Экспериментальный комплекс и голографический метод измерения параметров дисперсного состава конденсированной фазы в продуктах сгорания в ДВС

• Автор: Бразовский, Василий Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 119 с. : ил.

Глава 1. Методы регистрации аэрозольных частиц в конденсированной
фазе продуктов сгорания углеводородных топлив
1.1 Состав конденсированной фазы продуктов сгорания
1.2 Приборы для определения оптической плотности 13 конденсированной фазы
1.3 Приборы для определения массового содержания твердых частиц в 19 конденсированной фазе
1.4 Оптические свойства твердых частиц в потоках отработавших 24 газов
1.5. Измерение концентрации сажи в цилиндре дизеля
1.6. Дифракционные методы исследования дисперсного состава ОГ
1.7 Голографический метод регистрации
1.8 Постановка задачи исследования
Глава 2. Метод регистрации аэрозольных частиц
2.1 Особенности подхода к проблеме регистрации аэрозольных частиц
2.2 Г олографический метод регистрации аэрозолей
2.3 Осевая схема записи голограммы
2.4 Разрешающая способность голограммы
2.5 Исходные положения для восстановления изображения 58 голографируемого объекта
2.6 Апробирование метода
2.7 Регистрация изображения и предварительная обработка 61 результатов
2.8 Алгоритм обработки экспериментальных голограмм
2.9 Основные результаты главы 2

Глава 3. Экспериментальная установка, приборы и оборудование для
определения параметров конденсированной фазы продуктов сгорания углеводородного топлива
3.1 Испытательный стенд на базе дизеля «КамАЗ-740»
3.2 Экспериментальная установка для измерения дисперсности 77 конденсированной фазы отработанных газов дизеля
3.3 Проведение эксперимента
Глава 4. Исследование конденсированной фазы в выхлопных газах
двигателя КамАЗ
4.1 Особенности обработки голограмм выхлопных газов
4.2 Эффект «движущихся частиц»
4.3 Структура отдельных частиц
4.4 Измерение размеров частиц в различных исследованных режимах
4.5 Формирование твердых частиц
4.6 Результаты главы 4
Заключение
Литература

Актуальность. Сажеобразование - важный и постоянно изучаемый аспект горения, имеющий существенное практическое значение как положительное,- получение активного наполнителя резины и компонента печатных красок, так и отрицательное,- загрязнение окружающей среды выбросами промышленных энергетических установок и дизельными двигателями автомобилей. С одной стороны, сажа - промышленный продукт, который производится в мировом масштабе в количестве 107 т в год. Черная сажа используется в качестве наполнителя для эластомеров (2/3 всей сажи идет на производство шин), широко применяется в копировальных аппаратах и лазерных принтерах. С другой стороны, серьезные проблемы с выбросом сажи возникают в промышленных энергетических установках; дизельные двигатели примерно Юч-20% введенного топлива сначала превращают в сажу [1].
Ежегодный рост техногенного воздействия промышленности и транспорта на окружающую среду приводит к необратимым изменением значений ее параметров от ранее существовавших, что все чаще приводит к экологическим кризисам и катастрофам на локальном уровне (фотохимический смог, кислотные осадки, загрязнения водоемов) и в глобальном масштабе (образование парникового эффекта, разрушение озонового слоя). Эмиссия сажи от дизельных двигателей составляет значительную часть аэрозоля в атмосфере даже при хороших условиях работы и зависит от параметров работы двигателя. Содержание сажи в аэрозолях в некоторых районах достигает 20% [2].
Обеспечение экологического благополучия связано с выполнением конкретных научно-технических программ и решений. Снижение вредных выбросов автотранспорта связано с созданием фильтрующих материалов, оптимизацией процессов сгорания, применением альтернативных топлив и т. д. Для этого необходимо полное представление о выбросах, особенно точная диагностика быстропротекающих процессов, дающая возможность вести це-

Глава
МЕТОД РЕГИСТРАЦИИ АЭРОЗОЛЬНЫХ ЧАСТИЦ
2.1 Особенности подхода к проблеме регистрации аэрозольных частиц
Практически все работы по регистрации аэрозольных частиц, цитированные в предыдущей главе, имеют технический характер и направлены на частное практическое использование полученных результатов. Такой уровень исследований в настоящее время вряд ли можно считать приемлемым.
Рассмотрим исследование автомобильного аэрозоля не как частную техническую задачу, а как физическое явление, о котором мы хотим получить полное представление безотносительно к его конкретному применению. Такой подход позволит дать полный анализ физического явления, способов и методов его регистрации, а в дальнейшем развить теорию формирования данного явления и получить методы селективного воздействия, устраняющие нежелательные эффекты, т.е. изменяющие объект исследования.
С этой целью мы, прежде всего, должны четко определить исследуемый объект, чтобы затем установить его статистические характеристики и закономерности. Мы не будем использовать понятие «твердые частицы», поскольку нет уверенности, что выхлопные газы ограничены содержанием только твердых частиц. Состав выхлопных газов чрезвычайно сложен и может содержать углеводороды в жидком состоянии. При оптических измерениях на данном этапе нельзя четко отделить твердые частицы от жидких капель, поэтому мы будем исследовать дисперсный состав оптически наблюдаемой конденсированной фазы отработанных газов.
Обратим внимание на то, что в цитированных работах исследуется, например, распределение твердых частиц по размерам. В одних случаях измерение осуществляется с помощью электронного микроскопа, но это,