами судовых дизелей посредством применения эмульсии дизельного топлива с водой

• Автор: Андрющенко, Сергей Петрович
• Шифр специальности: 05.08.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 130 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 ОБЗОР И АНАЛИЗ РАБОТ В ОБЛАСТИ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ СУДОВЫХ ДИЗЕЛЬНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1 Актуальность проблемы уменьшения загрязнения атмосферного воздуха отработавшими газами судовых дизелей
1. 2 Анализ основных направлений комплексного улучшения экологических и экономических показателей существующего парка судовых дизелей
1.3 Влияние свойств водотопливной эмульсии на экологические и экономические показатели судовых дизелей
1.4 Выводы по обзору. Постановка задач дальнейшего исследования
2 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА РАЗВИТИЯ ЗАРОДЫША ПАРОГАЗОВОГО ПУЗЫРЬКА В КАПЛЕ ВОДОТОПЛИВНОЙ ЭМУЛЬСИИ
2.1 Обзор и анализ работ в области изучения отличительных особенностей процесса микросмесеобразования ВТЭ в дизеле. Выбор основы для разработки теоретической модели
2.2 Физико-математическая модель парогазового пузырька находящегося в капле ВТЭ, помещенной в нагретую газовую среду
2.3 Численное исследование процесса роста парогазового пузырька в капле ВТЭ
2.4 Результаты исследования. Выводы
3 ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА МИКРОСМЕСЕОБРАЗОВАНИЯ БЕЗВОДНОГО ТОПЛИВА И ВТЭ. ПОЛУЧЕНИЕ МИКРОГЕТЕРОГЕННОЙ ЭМУЛЬСИИ

3.1 Анализ основных характеристик ВТЭ и их влияния на рабочий процесс дизеля
3.2 Экспериментальное исследование процесса испарения капель
ВТЭ в нагретой воздушной среде
3.3 Опытная установка для получения микрогетерогенной эмульсии дизельного топлива с водой
3.4 Основные результаты исследования. Выводы 75 4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ
ДИСПЕРСНОСТИ ВТЭ НА ЭКОНОМИЧЕСКИЕ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДИЗЕЛЯ
4.1 Экспериментальная установка, методика проведения испытаний, анализ погрешностей измерений
4.2 Исследование рабочего процесса дизеля при работе на
безводном топливе, грубой и микрогетерогенной водотопливной эмульсии
4.3 Численное исследование рабочего процесса дизеля при помощи характеристик тепловыделения
4.4 Основные результаты. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Список литературы
Приложение 1
Приложение 2
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время в мировом двигателестроении поставлена задача радикального снижения выбросов вредных веществ в атмосферный воздух. Со временем они должны быть сведены к одинаковым или схожим показателям, которые можно обозначить как «практически нулевые выбросы» [56].
Вступившее в силу 01 января 2011г. Приложение VI к материалам Международной Конвенции МАРПОЛ 73/78 наметило план поэтапного снижения выбросов оксидов азота судовыми энергетическими установками. В соответствии с этим планом, на Североамериканском побережье США и Канады, а также на Балтийском море, предусмотрено сокращение выбросов оксидов азота на уровне IMO Tier 3 на 80 % до (2,0 - 3,5) г/(кВт-ч).
Приняв Федеральный Закон № 2222 «Об охране атмосферного воздуха», Российская Федерация обязалась осуществлять международное сотрудничество и выполнять действующие Международные нормы по ограничению загрязнения окружающей среды. Из этого следует, что все судовые дизели, выпускаемые и эксплуатирующиеся на территории Российской Федерации должны соответствовать требованиям Технического Кодекса Приложения VI материалов Международной Конвенции МАРПОЛ 73/78.
Среди нормируемых химических компонентов содержащихся в отработавших газах дизеля наиболее опасными для природы и человека являются оксиды азота.
Уменьшение содержания оксидов азота в отработавших газах является весьма сложной задачей, т.к. это связано с ограничениями максимальной температуры цикла, термического КПД и, следовательно, с ограничениями по топливной экономичности.
Если для вновь проектируемых дизелей генеральным направлением улучшения экологических показателей является разработка адаптивных двигателей и повышение давления впрыскивания топлива, то для дизелей

1.4 Выводы по обзору. Постановка задач дальнейшего исследования
Проведенный обзор и анализ состояния вопроса в области сокращения выбросов вредных веществ в отработавших газах судовых дизелей находящихся в эксплуатации позволяет сделать следующие выводы:
1 Охрана атмосферного воздуха является приоритетным направлением в развитии отечественного и мирового дизелестроения.
2 Среди нормируемых химических соединений, содержащихся в отработавших газах дизелей, наиболее опасными для природы и человека являются оксиды азота.
3 Актуальность проведения исследований по сокращению концентрации оксидов азота в продуктах сгорания судовых дизелей определяются необходимостью выполнения постоянно ужесточающихся международных и отечественных стандартов.
4 Количество оксидов азота образующегося при сгорании топлива в камерах сгорания зависит от множества различных факторов. Это: конструкция двигателя, его техническое состояние, режимы работы, сорт топлива и другие.
5 Анализ известных методов уменьшения вредных выбросов показал, что наименее затратным и простым способом сокращения концентрации оксидов азота в судовых дизелях находящихся в эксплуатации является введение присадки воды к топливу в виде водотопливной эмульсии.
6 Эффективность применения ВТЭ для снижения выбросов оксидов азота повышается с уменьшением её дисперсности. Однако при этом, в подавляющем большинстве случаев, увеличивается удельный эффективный расход топлива.
7 Целью исследования является уменьшение выбросов оксидов азота содержащихся в отработавших газах дизеля посредством применения микрогетерогенной эмульсии дизельного топлива с водой.